Wprowadzenie | Poprzedni odcinek | Następny odcinek

Odcinek 3

Skoro już wspomnieliśmy o przekładni, to wypada poświęcić jej również kilka słów. Jeśli w trybie przednim roweru mamy n₁ zębów, a w tylnym n₂, to wielkość przełożenia K określona jest stosunkiem n₁/n₂. Stosunek liczby zębów jest oczywiście także równy stosunkowi promieni trybów. A zatem

Pokażemy, że im większe przełożenie, tym większą prędkość może kolarz uzyskać przy ustalonej sile napędowej. Wielkość przekładni nie może jednak rosnąć nieograniczenie, gdyż mechanizm dźwigni jednostronnej wymaga coraz większej siły od jadącego, a ta przecież jest ograniczona.

Rozpatrzmy to zagadnienie korzystając z rys. 5.7. Zgodnie z oznaczeniami, r_k jest promieniem tylnego koła, r_l i r₂ promieniami przedniego i tylnego trybu, a r_p długością ramienia pedału (promieniem zakreślanego przezeń okręgu).

Musimy pokonać opór T, stawiany układowi rower + kolarz. Opór ten z obręczy koła o promieniu r_k przeniesiony jest przez mechanizm dźwigni jednostronnej na tylny tryb o promieniu r₂. Tym samym opór do pokonania na trybie tylnym wynosi

Pokonujemy go przez obrót trybem przednim wywierając nacisk na pedał, którego ramię r_p jest dłuższe niż promień trybu r_l. Siła, jaką musimy działać, wynosi więc

lub korzystając z wyrażenia 5.9 na T₂

Dla określonego roweru r_k i r_p są stałe, zmieniać natomiast możemy, korzystając z mechanizmu przerzutki, przełożenie K. Im jest ono większe, tym większej siły F trzeba użyć na pokonanie takiego samego oporu T. Jedziemy wtedy szybciej, ale za to bardziej się męczymy. Podobnie, im mniejsze tylne koło roweru, tym łatwiej się jedzie, tyle że wolniej. Dobór odpowiedniej przekładni jest więc dla kolarza sprawą bardzo ważną, decyduje bowiem zarówno o szybkości jazdy, jak i o zmęczeniu. Mamy tu również znakomite potwierdzenie zasady zachowania pracy w maszynach prostych. Zmieniając przełożenie możemy wprawdzie oszczędzić na sile, ale wykonana praca pozostaje taka sama.

Maksymalna siła, z jaką kolarz może działać na pedały roweru, równa jest jego ciężarowi. Teoretycznie mogłaby ona być większa, gdyby kolarz został np. przywiązany do siodełka, zyskując w ten sposób dodatkowy punkt oparcia. Możemy jednak przypadek taki wyłączyć z naszych rozważań. Ta maksymalna, równa ciężarowi, siła działa na pedał roweru wtedy, kiedy kolarz opiera się tylko na nim. Efekt ten uzyskuje po prostu podnosząc się z siodełka. Upraszczając nieco sytuację zakładamy równocześnie, że trzymanie rękami kierownicy ułatwia jedynie zachowanie równowagi, nie odciąża zaś pedałów.

Maksymalne wykorzystanie siły przez cały czas trwania jazdy jest oczywiście niemożliwe. Angażuje się ją na ogół przy trudnych podjazdach, próbach oderwania się od peletonu, czy też w rozgrywce na finiszu. Wtedy. też właśnie, zgodnie z naszym spostrzeżeniem, obserwujemy podnoszenie się kolarzy na siodełkach. Pozwala im to cały swój ciężar przenosić na zmianę z jednego pedału na drugi. Wiąże się z tym kolejny ciekawy efekt obserwowany często przy jeździe na stojąco, a mianowicie kiwanie rowerem w prawą i lewą stronę pozwalające kolarzowi na przeniesienie ciężaru ciała z jednego pedału na drugi. Zamiast robić to za pomocą ruchów całego ciała, podstawia jak gdyby pedał pod nogę, która w danym momencie ma go nacisnąć. Ma to zresztą swoje pełne fizyczne uzasadnienie, zauważmy bowiem, że przy maksymalnym i równym ciężarowi kolarza obciążeniu pedału, tylko pochylony, i to pod określonym kątem, rower odpowiada położeniu równowagi układu kolarz + rower. W każdej innej pozycji utrzymanie równowagi wymaga od kolarza wywierania nacisku na kierownicę, co musi prowadzić do odciążenia pedału.

