Victor Reshetnjak Человек - как раз и есть самая главная, она же - и ограничивающая деталь. Именно человек - как двигатель.
Трансмиссия лишь может сожрать часть, но не прибавить.
Кривошип, звезда/звезды, и цепь + система переключения + кассета, трещетка и колесо.
Имеем колебательно - вращательное движение ног, у техничного ездока практически с одной, наиболее выгодной скоростью, что обеспечивает наиболее энергетически выгодный режим работы большого числа мышц, работающих перекрывая большую часть цикла оборота педалей, и натяжение цепи с колебаниями около 30% у третьеразрядников юниоров и менее 10% - у КМС. Среднее усилие на педали - около 30-40% веса гонщика. Пульс - около 75% от максимального, работа в аэробной зоне - так можно крутить часами.
Нагрузки на колени и голеностоп, на ахиллово сухожилие - примерно вдвое меньше, чем при ходьбе, и тем более, при беге. Амплитуда движения в коленном суставе - та же, что и при аналогичном движении на линейном приводе ( у Ярая - привод не совсем линейный - педали движутся по дуге *) Вес всей системы такой трансмиссии без педалей от 1700 грамм у топовых до 2000 грамм у туристского уровня.
Стоимость - кусачая. К примеру цена топового группсета 1970 фунтов
Производство не дешевое, требует неплохой промышленной базы и приличных сталей или дюраля. Ресурс - тоже невелик, у рядовых. У рядовых жестянок -где то треть цены вела. Но там ресурс - слезы, и вес - тоже.
* То есть и у него - кривошип и шатуны, но вместо вращения по кругу используется маятниковое движение по части дуги, причем не с фиксированным, длиной шатуна - ее можно менять ступенчато, по числу педалей, и углу - по желанию ездока. Последняя фишка, за редким исключением, в современных велах реализуется только подбором длины шатунов, или креплением педали не на ее оси а эксцентрично ( очень интересное было ощущение - на таких педалях ехать, который год в планах себе опять сделать такие, хоть подшипники они кушают быстро)
Вся система Ярая, на мой взгляд очень удачная, не содержит ни одной дорогой и сложной детали! Реализовав ее чуть иначе, и используя часть стандартного велооборудования - трещетку и два фривила на пром валу, и, может быть, подвижную точку крепления на педальных рычагах, вместо набора педалей, можно сделать ее очень дешево, качественно и легче, чем современную топовую (Шатуны, система, каретка - весомы и дороги).
Проблема, к сожалению, в том, что вращение педалей энергетически выгоднее для человека, нежели их толкание и холостой возврат при сгибании ноги. Несложно и сделать так, чтоб загрузить ногу и при ее сгибании, но тут вылезает другая проблема - знакопеременная нагрузка на коленный сустав, причем меняющаяся резко. (при вращении - она тоже меняется, но и меньше по модулю, и плавно.) Если Вам доводилось бегать в сапогах с налипшей глиной - то будет похожее ощущение, но послабее. Значит самому ездоку следует подтормаживать свои ноги в начале и конце каждого движения - ведь не может тело имеющее массу ни ускорится, ни затормозить мгновенно - Вот и потери на границе - человек/линейный привод. И если родовой недостаток КШМ - наличие "мертвых точек" в технике преодолевается либо введением маховика, либо увеличением числа шатунов и их разнесением по кругу - звездообразные двигатели, то в веле - проще. Нога - не поршень в цилиндре, и со своими мышцами и тремя шарнирами (тазобедренный, коленный и голеностопный суставы), отлично обеспечивает и прохождение мертвых точек, и относительное постоянство нагрузки на цепь. И, самое главное его преимущество - непрерывность движения и минимизацию ударных нагрузок на ноги, да и на механизм - тоже. Линейный механизм с чистым возвратно поступательным движением ног этого не может.
Цитата:
Опять про человека! Наверное скоро стану человеко ненавистником.
- Чудесно! Попробовав, в своё время, линейный привод, и накушавшись, готов признать, что его применение еще и в веле - истинное человеконенавистничество.
. А вот мысль поднять каретку и опустить седло год от года кажется мне всё привлекательнее, если бы не машины...
Плюс Яраевского - изменение передаточного числа. Как оно реализовано - на кпд влияет мало. И, к сожалению, не в лучшую сторону.
по картинкам:
Если использовать линейный привод, то, чтобы повернуть шкив/звездочку на половину оборота, рейка должна будет пройти путь pi*R, и этот путь будет равен ее перемещению.
Значит работа, произведенная ездоком на одно движение рычага, будет F*pi*R.
А вот перемещение ноги на педали, в отличие от ее пути - 2*R. Работа, соответственно, F*R. Интеграл синуса по полупериоду как раз и даст половинку от того (F*2*R) прямоугольника*. И получается, что на то же смещение вела потрачено в pi раз меньше работы.
Крутить педали, даже в этой модели, очень грубой, в три с лишним раза ЛЕГЧЕ, чем на линейном приводе. Кстати, именно поэтому на велосипеде Ярая и его клонах столь длинные рычаги.
* возьмем график синуса на угле 0 - 180 градусов, нарисуем на кальке, заштрихуем под графиком, и разрежем посередине, там, где максимум. Совместим половинки по кривой, и увидим заштрихованый квадратик 1*1 и такой же - чистый. То есть над и под синусоидой - равные площади.
Для того же поворота шкива/звезды, и равного вытягивания цепи, и равного перемещения велосипеда. Перемещение - равное, работа - разная.
Теперь ясно, что не так с картинками?
Можно и так - за то время, что пользующийся предложенным Вами вариантом линейного привода сделает 1 цикл движений, затративший ту же энергию "крутильщик" - сделает три оборота педалей.
Насчет равномерности - в начале и конце движения ноги на линейном приводе нога останавливается. Натяжение цепи на очень короткое время падает до 0. При кручении педалей этой остановки - нет. Есть плавное изменение нагрузки, причем у техничного ездока - весьма малое. Ноги при педалировании НЕ движутся рывками, они движутся более менее равномерно - посмотрите сами любой клип с работой на трейнере. А вот на линейном - таки да, рывками. Что можно увидеть на любом силовом тренажере с тросовым приводом и гиревым нагружением, дающим на мышцы постоянную нагрузку.
А насчет придумать - бросайте желаемую кинематику движения ног, и попробую придумать, как ее реализовать на стандартном решении рамы вела. Влетать в бревно звездой системы - не самое приятное, и довольно болезненное дело. Тут я согласен, если убрать каретку повыше, то может получиться довольно интересно. С линейным приводом - сильно сомневаюсь.
И еще маленькая мелочь. Для не затяжеленной ноги наилучшая, в смысле энергетической выгодности частота шага - около 90. Близкая
к предельной для здорового человека, но не спортсмена 120-130. Профи крутят и выше, ну так то - профи. Может пригодиться.
В гребном - задействована почти вся мускулатура, так что на коротких дистанциях он вполне может иметь преимущество.
Ездит у нас один старикан на полноприводном байке - хорошо за 70 ему, и ездит, для своего возраста, очень даже неплохо. На заднее - штатный привод, на переднее - гребет рулем. Фоток не будет - пока он не оформил патента - сниматься не хочет. Но лапа - грецкие орехи колоть. В кулаке.
Вход
Регистрация
