• Groopy
  • Epic2017
  • Groopy
  • Groopy
Groopy

רק בגלל הרוח #2

רק בגלל הרוח
כתב: עידן טופר


הסקירה הבאה היא למעשה עדכון של כתבה ישנה שעלתה כאן לפני מספר שנים טובות. אפרופו רוח- אין מה לעשות צריך להתאים את החומר לרוח התקופה..



אי-שם לפני כ 10 שנים, השתתפתי מספר פעמים באליפות הארץ נגד-השעון. היא התקיימה אז על כביש החוף בקטע שבין עתלית לזכרון-יעקב. הלוך וחזור. אני זוכר את ההבדל התהומי בין שני הלגים: 45 קמ"ש + באחד, 30 בקושי בשני + נשמה פורחת.

במירוץ נגד השעון, אישי או קבוצתי, כל רוכב מזנק לבד בהפרש של דקה או שתיים זה מזה. כל רוכב זוכה לזמן אישי בחציית קו-הסיום. מה שאומר שאינך יודע תוך כדי מירוץ מה תוצאתם של רוכבים שזינקו לפניך ואחריך. בעל הזמן הטוב ביותר הוא המנצח. זה אומר שכל שניה קובעת. שניה שיכולה להוות כניסה להיסטוריית הענף ואולי חוזה מובטח לעונה הבאה.

את הקושי ברכיבה ברוח פוגשים לרוב כאשר לפתע יש קטע מסוים בו רוכבים לתוך הרוח. לפתע מצטרף מרכיב אשר כביכול לא היה עד שם עד לפני רגע. רגע לפני, כשזו הייתה רוח גבית, מקסימום חשבנו שזו ירידה קלה או אנחנו סתם חזקים במיוחד היום. אנסה לגעת בכמה מרכיבים של אותה תחושה אשר למעשה יש לה גודל פיזיקלי משמעותי וברור. כל-כך ברור עד שהוא מהווה למעשה גורם קריטי בכל רכיבה תחרותית, בין אם ברכיבה של קבוצה לעבר ספרינט סיום או רכיבת כנגד השעון.

כאשר אוויר זורם על עצם כלשהו- נוצרת התנגדות. הרוח יוצרת התנגדות לרוכב מולה. ההתנגדות גורמת למאמץ רב מצד הרוכב. מסתבר כי כ75 אחוז מהֶספק הרוכב במישור מושקע בהתנגדות הרוח. ככל שנרכוב מהר יותר תגבר ההתנגדות וכן המאמץ הנדרש להתגבר עליה. מכאן ניתן להבין כי המטרה העיקרית תהיה הפחתת ההתנגדות.

טיפול בהתנגדויות

מילת המפתח היא כמובן אירודינמיות, או היכולת לאפשר זרימה חלקה יותר של אוויר על פני עצם מסוים. אירודינמיות מושפעת ממספר גורמים כמו עוצמת הרוח וכיוונה, צפיפות האוויר והטמפרטורה, מהירות הרוכב יחסית אליה, ולקרקע.



האחים רייט- חוץ מהיותם חלוצי התעופה היו גם מתקני אופניים. אי אפשר לדבר על אירודינמיות ללא אזכור כוח פיסיקאלי חשוב מעולם התעופה : גרר. זהו אותו כוח אשר למעשה משפיע מאוד תנועת העצם.

לא בכדִי במירוץ נגד-השעון עדיף להיראות כך



מאשר כך



אגב, היסטוריית הענף רצופה נסיונות רבים והזויים של שבירת שיאי מהירות מתוך הבנת העקרונות הללו:



על הרוכב פועלים מספר כוחות המייצרים התנגדות: התנגדות גלגול- הנובעת מחיכוך הצמיג בקרקע, חתך הצמיג וסוגו, העיוות שלו בשל משקל הרוכב ולחץ האוויר בתוכו, וכמובן, איכות הכביש. היחס בין התנגדות הגלגול למהירות הוא ישר וככל שתעלה המהירות תגבר התנגדות הגלגול.

התנגדות המכונה- במהלך העברת הכוח מהרוכב לגלגלים מתערבים כמובן מספר חלקים מכניים דוגמת הצירים, מיסבים ושרשרת. התנגדות זו , הנמדדת במספר אחוזים בודדים מכוח הרוכב אינה משתנה עם הגברת מהירות הרכיבה. שימון וגירוז טוב יעזרו כאן.. לנו זה כמובן זניח אבל צאו וחשבו מה המשמעות של 2 וואט חיסכון לרוכב מקצוען ב'גראנד-טור' של 3,500 קילומטר. לחילופין, אם יש מירוץ שטוח שמארק קבנדיש לא נמצא בו, אלה יכולים להיות שני הוואטים שמביאים את הגלגל של רוכב 2 סנטימטר לפני זה שלידו..



