Ilmanvastus ja 'Pisaralla pisimmälle' -kisa

[optimistx]

'Pisaralla pisimmälle' -kisojen järjestäjä Suomessa http://fmmc.kapsi.fi/
kertoo sivullaan http://fmmc.kapsi.fi/laji_f.html
että Suomen ennätys on 0.0302 l /100 km (3306 km / l)

kulutus = 9 kWh / l * 0.0302 l / 100 km
= 0.2718 kWh / 100 km
= 978.5 kJ / 100 km

Bensiinistä kerrotaan wikipediassa http://fi.wikipedia.org/wiki/Bensiini

• lämpöarvo noin 43 MJ/kg eli 9 kWh/l (tiheys 0.75 kg / l)
• polttomoottorissa bensasta käyttövoimaksi 20-35 %

Jos 100 km vastaava kilpamatka olisi vienyt 4 tuntia eli tuntinopeus keskimäärin 25 km/h,
niin keskimääräinen polttoaineesta otettu teho olisi ollut

teho = kulutus /aika = 978.5 kJ / ( 4* 3600 s) = 68 wattia

Koska käyttövoimaksi saadaan polttomoottorissa 20-35 %, niin
liikkumiseen (pyöriin) saatu teho on enintään 24 wattia keskimäärin.
Kilpailussa on keskinopeusvaatimus yleensä vähintään 25 km / h, ja
rata on luokka parin kilometrin lenkin kiertämistä melkein tasamaalla.

---

Vertaan tulosta pystypyörällä ajamaani 42.3 km lenkkiin Tapiola-Suomenoja-
Bemböle-Munkkiniemi-Ruoholahti-Tapiola, aika 2h 56 min,
johon kului sykemittarin arvion mukaan ilman perusaineenvaihduntaa
energiaa yhteensä 1066 kcal = 1.244 kWh.
Se tekee keskimääräiseksi tehoksi 415 wattia, mutta tästä suurin osa
muuttuu hyödyttömäksi lämmöksi.

Jos arvioidaan elimistöni hyötysuhteeksi 22 % (portaita ylös kävelemällä
arvioitu sykemittarilla), niin polkupyörän polkimien saama teho oli lenkillä keskimäärin
91 wattia, vaikka ajoin vain keskimäärin 14 km/h nopeutta.

Elimistöni kauramoottorin energiakulutus 100 km kohti sykemittarin arvion mukaan ilman
perusaineenvaihduntaa oli ko. lenkillä

(100 km / 42.3 km) * 1.244 kWh = 2.94 kWh

Bensan antama kokonaisenergia 100 km kohti
on 'pisaralla pisimmälle' -kisan voittajalla 0.2718 kWh

Kauramoottorini kulutti siis 11-kertaisen määrän energiaa kilometriä kohti, vaikka
poljin paljon hitaammalla vauhdilla kuin kilpailija kaasutteli.

Koska arvioitu kauramoottorin hyötysuhde 22 % ja bensamoottorille (yläkanttiin)
arvioitu 35 % ovat aika lähellä toisiaan, ei se selitä eroa olennaisesti,
vaan kysymyksessä ovat erot laitteistoissa.

Voisiko polkupyörän energiankulutusta vähentää yli 90 % ?

Arvelen vahvasti, että ilmanvastus on avain, vaikka moni lienee sitä mieltä, että
ei-kilpapyöräilyssä ilmanvastus on niin pieni, että se voidaan unohtaa.

Kuva on sitaattioikeuden nojalla kirjasta Seppo Laine,Jaakko Hoffren, Kari Renko:Lentokoneen aerodynamiikka ja lentomekaniikka ., s. 62, WSOY Oppimateriaalit Oy

Kuvassa vasemman alanurkan piskuinen lanka vastaa suunnilleen polkupyörän yhden pinnan poikkileikkausta (omassani pyöreän pinnan läpimitta on 2 mm). Puolen metrin pituinen profiili on siiven poikkileikkaus. Kuvan molemmilla kohteilla on SAMA ilmanvastus! (purjelentokoneen nopeusalueella)

Ilmanvastukseen vakavasti suhtautuvan pitäisi saada halvaus jo ajatuksestakin, että lisäisi langanpätkän ajoviimaansa

Mutta ei olisi kiva olla jossain kopan sisällä kadulla makaamassa, ei. Pitäisi olla hauskaa.

[Teemu Kalvas]

Veikkaan, että pyörällä ajamallasi vertailulenkillä on niin paljon mäkiä, että jo niiden nouseminen veisi enemmän energiaa kuin tuo pihistelyennätyksen ajo. Vaikkei se nyt mitään erityisen mäkistä seutua ole. Mitä paremmaksi ilmanvastus saadaan, ja ajetaan kuitenkin erittäin hitaasti, sitä suurempi merkitys on ihan pienilläkin mäennyppylöillä energiankulutukseen.

Tästä kääntäen saadaan johtopäätös, että vakavasti pyöräilyyn suhtautuva infrastruktuurirakentaminen ei vedä pyörätielinjauksia ylös alas pitkin kukkuloita vaan mahdollisimman korkeuserottomasti. Tätä ei Suomessa ole tainnut vielä kukaan sellainen tajuta, jolla olisi jotain mahdollisuuksia ryhtyä asian johdosta toimenpiteisiinkin.

Mutta kyllähän hyvä umpikate pienentää rajusti polkupyöränkin ilmanvastusta. Jo joku Mango, joka on kuitenkin ihan käytännön ajoon suunniteltu, eikä mikään ennätyskone, on ihan erilainen ajettava, kuin kattamaton nojakki.

[Nebulus]

Voisiko polkupyörän energiankulutusta vähentää yli 90 %
Mutta ei olisi kiva olla jossain kopan sisällä kadulla makaamassa, ei. Pitäisi olla hauskaa.

Voi vähentää:
http://www.adventuresofgreg.com/HPVMain.html (kulkee 110 watilla 50km/h, kaveri ajoi 1047km vuorokaudessa pyörällä)
MUTTA se vaatii huikean aerodynaamista rakennetta.

Me ihmiset kun olemme kohtuullisen epäaerodynaamisia möykkyjä, niin ilman katteita ilmanvastus tulee aina haraamaan pahasti vastaan.

Täytyy kyllä myöntää, että mutkatietä lowracerilla lujaa ajaessa eräs suurimmista iloista tulee siitä, että on täydessä kontaktissa ympäristöönsä: ihan vieressä vilistävä tienpinta, tuuli, äänet, tuoksut... kyllä ainakin itse olen valmis tinkimään aerodynamiikasta ja matkanopeudesta noiden takia.