Колеса 28", 29". Основные сведения

Тогда крокодил с хорошей обвеской - если умеренно экономить на комплектующих, то где-то так и выйдет

_________________
Лазерный прицел для дробовика - красная лампа с надетым на неё дуршлагом
Перед тем как постить глупость на форуме - воспользуйтесь поиском. Возможно, эту глупость постил кто-нибудь до вас.

Колёсики от Мавик, 29" естессственно

_________________


Всё для сборки 29-ра viewtopic.php?f=44&t=48141

Известный в своих кругах российский ниспровергатель расхожих велоистин Alex946 сделал себе гигантский (как и всё у него) титановый 29":
http://freewheel.ru/text/russia/titanium/187.html

С небольшими изменениями поставлю сюда мнение о некоторых добавочных достоинствах больших колес, которое появилось в ветке о простейшем синглспиде типа "Украина". Описываемые свойства характерны для всех 29" и для многих 28" бициклов (если они собраны толково, не перетяжелены и у них достаточные грязевые зазоры).


Я давно и постоянно говорю о внедорожных выгодах крупных колес.
Пятно контакта с грунтом у колеса с посадочным диаметром 622 мм - заметно больше, чем у 559-мм колеса с резиной той же ширины. Получаем интересные возможности.

1. Больше пятно контакта > меньше давление на грунт. Кроме того (последуем за Фишеровой терминологией), меньший «угол атаки» больших колес позволяет им легче выкатываться из ям - а потому легче преодолевать сыпухи. Ведь двигаться, например, по песку – значит постоянно выезжать из ложбины, которую ты выгреб.
Итог тестов: покрышка 622 мм всегда дает намного (намного!) лучшую проходимость, чем равноширокая 559.
Когда мы для сравнения терзали Тарасов 29” бицикл с резиной 622х55 мм и мой углепластик с резиной 559х55 мм, на песке преимущество 29” попросту отбивало охоту с ним тягаться (естестенно, для объективности мы постоянно менялись техникой). Я люблю крупные колеса и жду от них многого, но эффект оказался даже ярче, чем простое наглядное преимущество. Например, одну песчаную горку я мог проехать на 26” с максимальной мощностью лишь как спуск. На 29” я уверенно проехал эту горку в подъем! Даже без «песчаного» руления и педаляжа большие колеса не хотят вязнуть в песке.
(Кстати, заменив резину, на песке всякий раз убеждаешься в том, что рисунок протектора играет здесь минимальную роль.)

2. Резина 622х40 дает на песке и грязи проходимость, примерно сопоставимую с проходимостью более широкой резины 559х48. Мы фиксировали такое свойство многажды в разное время года, а потому сомневаться в нем трудно. Узкая кроссовая покрышка в самом деле проходит там же, где широкая «горная».
Естественно, пример можно "пропорционально продолжить": резина 622х45 эквивалентна по проходимости 559х55. Резине 622х55 найти конкурента среди 26" вообще нельзя: покрышки 559х70 (2,8" и больше) - фрирайдные и слишком тяжелые, чтобы крутить на скорость или проходимость.

3. Названное свойство дает более узкому 622-мм колесу основательную фору на твердом грунте (вдобавок к известному свойству больших колес: малому трению качения). Ведь узкая резина меньше сжимается. Такой фактор неоспоримо прибавляет скорости при езде стоя, в гору – то есть всегда, когда приходится сильно «упираться», вредя круговому педалированию.
(Кстати, узкую резину логично сделать легче, чем широкая. Но в жизни бывает и так, и наоборот.)

4. Узкая резина с большим диаметром, имея достаточную проходимость, в густой грязи не забивает ею перья и позволяет колесу крутиться. С 26” покрышками мы рискуем либо залепить грязевый просвет (если резина широкая), либо получить недостаточную проходимость (если покрышка узкая и выпадает свернуть в пески).
Со скептиками в этом пункте совсем просто. Когда попадается скептик, я тащу его в грязь (погуще), и за три минуты из него готов как минимум человек, чуткий к альтернативам. Трудно сохранить здравомыслие, когда:
а) один, оскальзываясь, волочит (сперва на себе, потом за собой) намертво зацементированный тысячедолларовый вездеход (выйдя из грязи, предстоит раздирать навоз врукопашную, чтоб колеса закрутились);
б) другой бесстыдно носится вокруг на бабушкином драндулете, притом ищет места поглубже.