התנגדות האוויר - זהו הרכיב בעל ההשפעה הרבה ביותר, מן הטעם הפשוט כי ההתנגדות גדלה כפונקציה של המהירות בריבוע. ניתן לראות בגרף כי הכפלת המהירות מ 20 ל 40 קמ"ש מביאה לעליית ההתנגדות פי 4 - מ 70 לכ 280.



אם לפשט, התנגדות האוויר מורכבת משני כוחות, האחד קשור לשטח הפנים והשני לצורת הגוף עצמו ותנועתו בתווך :

. חיכוך ישיר בשל אופי שטח הפנים ( Skin Friction,Direct Friction) נובע מסוג המשטח עליו זורם האוויר. באופן אינטואיטיבי כמעט, ניתן להבין כי אוויר או נוזל יזרמו טוב יותר על משטח חלק לחלוטין מאשר משטח מחוספס ולא אחיד. כאן נזהה בגדים צמודים במיוחד, מה שנקרא Skinsuit , אשר ישפרו אף הם את הזרימה.

ואם ממש רוצים לשבור שיאים אז אפשר לקחת את זה ממש לקצה ( חפשו ברשת Eric Barone )



באותו הקשר, במבט על אופניים בני-ימינו ניכרת השקעה רבה בהחלקת המשטחים, העלמת זיזים ובליטות מהאופניים.



. חיכוך בשל תנועת הגוף בלחץ אוויר - אוויר זורם על גוף מסויים יוצר לרוב חוסר אחידות בזרימה על פני שטח הגוף משני צדיו - מה שיוצר הפרש לחצים וכתוצאה מכך גרר. לחץ נמוך מאחורי הגוף ובמקביל לחץ גבוה מלפניו ייצרו התנגדות רבה לרוכב. מעבר לגודל הגוף, צורתו וזוויותיו -מבנה אווירודינמי שלו בעת תנועה ישפיע על גודל הגרר ויקטין את ההפרש ע"י שיפור הזרימה משני צדי האובייקט (רוכב, קסדה, שלדה וכל השאר ). סעיף זה מהווה את המחסום העיקרי עבור הרוכב. על בסיס נסיונות במנהרת-רוח עולה כי תרומת הרוכב להתנגדות היא כדי 75% מסך הגרר שיוצרת המערכת רוכב-אופניים.



ניקח רוכב ממוצע הרוכב במישור בהספק של 100 וואט לצורך הדוגמה (הקו האדום). ראו מה השפעת רוח בעוצמה 6 קשרים הנושבת עליו כאשר היא גבית או פנים (הקווים הצהובים). ההפרש במהירות הרכיבה יהיה בין 20 קמ"ש ל 34 קמ"ש.



הפחתת ההתנגדות באה לידי ביטוי במספר צורות :
1. במניפולציות שנעשו על צורת השלדות, גלגלים וציוד נלווה.
2. בתנוחת הרכיבה של הרוכב הבודד.
3. בצורת הרכיבה בקבוצה.

. שלדות, גלגלים וציוד נלווה: עם השנים אנו מבחינים בשינוי משמעותי שנעשה בפרופיל צינורות האופניים, נניח כרגע בצד את הדיון על שיפור יחס חוזק/משקל/קשיחות ע"י עיבוד צורת הצינורות, אלא נתמקד בהיבט האירודינמי. השינוי המשמעותי יהיה בצינור התחתון, צינור הכסא, המזלג והכידון. הרעיון הוא הפיכתם לגופים יותר אווירודינמיים וע"י כך שיפור הזרימה. השינוי בא לידי ביטוי בקבלת צינור שידמה בחתך שלו לטיפה או גוף אובלי ולא צינור עגול. כפי שמתואר בתרשים מטה ניתן להבחין כי הזרימה אחידה וחלקה יותר על פני הצינור האליפטי

עד לפני מספר שנים הכרנו בכביש שני קונספטים של אופניים - כביש ולעומתם נגד-שעון:



עכשיו הצטרף לארסנל של כל חברה דגם ביניים חדש המותר בתחרויות כביש -Aero-Road . הכלאה שלוקחת משניהם.



אם להתייחס לשניה לאופניים למעלה, ה Venge של ספשלייזד שכבר כבשו לא מעט פודיומים הם תוצר פיתוח של החברה עם Mclaren , קבוצת הפורמולה1 .



