山地车上坡数据 查阅了几篇山地车上下坡文章,结合自身体验,进行了揉合整理,公式重做了推演与简化。采用问答形式,以飨骑友。
坡度定义 坡度:垂直高度H和水平L距离比,即坡角的正切值。使用百分比表示时:I=H/L×100%。经常用实际上坡距离代替水平距离,即坡角的正弦值。不同角度的正切正弦值如下表: 角度 正切正弦 0°, 0% ,0%; 5°, 9% ,9%; 10°,18% ,17%。 坡度很小时(小于10%)两者近似相等。
道路坡度设计规范 高速公路最大坡度为3%,四级公路山岭重丘区最大坡度为9%,超过就是等外公路了。至于有些山区乡村公路,大多是等外公路,坡度有的达到20%,坡虽陡总比没路强。站高处往下看河流是标准等高线,高速公路也可看作一条近似等高线。
1马力有多大 马力是工程技术上常用的一种计量功率的单位。1马力等于1秒钟把75公斤重的物体提高1米所作的功。即:1米制马力=75千克力•米/秒=735瓦特。还有英制马力单位,1英制马力=1.0139米制马力。我们可近似地认为两者相同。符号:HP = Horse Power = 马力,MA=迈=公里/小时
常人可以输出多少马力 一般常人几秒钟内可以发出1个马力,1分钟内可以发出0.5个马力,几分钟内可以发出1/3马力,1小时内可以作出1/4马力,长时间工作就只能发出1/10马力。 一般人平地走路,输出约1/10马力,输出同样的马力骑行,速度是走路的3-4倍。骑行与行走比,犹如人体插上了双翅。
骑行时的踏频 提高踏频对提高骑行效率贡献很大。踏频一般每分钟60-90圈,一般人保持90圈水平很高了。通常在不太吃力的情况下,踏频再加快三四成,人体能发挥出较佳状态,达到实际较快的车速。 山地车踏频60时,速度可以从使用小牙盘的6.1MA变到大牙盘的25.6MA。踏频90时,速度可以从使用小牙盘的9.2 MA变到大牙盘的38.4MA。 骑行踩踏板时最好有个拖带过程,踏板在低点时感觉穿拖鞋走路,划过下点勾起,找到这样的感觉就对了。
山地车骑行时的阻力 山地车骑车时受车速、风阻系数、滚动阻力、风速、上行坡度、等五项阻力。在好车、好胎、好路面情况下的“滚动阻力”较小,可以忽略不计,再排除了非常规路况下的“风速”与“坡度”,余下的就是“车速”与“风阻系数”的问题。“风阻系数”由人体迎风面积与阻力系数构成,一般骑行时人力马达做功主要用于克服 “风阻系数”上。
山地车骑行所需功率 山地车行车时所受到的迎面风阻是车速的平方,行车所需功率与车速就是立方值的关系。按简单推算风阻功耗的结果大致如下: 9MA=0.0125HP 12MA=0.03HP 15MA=0.058HP 18MA=0.10HP 21MA=0.16HP 24MA=0.24HP 27MA=0.34HP 30MA=0.46HP 33MA=0.62HP 36MA=0.80HP 39MA=1.02HP 42MA=1.27HP。 如果不是在减少“风阻系数”上下功夫,人肉马达的力量短时间可以冲刺到40MA,但多数时间只适宜在12--24MA的车速下运行。
不同骑行目的时骑行速度 以锻炼为目骑行速度应控制在20 MA以上。训练时应逐步增加骑速,提高一些骑速训练效果提升更显著,短时间骑速可以30MA以上。骑游为目的最讲究效率,速度可控制在18-20MA,骑累了减速骑行,骑游尽量以慢骑代休息,速度12 MA时耗能堪比散步。都有这样的体会:两人一起骑累了,一人停下休息后再骑,一人慢骑,结果休息后再骑者怎么也不易追赶上前面慢骑者了。
山地车爬坡功率计算 山地车爬坡功率由上坡功率和平路功率两部分相加合成。1马力等于1秒钟把75公斤重的物体提高1米所作的功,换算成公式:上坡功率HP=人车总重KG *每秒提升的高度M/75KG。设:人车总重=75 KG,公式简化成:HP=每秒提升高度。例:18MA的车速上10%的坡度。18MA的车速折算成每秒5米,每秒提升高度是5米*10%=0.5米,上坡功率HP=0.5,再加上18MA时骑平路用0.1 HP,爬坡总功率=0.5+0.1=0.6 HP。即75KG人车总量,18MA车速,爬10%坡,需输出总功率0.6马力。人车总重=90 KG时,90/75=1.2,上坡功率HP=简化公式*1.2。上例中90 KG时爬坡总功率=0.5*1.2+0.1=0.7HP。
山地车爬坡功率分析(人车总重为90 KG) 爬10%的坡,总马力=0.5*1.2+0.1=0.7HP,人力马达要崩溃。爬5%的坡,总马力=0.5/2*1.2+0.1=0.4 HP,仅能坚持1分钟,且18MA速度平路功耗0.1马力,效率不高,减速爬坡才可行。12MA车速上10%的坡,总功率=0.5*2/3*1.2+0.03=0.43HP。6MA车速上10%的坡,总功率=0.5/3*1.2+0.01=0.21HP(此坡度单人步行耗0.24 HP)。减速后人力马达可以输出相当长的时间,大山就是这样骑上去的。 结论:㈠慢速爬坡时水平力占比很小,可忽略不计,效率大为提高。㈡爬坡总功率和坡度、速度、负重有关,基本成正比关系。㈢10%的坡度,是道路设计规范上限,也接近山地车爬坡上限。㈣超过10%的坡度,骑行不见得比步行省力,推车前进更安全。
风速对骑行的影响 以上数据分析时,均没有考虑风速影响。骑行时受到的迎面风阻是车速的平方,行车所需功率与车速就是立方值的关系,可见风速对骑行影响很大,顶风骑行会增加很多的功耗,顶风骑行本身就是一件累活。请自行把风速 因素一起加以考虑。
|