Естественно, не всякий гибрид или кроссбайк поедет так эффектно. Он должен иметь достаточный грязевой просвет, сравнимый с таковым у мтб-рам. Это свойственно далеко не всем кроссбайкам и уж точно - не сити-, фитнесс- и прочей технике в похожем роде. Грязевые просветы однозначно хороши у немногих кроссбайков, укомплектованных широкой резиной (45 мм), тунайнеров, а также у советских дорожников наподобие “Украины”, “Минска”, “Десны” и т. д.
Между прочим, у европейских дорожников с этим обычно хуже. Достаточно посмотреть на их нижние перья сверху: они чаще всего прямые. У “наших” же в районе обода нижние перья сильно разогнуты в стороны.

Еще я уверен, что свойство №4 не возникло из каких-то неповторимых качеств грязи в уникальной местности. Оно работает в разных местностях и в грязи разного пошиба. По крайней мере, мы проверили его в двух областях Украины, а также в разные сезоны.

Запишу на всякий случай следующее.

Колесо большего диаметра запасает приблизительно столько же кинетической энергии вращения, что и равное по массе колесо меньшего диаметра. Разумеется, речь идет о разгоне велосипедов до одинаковых линейных скоростей.
Для разгона большего колеса требуется столько же энергии при прочих равных условиях.


Обоснование.
Кинетическая энергия вращающегося тела:
,
[ Ek = (I * омега^2)/2 ]
где I - момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс;
омега - угловая скорость вращения.

Теперь сравниваем два колеса. Для простоты примем диаметр меньшего колеса равным 1, большего колеса - соответственно 1,1 .

Момент инерции:
I = m*R^2

Как мы и договаривались, масса обоих колес одинаковая. Значит, у большего колеса момент инерции:
I = 1 * 1.1^2 = 1.21
То есть, у большего колеса момент инерции больше на 21% при одинаковой массе.

Теперь собственно энергия. Но для начала посчитаем угловую скорость:
омега = v / (2*Pi*R)
при R=1.1 для большого колеса и прочих равных величинах имеем
для малого колеса:
омегаM = 1 / (2*Pi*1) = 0.159
для большого колеса:
омегаБ = 1 / (2*Pi*1.1) = 0.145

Итого, угловая скорость большего колеса составляет 0.91 от угловой скорости меньшего колеса.

Кинетическая энергия вращения (как было написано выше):
Ek = (I * омега^2) / 2

Для малого колеса:
КM = (1 * 1^2) / 2 = 0.5

Для большого колеса:
КБ = (1.21 * 0.91^) / 2 = 0.501

Разница составляет одну десятую процента.

Но это при одинаковой массе. А что же будет, если масса большего колеса, скажем, на 10% больше массы маленького?
Будет вот что.
Момент инерции большего колеса:
I = 1.1 * 1.1^2 = 1.33
то есть в этом случае он будет на 33% больше, чем у меньшего колеса.
Кинетическая энергия вращения большего колеса теперь составит:
КБ = (1.33 * 0.91^) / 2 = 0.55,
то есть на 10% больше, чем у более легкого маленького колеса.


Таким образом, позволю себе еще раз сделать вывод.


Само по себе колесо с большим диаметром не увеличивает затраты энергии на разгон. Эти затраты если и увеличиваются, то за счет большей массы большего колеса.

Тарас, перепроверь - за 1 ты принимаешь диаметр, а в формуле радиус - т.е. исхожные данные перепеши

Ну да. Радиус принимаем 1 и 1.1 соответственно.

Формула I=m*R^2 дала здесь праильный результат в общем-то случайно. Момент инерции для колеса надо считать по более точной формуле и учитывать вклад всех компонентов - как минимум спиц и обода с резиной. I = I_сп + I_об = m_сп*R_ц_т_сп^2 + m_об*R_ц_т_об^2 = m_сп*(R^2)/4 + m_об*R^2 ,
где:
I_сп - вклад спиц в момент инерции
I_об - вклад обода с резиной в момент инерции
m_сп - масса спиц в колесе
R_ц_т_сп - расстоянии от оси до центра тяжести спицы
m_об - масса обода с резиной
R_ц_т_об - обод представляем тонким кольцом такого радиуса
R - радиус колеса, считаем равным радиусу обода с резиной

На втулку при расчете забиваем - ее вклад в момент инерции очень мал. А еще хорошо бы учесть кинетическую энергию колеса как целого

_________________
Лазерный прицел для дробовика - красная лампа с надетым на неё дуршлагом
Перед тем как постить глупость на форуме - воспользуйтесь поиском. Возможно, эту глупость постил кто-нибудь до вас.

I=m*R^2 - это формула для расчета момента инерции полого тонкостенного цилиндра, если ось вращения проходит через ось цилиндра. Естественно представлять колесо тонкостенным цилиндром - это определенное упрощение. Формула дает приблизительный результат. При чем здесь случайность?