נסתכל לדוגמה על שלושת הדגמים של "סקוט" כדי להבין את היתרון של אחד על פני השני.



בתמונה מטה של אחת ממכונות המלחמה המתוחכמות שיש, תוצרתBMC השוויצרית, ניתן להבחין בכל האלמנטים שהוזכרו: צינורות אירודינמיים למקסימום המותר, מזלג ישר, תומכות אוכף חדות וישרות, צינור ראש ו Stem מיוחדים.



שלדת נגד-שעון תהיה לעתים 'קצרה' ובעלת בסיס גלגלים קטן מהמקובל. כלומר, בשני זוגות אופניים בעלי מידת יצרן זהה, צינור-הראש של אופני נגד-שעון יהיה קצר יותר וכך גם בסיס-הגלגלים, בהפרש של אפילו שני סנטימטר. האופניים נראים "צפופים" יותר, ציר הגלגל האחורי 'מתקרב' לצינור האוכף ויוצר בו מגרעת וכך מקטין את הגרר הנוצר ומאפשר זרימת אוויר טובה יותר.

שימו לב גם כי לאחרונה הבלמים הוצנעו באלגנטיות יתרה:



גלגלים - כאן ישלטו חישוקי ה deep section אשר בהם "נמתח" החישוק עד לעומק של 90 ממ' דוגמת אלה בתמונה :



לפרופיל הגלגלים השפעה לא מבוטלת על הטיפול בהתנגדות האוויר. ככלל, גלגל בעל שטח גדול יותר (פרופיל עמוק יותר, חישורים רבים יותר) יהיה מהיר יותר, הגם אם כבד יותר, תלוי כמובן בעוצמת הרוח וכיוונה יחסית אליו.



לשטח גלגל גדול תהיה השפעה על יכולת השליטה באופניים ברוחות צד. סוג הגלגל ייקבע על פי אופי המסלול, קרי מידת הטכניות שלו ,הרוח הצפויה, כמות הטיפוס לעומת מישור. יש מבחר לא קטן במשאית המלווה של כל קבוצה:



בקצה הסקאלה של גלגלים עם פרופיל עמוק נמצאים גלגלי הדיסק, עשויים קרבון ובעלי פרופיל צר במיוחד אשר יורכבו על הגלגל האחורי.



קסדה - ואם זה רק חיסכון בממוצע של שנייה לקילומטר ?!



כידון- זה לא חללית ממלחמת העולמות..



מוט האוכף - יקבל אף הוא מימד צר לרוח



גם במזלג נבחין במבנה ישר וחלק המזכיר פרופיל של כנף מטוס.



2. תנוחת הרוכב :

זה באמת נורא נחמד ומשכנע כל השיפורים בשלדות, פורמולה ומנהרות הרוח, אבל התורם העיקרי להתנגדות הרוח בעת הרכיבה הוא כמובן גוף הרוכב. בדיקות במנהרת רוח כפי שעושה כל יצרן וכן כל קבוצה מקצוענית מלמדות על חיסכון אנרגיה משמעותי כאשר התנוחה תהיה אופקית ככל האפשר.



הידע הזה הביא כבר לפני כמעט 20 שנה לתנוחת ה'סופרמן'. בשילוב עם אופניים עתידניים זה הביא לשיא ענק של כריס בורדמן ב 1996 שלא נשבר עדיין (2013). השיא הוא מעל 56.3 קילומטר בשעת רכיבה.



בעזרת כידון Aero-bar מפנה הרוכב לרוח מימד צר ככל הניתן ע"י כיפוף פלג הגוף העליון קדימה מקביל לקרקע. במקביל, נוצר מבנה חלק ומעוגל המייצר גרר נמוך בשל זרימה אחידה של האוויר לאורך גבו של הרוכב



אחיזת האיירו-בר מביאה להצמדת המרפקים, מה שגם מסייע.



גם ברכיבה בוולדרום (מעל 60 קמ"ש ! ) של מרוץ נגד-השעון באולם נבחין באותם אלמנטים:



3. בצורת הרכיבה בקבוצה :

בדומה לתחושה שלנו כאשר אנו נוהגים במכונית בכביש, קל וחומר על אופניים, וחולפת אותנו משאית, אנו חשים ב"יניקה" לעבר המשאית- בדומה לכך גם ברכיבה של מספר רוכבים האחד בסמוך לשני. בדרך זו הושגה מהירות שיא תלת-ספרתית של רוכבי אופניים כאשר רַכבו מאחורי רֶכב נוסע עם כיסוי שיחפה עליהם מהרוח.



