Форум о веломобилях и лигерадах

Была поднята тема справочника для конструкторов веломобилей. Лично я считаю, что действительно полного справочника по этой теме у нас нет. Хотелось бы выяснить мнение общественности по таким вопросам:

Нужен ли вообще такой справочник?

Внизу привожу список теоретических вопросов, на которые лично я искал ответы в справочнике, но не нашёл:

1 – верно ли то утверждение, что на открытом рикамбенте работающие ноги создают более сильные возмущения потока, чем неподвижные ноги? И на сколько целесообразно принимать какие-то меры на этот счёт? (нужны сравнительные результаты замеров затрат мощности при скорости, к примеру, 30 км\ч)

2 – на сколько конкретно эффективны полуобтекатели. Нужны сравнения затрат мощности при скорости 30 км\ч с разными типами обтекателей и их комбинациями на разный веломашинах (хайрейсеры, лоурейсеры, трайки, длиннобазники). Также очень интересно, правда ли то, что при наличии на лигераде переднего и заднего полуобтекателей, разрыв между ними создаёт большое сопротивлений. И если да то, какое именно (опять же нужны результаты опытов с открытыми боками и с закрытыми).
Анализ результатов гонок мало что даёт, т.к. во многих случаях не обтекаемые лигерады были быстрее полуобтекаемых, хотя известные калькуляторы мощности указывают на то, что полуобтекатели, всё же полезны. Вопрос – НА СКОЛЬКО?

3 – Правда ли то, что подвеска снижает КПД машины. НА СКОЛЬКО? Правда ли то, что при езде без подвески, хотя и в ущерб комфортности, скорость при тех же затратах сил больше, даже на колдобинах? Где граница, после которой аппарат с подвеской становится оправданным? (Измерить амплитуду и частоту колебания маятника подвески за определённое время для выяснения степени "убитости" дороги) Таким образом можно было бы выяснить, на сколько именно больше ям попадает под колёса одно, двух, и 3-х колейной машины. Какие типы подвески более эффективны (с точки зрения энергозатрат)? Правда ли то, что расположение узла подвески (выше\ниже центра колеса) влияет на сопротивление качению на плохой дороге? Правда ли то, что гидравлический амортизатор способствует лучшему накату на колдобинах? И главный вопрос по всем пунктам – НА СОКЛЬКО?

4 – какая разница в сопротивлении качению узкого шоссейного колеса и широкого колеса от МТБ на:
А – гладком асфальте
Б – утрамбованном грунте
В – рыхлом грунте
Г – грубом асфальте
Д – Очень грубом асфальте
Е – Асфальте с колдобинами
Ж – Грейдере

Список можно продолжить…

Какая разница в сопротивлении качению тех же колёс, но разного диаметра на тех же дорогах?



5 – не параллельности колёс, её влияние на сопротивление качению. Результаты опытов на разных покрытиях, при разной степени не параллельности. Влияние развала\схождения на поведение веломбилей различных схем. Способы определения не параллельности, рекомендации по установке колёс.

6 – Хайрейсер против Лоурейсера – кто быстрее, в каких условиях? НА СКОЛЬКО?

7 – Угол наклона спинки – на сколько он влияет на скорость, на каких именно типах велотехники? Если при вертикальной спинке поставить полуобтекатель, НА СКОЛЬКО это изменит ситуацию?

8 – сравнение сопротивления качению у дорогих и дешёвых покрышек и колёс. Это должна быть таблица с данными экспериментов.

9 – КПД трансмиссии. НА СКОЛЬКО трубки, в которых проложена цепь, снижают КПД? Также нужно выяснить разницу между разными типами трубок.
Сколько именно теряется на промежуточном ролике (ролик какой-нибудь стандартный), зависят ли потери от угла прохождения цепи вокруг ролика? Опыты провести при прилагаемой мощности, к примеру, 200 W. Влияет ли длина цепи на КПД?

10 – Жёсткость рамы. КПД педалирования в зависимости от жёсткости рамы (измерить отклонения кареточного узла при одинаковых нагрузках на разных рамах и составить график зависимости).

11 – Ветер. Встречный, встречно-боковой, боковой, попутно-боковой, попутный. Его влияние на разные типы HPV, и величины этого влияния. Понятно дело, что нужно иметь анемометр и много разных веломобилей и лигерадов, для проведения достоверных опытов. Кроме того нужно провести опыты при разной силе ветра.

12 – общая эффективность разных типов HPV (по энергозатратам) в различных условиях (на шоссе, на обычных раздолбах, в лесу и т.д), при разной силе ветра, температуре воздуха, количестве багажа, на разном рельефе.