Rower wykorzystywany w celach turystycznych, rekreacyjnych czy też po prostu przyjemnościowych powinien być przede wszystkim wygodny i łatwy w prowadzeniu. W rowerze wyczynowym jednak wszystko lub prawie wszystko podporządkowane jest prędkości. Liczy się każdy element dający zysk na czasie, nawet wtedy kiedy w grę mogą wchodzić dziesiąte części sekundy. Im większa prędkość określonej dyscypliny kolarskiej, tym dziwniejsze rowery w niej oglądamy. Walka toczy się o maksymalne zmniejszenie wszelkich oporów ruchu. Odpowiednie wygięcie kierownicy do dołu zapewnia optymalną sylwetkę kolarza, konstrukcja jak najlżejszych rowerów, ze specjalnych stopów gwarantujących równocześnie dużą wytrzymałość, zmniejsza nacisk na podłoże, specjalne opony zmniejszają współczynnik tarcia tocznego. I wreszcie najnowsza zdobycz metod naukowych zastosowanych w kolarstwie, a mianowicie pełne koła. Jeszcze nie tak dawno, bo w styczniu 1984 roku znakomity włoski kolarz Francesco Moser zastosował je jako pierwszy w zakończonej powodzeniem próbie bicia rekordu świata w jeździe godzinnej, a dzisiaj na ważniejszych imprezach, w indywidualnej czy też drużynowej jeździe na czas, stosują je prawie wszyscy. Zalety pełnych kół, które zrobiły tak zawrotną karierę i w pełni potwierdziły oczekiwania, związane są z wyeliminowaniem turbulencji i zawirowań wytwarzanych przez szprychy. Uzyskuje się w ten sposób korzystniejszy z aerodynamicznego punktu widzenia rozkład prądów powietrznych opływających koło i większą stabilność jadącego roweru.

Inna nowość, nie stosowana jeszcze powszechnie, ale już z powodzeniem wypróbowana, to spłaszczone koło łańcuchowe przedstawione na rys. 5.8a.

Można sprawdzić, jako że przy ocenie "na oko" nie jest to wyraźnie widoczne, że średnica zmierzona w kierunku poziomym jest nieco dłuższa od zmierzonej w pionie. Koło przyjmuje więc kształt lekko jajowaty, zbliżony do elipsy. Oczywiście każdy zapyta natychmiast, czym koło takie jest lepsze od stosowanego od dawna i znakomicie sprawdzonego koła okrągłego (niech czytelnik wybaczy to niezbyt fortunne określenie) widocznego na rys. 5.8b. Otóż konwencjonalny mechanizm napędzania roweru powoduje, że rower nie porusza się ruchem jednostajnym. Wynika to z faktu, że człowiek jest w stanie działać większą siłą naciskając na pedał w pionie niż ciągnąć go poziomo. Uwidacznia się to szczególnie wyraźnie przy jeździe pod górę. Przy silnie nachylonym stoku można zauważyć tzw. martwe punkty i skokowe posuwanie się do przodu. Po badaniach przeprowadzonych w Japonii, a także w Polsce, okazało się, że specjalnie profilowane koło łańcuchowe, nieco spłaszczone w stosunku do konwencjonalnego, pozwala na istotne zredukowanie "martwych punktów" i na około 10-procentowe zwiększenie wydajności jazdy określonej stosunkiem mocy uzyskanej do włożonej. Należy w tym celu odpowiednio ustawić kąt a między dłuższą osią elipsy, a odcinkiem łączącym pedały doprowadzając do skorelowania w czasie maksymalnego przełożenia z maksymalną siłą nacisku kolarza na pedał. Rysunek 5.9 przedstawia położenia pedałów odpowiadające maksymalnemu i minimalnemu przełożeniu, ilustrując równocześnie na czym polega koncepcja spłaszczonego koła. Siła działająca jest oczywiście największa wtedy, kiedy pedał przesuwa się z góry na dół wzdłuż zaznaczonej na rysunku strzałki i wtedy właśnie zostaje najefektywniej wykorzystana. Ciągnięcie pedału w poziomie jest trudniejsze, ułatwiamy więc sobie zadanie zmniejszając przełożenie w stosunku r/R. Już chyba niedługo przekonamy się, czy nowy pomysł zyska uznanie kolarzy, zainteresuje producentów i wreszcie, czy przyjmie się w sporcie wyczynowym.

Wprowadzenie | Poprzedni odcinek | Następny odcinek

Copyright © 1992 by Wydawnictwo Naukowe PWN Sp. z o.o. Książkę dostarczył Jurek "Yurko" Ryba Zeskanował, zoceerował i opracował Szymon "Zbooy" Madej (ysmadej@cyf-kr.edu.pl) 2000

17.06.00 01:07