Отчеты Кати и Саши

Велопоходы, походы с ребенком

Как компоненты влияют на скорость велосипеда, или как обогнать шоссейник на МТБ

Попробовал собрать в одной статье, сколько можно выиграть в мощности на смене компонентов велосипеда и снаряжения. Измеримо - в ваттах энергии при езде. Насколько на скорость велосипедиста влияют вес, покрышки, втулки, сумки? Написано после того, как я поехал на бревет 300 км не на шоссейном велосипеде, а на МТБ с широкими покрышками для грунта. И в результате проехал эти 300 км по асфальту на полтора часа быстрее своего же лучшего времени на шоссейнике. Это было неожиданно. И захотелось понять - почему?



Как и во всём остальном, в теме мощности при езде на велосипеде присутствуют радикальные группировки. Одна сторона в ответ на вопросы о том, как человеку что-либо улучшить в своем велосипеде, пишет «ноги качай» или «жрать меньше надо». Конечно, послать и попытаться продемонстрировать своё «превосходство» - довольно типично для интернетиков (по крайней, мере русских)... Но глупость тут в том, что это заявляется так, будто одно другому противоречит и стоит выбор — тренироваться или цепь смазать.
Другая крайность — это те люди, которые настолько увлечены "железками", их характеристиками и обзорами, что возникают серьезные сомнения в том, что они вообще катаются.

Ну а в этой статье у меня  - грубые, но все же обоснованные прикидки где можно заметно выиграть по около-технический части на горном велосипеде, не сильно заморачиваясь. Скорость рассматриваю 30 км/ч - на которой я и ехалю. К каждой цифре дана ссылка на первоисточник. Кто хочет разобраться поподробнее - обращайтесь туда.

Вес

Про вес писать не хотел, но надо - именно этот параметр пытаются менять прежде всего. Ведь его очень легко измерить. Но в реальности вес оказывает намного меньшее значение, чем это кажется на интуитивном уровне!
Вот хорошая статья, посвященная влиянию веса на скорость - https://ridefar.info/bike/cycling-speed/weight/. Из нее следует, что для длительного заезда в гористой местности (рассматривается Transcontinental Race) уменьшение общего веса (то есть велосипедист + велосипед + снаряжение) на 5 килограмм дает прирост средней скорости всего в 0.41 км/ч. На плоских участках прирост и вовсе равен всего 0.1 км/ч! Ну а вес самого велосипеда по сравнению с весом ездока и весом снаряжения довольно мал, из него очень мало что можно убрать.
Так что облегчать велосипед на длительные заезды не оправдывает вложений - цифры говорят об этом совершенно однозначно.

Мощность велосипедиста

Для того, чтобы представить, что означают на практике показатели мощности, сначала надо определить, какую вообще мощность выдает велосипедист. А потом уже соизмерить это с тем, что можно выиграть на железках.
Вот статья, посвященная мощности велосипедиста -  www.roadbikerider.com/average-wattage-cycling. В ней подсчитано, что самый дохлый, но гонщик, весом 75 кг на интервале в час выдает 200 ватт.
Более подробная таблица мощностей гонщиков разного уровня на дистанциях разной длительности приведена здесь - https://datacranker.com/cycling-power-to-weight-ratio-calculator.
В таблице даны соотношения мощности к весу, и при пересчете из нее следует, что на продолжительной основе (более часа) выхлоп хорошо катающегося любителя - около 160-200 ватт. На более длительном заезде, очевидно, эти цифры будут куда меньше.

Теперь перейду к конкретным компонентам велосипеда.

Покрышки

Есть целый сайт, посвященный экспериментальным измерениям сопротивлению качению у самых разных покрышек - www.bicyclerollingresistance.com/mtb-reviews. Измерения проводятся на ровной поверхности специального аппарата.