13 – сколько именно энергии теряется на поддержание равновесия при езде на лигераде? В каких случаях езда на трайке более рациональна (по энергозатратам)? Вот это, кстати, не представляю как измерить.

14 - вес. Его влияние на разные типы HPV при разных условиях (рельефе, качестве дорог). Конкретные значения средней скорости на испытательных участках при разном весе, но одинаковой приложенной мощности.

Эффективность HPV это количество работы, которое выполнено ездоком для прохождения определённого маршрута и перевозки определённого груза. Понятное дело, что при разной скорости но одинаковой мощности эффективность будет разной, т.к. здесь нужно учитывать ещё и время, на протяжении которого прилагалась та мощность.

То есть итогом всех исследований должно стать заключение о влиянии всего вышеперечисленного на эффективность HPV. Вертикальные велосипеды (Шоссер, МТБ, Дорожный, Складной) тоже следует включить в исследования для справедливого сравнения.



Вроде бы пока это всё, что пришло на ум. Большинство ответов можно получить имея простые средства и много различных веломобилей. Для некоторых опытов нужно специальное оборудование, но его можно сделать даже из подручных средств (например анемометр и измеритель направления потока). Измеритель мощности тоже можно сделать, он может измерять степень натяжения цепи (что-то вроде маятника с тремя роликами, по мизерному отклонению которых можно вычислить прилагаемую силу. Другой датчик измеряет скорость движения цепи. Эти данные сопоставляются, выводится среднее значение за определённое время и получаем мощность). Я не разбираюсь в электронике на столько, чтобы это воплотить, но, к счастью, у меня есть хороший друг, который может сделать электронику для этих датчиков. Так что это всё – не мечты а планы на будущее.


Имея книгу с такими данными можно было бы заранее спрогнозировать поведение будущего веломобиля в разных условиях и выбрать его схему и компоненты в зависимости от назначения и предъявляемых требований, а также условий предстоящей работы.


Понятно дело, что для полноты картины нужно снять все эти данные и с основных европейских веломбоилей.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

Звучит интересно! Но предполагает огромный обьем работ! Это исследование тянет на докторскую диссертацию! Одному такое исследование было б сделать очень тяжело и долго. Рационально было б попробовать найти преподавателей университета/научных сотрудников в Украине/России/Белоруссии, которых бы заинтересовало такое исследование.

_________________
Титаник построили профессионалы. Ноев ковчег-любители!

Ты давно в Украине не был. Вот это, как раз, мечты.

Я вижу решение вот таким образом - мы тут (украинский клуб HPV) в течении года-двух создаём и испытываем измерительную технику, проводим тестовые сравнения нескольких прототипов, учимся обрабатывать данные, находим тестовые участки разной дороги.
Затем устраиваем большой съезд веломобилистов, скажем, на неделю, и в течении этой недели проводим по заранее разработанному плану все нужные опыты. У меня уже есть знакомый голландец, который уже в следующем году будет в Одессе, и, возможно, в Крыму. Так что, по крайней мере один евромобиль у нас будет для тестов.

Смысл всей затеи в том, чтобы получить инструмент для разработки веломобилей, приспособленных для условий СНГ.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

Очень интересно всё это...
По поводу датчика мощности, основанного на принципе измерения провисания
цепи и её скорости. Пока не представляю:
цепь постоянно вибрирует, сильно колеблется при педалировании. На разных
передачах, - по-разному.

Разные цепи по-разному растягиваются.

Где ставить датчик? Рамы все разные.

Наверно, на время испытаний, лучше снять одно из колёс и установить
мотор-колесо с известными параметрами и смотреть показания амперметра,
улавливающего малейшие изменения пускового тока!
При этом педалировать вхолостую, имитируя ветровую нагрузку.

Потратиться и закупить несколько мотор-втулок и собрать на них колёса:
на 20", 22" 24", 26" и 28". Перед испытаниями переставлять действующие
покрышки.

_________________

Хорошо, что есть КОНТЕНТ и его можно по техпроцессу получать!
11 лет настоящего счастья:
24.06.2012 - 24.06.2023, попытки #0001 - #6124.
Из них с получением ~15...25%, сверхпостижений ~1...2%.
А ещё счастье ездить на лигераде и слушать Лепса!!!

Вот принцип устройства датчиков скорости и натяжения цепи. Ставить его можно в любом месте активного участка цепи, он не должен крепиться жёстко, достаточно просто, чтобы не сползал.

(на картинке)

Датчик скорости - источник света и фотоэлемент. Цепь просвечивается, таким образом на фотоэлементе будут импульсы.
Датчик силы измеряет величин у смещения одного из роликов. Смещение может быть минимальным, чтобы минимизировать влияние самого датчика на работу.
Перед испытателем должен находится дисплей (светодиодная линейка), на которой будет отображаться текущая мощность (с задержкой в 2-3 секунды). Таким образом испытатель сможет прилагать определённую мощность.