רכיבה צמודה מאוד של רוכבים כדי סנטימטרים בודדים זה מזה במהירות ממוצעת של 40 קמ"ש ויותר היא משימה לא קלה הדורשת שליטה של הרוכב המוביל ובוודאי זה ש"יושב" עליו.



זהו למעשה ה Drafting - אחת מהטכניקות החשובות ביותר בעולם רכיבת הכביש התחרותית. מכאן, אחת היכולות הבסיסיות של רוכב כביש היא היכולת לרכוב בדְבוּקָה (Peloton). הרוכבים בתוך הדבוקה מסתכנים אולי בתאונת שרשרת לפניהם (לא שרשרת אופניים..) אשר אולי תביא להתרסקותם- אולם נהנים מהמסתור ומשקיעים משמעותית פחות אנרגיה כדי לשמר את אותה מהירות. בדיקות מראות כי מדובר בחיסכון של 30% ויותר ! לרוכבים בתוך הדבוקה מאשר המובילים אותה. חישבו על רוכבי ה"טורים" הגדולים בהם יום אחרי יום יוצא איזה רוכב אמיץ מהדבוקה ובורח קדימה תוך כדי רכיבה לבד נגד הרוח למרחק של 100 קמ' ויותר ומצליח לפתוח פער של 10 דקות בעוד הדבוקה רוכבת ב 40 קמ"ש בממוצע.

כאשר ישנה רוח צדית יחסית לכיוון התקדמות הרוכבים, יתקבל מבנה הנקרא Echelon. למי שתוהה, זו המצאה מלפני הגלגל..



לעתים ישנה של פריצה קדימה ובריחה של רוכב מסויים, יש כאלה אשר יוטל עליהם ל'שבת' עליו בבריחה ולדכאה. הם ינסו להתמקם קרוב ובמבנה כזה שייתן להם את היתרון בדרפטינג בעוד הוא נאבק בחזית ברוח. כעיקרון, חוקי האתיקה הלא-כתובים הם כאלה על פיהם כל אחד מהבורחים ישא בנטל ההובלה. אחרת סיכוי קבוצה קטנה של שניים-שלושה רוכבים הוא אפסי בבריחה מול דבוקה שמתחילה להאיץ. בשונה מזה, סמוך לסיום המירוץ, במצב בו כל פתיחת פער קל שבקלים הוא סכנה ממשית, כל הדבוקה תהיה מאוד קשובה לכל תזוזה בקידמתה. כל פריצה של רוכב תייצר מייד את המבנה ע"י אלה שנשלחו ל'תפוס' אותו או אלה המתכננים לנצח באותו יום. במקום בו האצ'לון מוגבל בשל רוחב הכביש יהיה מאבק של הרוכבים לתפוס בו מקום טוב. כל תזוזה של הראשון תגרום לתזוזה מתואמת של המבנה, בדיוק כמו אצל העופות הנודדים.



כמובן גם כאן נדרשת שליטה וריכוז מוחלטים של הרוכבים והחשיבות של רכיבה בקו שלך היא עליונה. שימו לב בתמונה מעלה כולם כפופים וגם עם ידיים על הבלמים. תארו לכם מצב בו הרוכב הראשון (צד שמאל בתמונה) הרוכב ב 40 קמ"ש סוטה לשמאלו 20 סנטימטר בשל מהמורה בכביש, מה תהה ההשפעה על הרוכב החמישי אחריו או הרוכב לפני אחרון בתמונה ?! לא אחת זה נגמר בתעלה בצד.

כאשר מדובר במרוץ קבוצתי נגד השעון נזהה דינמיות רבה מאוד במבנה הקבוצה לפיה הראשון במבנה מתחלף כל הזמן ע"י פינוי המקום לרוכב שבא אחריו ע"מ להתחלק בנטל ולהצליח לשמור על כוח ומהירות מקסימלית. כך הקבוצה מתנהלת מהר יותר תוך שמירת כוח הרוכבים. חשוב לדעת כי במרוץ קבוצתי נגד השעון הזמן הנחשב הוא רק כאשר האחרון מבין 5 רוכבים מהקבוצה יחצו את קו הסיום.



ישנן מספר שיטות לביצוע החילוף תוך התחשבות בכיוון הרוח.



ולסיום, לטעמי לא ניתן לחתום ללא שתיים מתנוחות ההזויות אשר עשו היסטוריה לפני 20 שנה בתחרות ייחודית הנקראת "שיא השעה" . ההישג היה ייחודי וכן הרוכב הססגוני המדובר, Graeme Obree .





E.T. דצמבר 2013


הוספת תגובה

להוספת הודעה הנך חייב להיות מחובר לאתר