Мои расчеты не преследовали цель точно все посчитать. Я обосновываю мысль о том, что само по себе увеличение радиуса колеса не влечет за собой увеличение затрат энергии на его раскручивание. Ведь большее колесо имеет меньшую угловую скорость про той же линейной.

- если уж и придираться к точности, то приводи правильные формулы. Если спицу представить как прямой тонкий стержень массы m и длины l и ось вращения перпендикулярна оси стержня и проходит через его конец, то
I_сп = 1/3 * m * l^2

Иллюстративный пример. Наш коллега VL, катающий на обычной мтб-раме Gary Fisher Wahoo 06, собрал большие колеса на дисковых втулках. Снабдил все это неширокой резиной, поставил тормозные диски, установил в свою раму вместо привычных 26-дюймовых. Кое-что получил даже сверх ожиданий.





Детали с картинками тут, если кто пропустил:
http://tourist.kharkov.ua/phpbb/viewtop ... c&start=15

Жил себе в российском Петрозаводске двадцатишестидюймовый любитель гонок, отчего-то решивший построить гоночный найнер и на своей шкуре проверить 29" именно в них, в гонках. Байк получился 10-килограммовым, а потому первые выводы привез быстро и плавно. Рассказано хорошо, причем подмечено именно самое интересное в найнерах.
http://forum.velomania.ru/showthread.php?t=64804

Есть интересное видео. Даже не владеющие английским, думаю, поймут, что к чему:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=s4pF-w_RFHM&feature=relmfu[/youtube]
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=hWl6BsMbnjo&feature=related[/youtube]
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=6k4EYdSlXNk&feature=fvwrel[/youtube]

В нескольких ветках шел разговор о том, что бОльшее колесо приводит к тому, что на крутом спуске (подъеме) велосипед не так охотно переворачивается. Помнится, даже вспыхивали дискуссии на эту тему. Привожу ниже чертеж, на котором с помощью геометрического построения показано, что это так.



Что обозначено на рисунке. Зеленым цветом обозначены элементы, соответствующие велосипеду с меньшим колесом. Черным цветом - с бОльшим колесом.
Точка О - центр вращения, она же точка контакта колеса с опорой.
A1, A2 - ось колеса, соответственно, бОльшего и меньшего,
B1, B2 - центр массы велосипеда с велосипедистом, когда велосипед находится на горизонтальной поверхности,
C1, C2 - центр массы велосипеда с велосипедистом, соответствующий моменту начала опрокидывания, т.е. когда центр массы находится точно над точкой контакта колеса с опорой, дальнейшее перемещение центра массы вправо приводит к переворачиванию,
D1, D2 - центр массы велосипеда с велосипедистом, соответствующий нахождению велосипеда на подъеме 45 град.,
E1, E2 - проекция D1, D2 на опорную поверхность.

Итак, как понимать рисунок.
Центр массы системы "велосипед + велосипедист" находится где-то чуть ниже пупка велосипедиста (точка B1, совпадающая с точкой B2), для нас важно, что этот центр находится за пределами колеса. Хотя и для любых других расположений центра массы приведенные построения будут верны.
Будем считать, что на рисунке изображено заднее колесо и перед велосипеда обращен влево.
В исходной точке велосипед стоит на горизонтальной поверхности. Центр масс что для больших, что для маленьких колес находится в одной точке (точка B1, совпадающая с точкой B2).
Наклоняем велосипед, вращая его вокруг точки О. Конечно, колесо будет катиться по земле и точка О будет перемещаться, но ничто нам не помешает наклонить и поставить велосипед так, чтобы точка контакта с землей осталась на месте.
Наклоняем велосипед до момента, когда центр масс переместится в точку точно над точной контакта. Центр массы опять будет расположен в одном и том же месте, что для большего колеса, что для меньшего (точка C1, совпадающая с точкой C2). Но вот угол...
Из чертежа видно, что угол, на который мы только что повернули велосипед с большим колесом, составляет 35.1 град., а для велосипеда на меньших колеса - 32.2 град. Вот и весь секрет. Углы, конечно, для разных велосипедов будут другими, но соотношение между ними всегда будет сохраняться: угол B1A1C1 < угла B2A2C2.
Точки D1 и D2 соответствуют местам, куда попадет центр тяжести при наклоне велосипеда на 45 град. Велосипедисту, сидящему на велосипеде с большими колесами нужно будет перенести центр тяжести вперед на расстояние OE1, а велосипедисту на велосипеде с маленькими колесами - на расстояние OE2. Поскольку длина отрезка OE1 меньше OE2, велосипедисту на велосипеде с большими колесами наклоняться нужно будет не так сильно.