Электропривод это, конечно, проще, но тогда не будет учтён КПД трансмиссии и жёсткость рамы, ведь мотор даст постоянную нагрузку, а не пульсирующую. А как раз на пиках могут быть самые большие потери. С мотором мы это упускаем.


КПД трансмиссии можно выяснить, поставив на стенде вместо приводного колеса электрогенератор с нагрузкой и контролем мощности. Откалибровать его можно на очень жёсткой станине, где нет никаких роликов. А потом сравнивать затраченную мощность на педалирвоание и снятую с генератора. Разница и будет КПД трансмиссии+рамы, в сравнении с абсолютно жёсткой рамой и однопередачной трансмиссией. Так, кстати, можно будет выяснить ещё один важный момент - увеличиваются ли потери при работе растянутой - изношенной цепи в сравнении с новой.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

С датчиком скорости всё просто, чего не скажешь о датчике силы..........

Тут, естественно, крутятся мысли о пъезоэлектрических педалях, на которых
расположены пъезовые датчики давления, платы обработки сигнала,
которые по радиоканалу передают информацию с обоих педалей на компьютер...

_________________

Хорошо, что есть КОНТЕНТ и его можно по техпроцессу получать!
11 лет настоящего счастья:
24.06.2012 - 24.06.2023, попытки #0001 - #6124.
Из них с получением ~15...25%, сверхпостижений ~1...2%.
А ещё счастье ездить на лигераде и слушать Лепса!!!

Ага, может ещё телеметрию? типа "Хьюстон, у нас проблема!"

Если делать, то как можно проще. Самый простой вариант это измерение натяжения цепи. Но , если ты сделаешь такие мегадатчики на педалях - будет прикольно.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

И как же мы снимем достоверные значения, если на каждом участке силовой ветви будет
своё усилие: чем дальше от звёзд, тем меньше. А ещё оно зависит от длины конкретной цепи,
её веса, кстати: чем тяжелее, тем больше провисает. А замерить мы хотим ничтожно малые усилия с
большой точностью!!!


См. выше.

Добавлено через 4 минуты 45 секунд:
Аааа! Так он просто обхватывает цепь! А может и заработает!

Холошо, а если вот, после определённого момента, цепь полностью выпрямится и дальше
будет просто растягиваться с дальнейшем ростом мощности, что мы тогда мерить будем?

_________________

Хорошо, что есть КОНТЕНТ и его можно по техпроцессу получать!
11 лет настоящего счастья:
24.06.2012 - 24.06.2023, попытки #0001 - #6124.
Из них с получением ~15...25%, сверхпостижений ~1...2%.
А ещё счастье ездить на лигераде и слушать Лепса!!!

Нда....Модулятор, ты просто удивительный человек...



Просто надо выбрать такую пружину, которая в любом случае будет слегка продавливать даже натянутую цепь. А измерять колебания можно через рычаг, если прямая амплитуда ролика слишком мала. Мне говорили про т.н. датчик Холла - измеритель изменения силы магнитного поля. Он как раз подойдёт.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

Ну тогда этот датчик будет съедать немалую часть энергии: поболее, чем нежёсткая рама, которую мы
хотим протестировать, и будет вносить погрешность в измерения .
Ведь, по аналогии с обычным амперметром: чем меньше сопротивление шунта, тем лучше. Также и здесь.

_________________

Хорошо, что есть КОНТЕНТ и его можно по техпроцессу получать!
11 лет настоящего счастья:
24.06.2012 - 24.06.2023, попытки #0001 - #6124.
Из них с получением ~15...25%, сверхпостижений ~1...2%.
А ещё счастье ездить на лигераде и слушать Лепса!!!

Согласен. Какую-то погрешность он внесёт, но тем не менее можно будет сравнить жёсткую и не жёсткую рамы. Главное, чтобы погрешность была одинаковой при всех опытах.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

Да. Ну а в качестве датчика, ты хочешь использовать датчик Холла и постоянный магнит, приближающийся/ отдаляющийся от него?

_________________

Хорошо, что есть КОНТЕНТ и его можно по техпроцессу получать!
11 лет настоящего счастья:
24.06.2012 - 24.06.2023, попытки #0001 - #6124.
Из них с получением ~15...25%, сверхпостижений ~1...2%.
А ещё счастье ездить на лигераде и слушать Лепса!!!

Да, так и планируем...А потом данные от этих датчиков будет обрабатывать контроллер, возможно даже записывать их на флешку, туда же будут собиратсья данные со спидометра, анемометра и указателя направления воздушного потока, а также, может быть, датчик с подвески.
Эти данные уже можно будет анализировать, сравнивать аппараты друг с другом.

