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前回10月7日にFrettaの後輪のスポーク張力を下げて(ニップル1/3回転緩めてみた)ところ高速巡航性能の改善は余り感じませんでした。そこで更に1/3回転緩めてみることにしました。こうするとフリーと反対側(左側)のスポーク2~3本はユルユルになり殆んど張力が掛からない状態になりました。スポークを調べて見たら太さが2.0mmでALX430やOpenProの手組のスポーク(1.8mm)よりも太いことが分かりました。小径ホイールの場合には1.6mmかそれ以下のスポークでないと弱いテンションは掛けられないことが分かりました。2.0mmの場合には張力の調整は非常にシビアです。ニップルを少し緩めるとあっという間に張力ゼロになってしまいます。少しきつくするとスポークが非常に硬くなってしまいます。とも角今回のスポーク張力は限界ギリギリの弱さですが、小径のリムは27インチ径に比べて極めて剛性が高くこれでもリムが殆んど振れない状態です。今回はこれでいつもの40kmのコースを走ってみることにしました(右写真)。27インチALX430のオリジナルと比べても平均速度が0.5km/hほど低めになるという結果でした。力学的には車輪の径によらずタイムは同じになるべき(下の補足参照)という気がしますので、未だ何か見落としがあるのかも知れません。例えば、タイヤは高速走行用ですが、それでも未だ転がり性能は27インチのロード用タイヤに及ばないのかも知れません。その他に気が付いたことがあります。スポークテンションが低過ぎて一部のスポークはカタカタと音がしていました。高速でコーナーを曲がるとホイールは滑っていないのにテールが流れるような感じになりました。これはまずいなという状態でした。それでも、特に高速巡航になるとホイールの回転が安定するので走行が滑らかになるのを感じました。スポークが緩めでも高回転になるとリムの回転が安定化するのでホイールとして申し分なく高速巡航は走り易いことが分かりました。さすがに小径ホイールは低速での加速性能と登坂能力が27インチ軽量ホイールのALX430よりも遥かに上でした。結論:1)スポーク張力が低過ぎると走行時の横剛性が不足してコーナーで不安定になるので最適な張力の範囲がある。2)スポーク張力は低過ぎても高回転ではホイールが安定化するので高速巡航は可能である。3)小径車はスポーク張力を下げても最適化された27インチロードよりもコース平均速度が2.0km/hくらい低かった。他の要因としては、ホイールがフレームの中心面に完全に一致しているか?前後のホイール面とフレームの面に角度が付いていないか?タイヤの転がり抵抗が高過ぎないか?乗車姿勢が悪くて空気抵抗が高過ぎないか?等が考えられます(下の補足2)。補足:車輪に投入する回転運動エネルギーは車輪の径によらないことの根拠は、回転慣性モーメントをI、回転角速度をωラジアン/時間とすると(回転運動エネルギー) = (1/2) x I x ω2と書けて、I = M x r2 という関係(M 有効外周質量;r 半径)と ω = v / r という関係(v 外周の速度、即ち走行速度)を代入すると(回転運動エネルギー) = (1/2) x (M x r2) x (v / r)2 = (1/2) x M x v2 となって半径 r が分母と分子で打ち消しあって消えるからです。ある一定の速度まで車輪を加速するエネルギーは半径によりません!有効外周質量にのみ依存します。しかもこの車輪外周質量(1.5kg程度)は自分の体重と車重(75kg程度)の僅か2%です。リムやタイヤの重量差100g程度は人間・自転車の運動エネルギー全体の中では殆んど誤差範囲です。補足2:(2009年5月24日)自転車のホイールバランスと高速走行の謎はほぼ半年後に偶然に解明されることとなります(多分)。
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