Эксперименты показывают, что разница между "худшей" и "лучшей" покрышкой достигает 20 ватт на колесо. То есть 40 ватт на велосипед (четверть того, что вообще может выдать любитель)! При этом все тестируемые покрышки, понятно дело, относятся к хорошему уровню известных производителей. А что там в стоке на дешевых великах стоит?
Но самое интересное тут вот что: резина, которая стоит у меня сейчас на шоссейнике (Durano Plus на давлении в 7 бар) дает сопротивление в 20.7 ватт. А  та, что сейчас у меня же на байке (Race King Protection на 3 барах) - 16.8 ватт! Это я на своем конкретном примере. Но для меня это было открытием вот прямо при написании этого текста: неужели какие бы то ни было колёса шоссейника в принципе могут "жрать" на 8 ватт больше байка с жирными зубастыми покрыхами?!

Однако, физика все объясняет: накатистость покрышки при одинаковом давлении зависит от того, сколько материала деформируется, на какую величину, насколько этот материал податлив. Если резина гнется хуже (на более дешевых, а так же на более износостойких и защищенных от прокола) - сопротивление возрастает.
А еще вот что: при одинаковом давлении более широкие покрышки катят лучше, так как материал деформируется на меньшую величину (хотя, конечно, тут речь только про сопротивление качению, так как аэродинамического сопротивления более широкие покрышки дают больше).
Прошу заметить, что это всё только на ровной поверхности, а на неровной результат точно не измерить, и главную роль начинает играть баланс: на что больше уйдет энергии - на деформацию мягкой покрышки, или на подбрасывание всей массы велосипедиста вместе с велосипедом. Точно так же отдельную роль играет устойчивость к проколам - пускай антипрокольная защита ухудшает накат, но время потраченное на прокол может оказаться куда больше, чем выигрыш на накате.



Бескамерка

На том же сайте измерения показывают, что переход с покрышек с камерами на бескамерку дает 5 ватт на высоком давлении и 15 ватт на низком. Серьезные цифры! Источник: www.bicyclerollingresistance.com/specials/tubeless-latex-butyl-tubes А еще бескамерка позволяет поставить покрышки с меньшей защитой от проколов (полагаясь на то, что проколы заделает герметик), т.е. более накатистые.

Размер колес

Данные о разнице в накате у колес диаметром 26" против 29" немного варьируются. Т.е. 29" всегда однозначно лучше катит, но насколько — не очень понятно.
Отталкиваться можно от этой статьи: www.mtbiking.com.au/how-to/bike-tech/29-vs-26-inch-wheels-is-bigger-really-betters. В ней кроме всего прочего указывается, что на подъеме на скорости 20 км/ч у найнера тратится на 7.9 ватта меньше, чем у 26-го размера колес. Поскольку зависимость от скорости должна быть линейная, можно считать 12 ватт разницы на 30кмч. Это на твердом — асфальт или «гравий». На неровном покрытии измерить накат нереально, а основной выигрыш найнера теоретически должен быть за счет более эффективного перекатывания через мелкие неровности, а не от просто качения. Рискну предположить, что в результате выигрыш от увеличения размера колес до 29" должен быть сильно больше экспериментальных 12 ватт.

Втулки

Разница в сопротивлении между качественными втулками пренебрежимо мала, в пределах ватта (источник: http://blog.fairwheelbikes.com/reviews-and-testing/hub-review). Так что в плане наката большого смысла апгрейдиться на керамику нет. НО! Это если качественные втулки в хорошем состоянии. Если они уже поездили, туда что-то подзатекло, позаржавело, или там конусы перетянуты (очень частая картина на бюджетных байках в стоке!), то втулки могут сожрать огромное количество энергии! Ну и сколько жрут даже нормально настроенные дешманские втулки — никто не замерял.

Динамо втулка без нагрузки дает +0.5 ватта для SON, до +2 для Shimano. Со включенной фарой — 6-7 ватт. Не так уж много, зато светит. Источник: https://www.cyclingabout.com/dynamo-hub-drag-lab-testing/

Цепь

Разные цепи дают до 2 ватт разброса. Источник: https://cyclingtips.com/2019/12/the-best-bicycle-chain-durability-and-efficiency-tested.
А разница между разными смазками достигает 5 ватт. "Выиграла" цепь, особым образом вываренная в парафине. Есть энтузиасты, которые подобное делают дома в кастрюле на кухне, но далеко не все на такое готовы! К счастью, топовые смазки с "человеческим" способом нанесения не сильно отстают. Источник: https://www.ceramicspeed.com/media/3505/velonews-friction-facts-chain-lube-tests-combined.pdf
Но несмазанная цепь будет жрать намного больше! А если вместо смазки в цепи абразив, или если цепь подржавела в роликах… 15 ватт? 20?  