Эффективность (количество энергии на определённое расстояние (1 км) при определённой скорости и определённой мощности (170 ватт) надо сравнивать с каким-нибудь хорошим шоссером на хорошей дороге (или, может быть, как раз не с шоссером, а с "Украиной" какой-нибудь). Это будет эталон, типа, 100%. От этого значения можно будет отталкиваться. По идее можно будет протестировать любой веломобиль и сразу получить результат в сравнении с этим эталоном по энергозатратам. Естественно в начале установить все приборы на этот шоссер, чтобы получить данные с учётом всех погрешностей для справедливого сравнения.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

По школьным учебникам физики и написан существующий "Справочник конструктора веломобилей".

Добавлено через 3 часа 53 минуты 30 секунд:
Итог: подробный справочник, как и практические исследования нужны только мне.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......

Нужны всем, но не все готовы "поднять" такой объем работы.

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.

Мое мнение - такой справочник нужен.

Верно. Указано в книге "Гоночные велосипеды". При движении ноги создают турбулентные потоки, которые взаимодействуют с обтекающим встречным потоком воздуха. Что приводит к дополнительным потерям мощности. Вот только затраты эти невелики. Грамотный передний обтекатель это нивелирует. При этом обтекатель, расположенный слишком низко от земли (меньше 8 - 12 см) увеличивает сопротивление воздушному потоку.

_________________
Самая тяжкая обязанность - думать.
Стеклопластиковый лигерад
Дельта-трайк по схеме Zockra
Дельта-трайк 1+1
Простой трайк 20/20

Евгений можно пример такого обтекателя, с расчетными характеристиками.

То есть имеется вот такой обтекатель :

http://www.azub.eu/CZ/windshield-for-recumbents/

как обсчитать его КПД ?

Извиняюсь, забыл, в какой литературе находится информация по обтекателям.
Возможно, это поможет вам в некоторой мере:

_________________
Самая тяжкая обязанность - думать.
Стеклопластиковый лигерад
Дельта-трайк по схеме Zockra
Дельта-трайк 1+1
Простой трайк 20/20

Все сейчас расчитывается на компьютере. Нужно спросить любителей самодельных самолетов или моделистов какие программы они используют для расчета аэродинамических характеристик.

_________________
Титаник построили профессионалы. Ноев ковчег-любители!

Вот интересное дело. Все, кто использовал передний полусферический щиток (даже не полуобтекатель) говорят, что положительный эффект от него есть, хотя сам этот щиток имеет очень плохую обтекаемость в задней части - прямо-таки парашют.


Люди, мы опять топчемся на месте. У на слишком мало реальных данных для
нормального анализа.



В справочнике должны быть примеры испытанных обтекателей и указание эффекта от них на разной скорости. Тогда человек сможет прикинуть, какой обтекатель ему нужен (и нужен ли) и какого эффекта от него ждать.

А все эти программы - нафиг надо, этого добра и так полно, уже промоделировано за нас.








ПРОБЛЕМЫ ОБТЕКАНИЯ, КАЗАЛОСЬ БЫ, ИДЕАЛЬНОЙ КАПЛЕВИДНОЙ ФОРМЫ на малых скоростях. Как видите, поток обтекает её не по контуру, а вместе с задними вихрями. Контур реального обтекания - и есть идеальная форма для наших скоростей (при виде сверху).




Для того, кто занимается обтекателями и так очевидно что нос должен быть округлый, и хвост - острым. Вопрос в том какие именно углы оптимальны для наших скоростей в наших реальных условиях. Может оказаться, что форма, не лучшая при лобовом чистом потоке окажется более эффективной при встречно-боковом ветре и в непосредственной близости от поверхности дороги.
До тех пор, пока мы не будет очень точно понимать что на что влияет и на сколько, мы не сможем делать действительно эффективные веломобили, не сможем заранее прогнозировать результат. До тех пор у нас будет лотерея "удачная\не удачная машина".

Глубокое понимание всех процессов и сил, действующих на веломобиль и способы их использования или нейтрализации очень важно для всех HPV, не только для рекордов. Только когда конструктор сможет сделать машину, действительно эффективно использующую силу человека, не зависимо от сферы применения этой машины.
Может быть просто я отношусь к веломобилям "слишком серьёзно?

Не знаю как вам (особенно тем, кто стоит вертикальные грузовые велосипеды в Днепропетровске), но мне существующей литературы по HPV уже не достаточно. Чтобы двигаться дальше, необходимы новые, собственные исследования.

_________________
страница забло
лёня я как и ты был на цепи,лёня рубал хозяйские харчи......