Лежак

На видео канала GCN (https://www.youtube.com/watch?v=hd0fXhDkH84&t=15m32s) с измерениями в аэро-туннеле (выглядит тостаточно достоверно, а не как обычно на этом канале - на уровне ощущения): лежак дает выигрыш 9 ватт на скорости 25 км/ч и 40 ватт на скорости 35 км/ч. Для моей условной скорости 30 км/ч получим выигрыш примерно 25 ватт.
Но это на шоссейнике! А на МТБ изначально гораздо менее аэродинамичная позиция. При этом если поставить на него лежак, то можно выставить положение так, что оно станет как на лежаке на шоссейнике. Так что можно предположить, что на 30 км/ч лежак на МТБ даст выигрыш в 40 с лишним ватт!
Конечно, на лежаке можно ехать не всегда... Но там, где аэродинамика имеет больше всего значения - обычно можно.

Одежда

Просто замена свободной майки на облегающую — и вы выигрываете 6 ватт! Источник: https://www.youtube.com/watch?v=Zo586Bt795I&t=3m50s
А ведь, бывает, едешь в куртке от дождя, которая болтается, не облегает, а еще и расстегнута, потому что жарко... Сколько она жрет — страшно даже представить!

Сумки

Влиянию более и менее аэродинамичного способа упаковки снаряжения посвящена статья https://www.cyclingabout.com/speed-difference-between-panniers-bikepacking-bags-aerodynamic-testing-results. Автор долго катался кругами с одним и тем же весом и постоянным выходом мощности (по датчику на педалях), но упакованным то в байкпакинг, то в ортлибы в разной комплектации, замеряя время в идентичных условиях и высчитывая среднее.
Получилось, что условные 100 километров с двумя задними ортлибами (что эквивалентно небольшим велоштанам) займут на 12 минут больше, чем то же, но с байкпакингом. По его прикидкам, использование ортлибов вместо байкпакинга аналогично добавлению 20 кг к общему грузу. И если пересчитать в ватты, то на 30 км/ч два отрлиба по сравнению с байкпакингом сжирает 13 ватт мощности. А на канале GCN в аэротрубе намеряли 20 ватт, но при скорости 40 км/ч, что примерно соответствует.

Итоги

Конечно, есть еще множество факторов, о которых я или не подумал, или их невозможно объективно измерить (например, мифическая "накатистая рама"). Кроме того, выбор конкретных компонентов и настройка велосипеда (удобство посадки, седла, руля) на дальних дистанциях серьезно сказывается на утомляемости - а значит, и самым непосредственным образом на выдаваемой ездоком мощности.


Но все же давайте просуммируем примерно то, что измерить можно:
- 40 ватт на выборе покрышек
- 5 ватт на установке бескамерки
- 40 ватт на установке лежака
- 10 ватт на одежде (просто снять куртку и штаны от дождя)

И вот уже получаем выигрыш в мощности на 95 ватт при планомерной пилёжке по шоссе. А ведь это половина той мощности, которую в принципе выдает велосипедист! А можно вытянуть и за сотню. Вот такой разброс!
А итог простой: “катящие” покрышки, лежак, обтягивающая одежда, качественные и хорошо обслуженные компоненты, оптимально выставленная посадка — и всё, МТБ валит по шоссе как шоссейник. Что я и ощутил на своем опыте.

Добавить комментарий


Этот сайт некоммерческий, маршруты авторские, статьи основаны на личном опыте. Если что-то на нашем сайте пригодилось вам для подготовки своих походов или просто понравилось — пожалуйста, поделитесь с другими ссылкой на него. Это поможет сайту не теряться в интернете. При использовании наших материалов для своих ресурсов активная ссылка обязательна!