En mi cuello del bosque hay algunos descensos de montaña que son bastante importantes: digamos 600 metros verticalmente con un promedio de pendiente del 7%, con muchas curvas y otros obstáculos como baches. Típicamente, la superficie es asfalto de calidad razonable; Tengo una bicicleta de gira.

Tengo curiosidad por saber si existen técnicas o artilugios para moderar mi velocidad, a fin de disminuir la necesidad de frenar (por ejemplo, en un automóvil se puede reducir la marcha).

Como cálculo de última generación, considere un sistema de ciclista / ciclista de 110 kg con una pendiente del 7% a 50 km / hora, o aproximadamente 13 metros / segundo. Debido a la pendiente, por cada 13 m horizontal, desciende 0,91 m verticalmente; por lo tanto, cada segundo, la energía potencial de una masa de 110 kg que cae 0,91 m se agrega al sistema de bicicleta y ciclista y debe eliminarse para no acelerar. Esa energía potencial ( U = mgh ) es aproximadamente de 980 julios; es decir, el ciclista debe disipar aproximadamente 1kW para no acelerar.

Esto me sorprende Parece que se está vertiendo mucha energía en el medio ambiente. Pero está a la altura de lo que pueden producir los corredores para alcanzar velocidades similares en el plano.

Lo que no sé cómo calcular es cuánta energía es consumida por el arrastre de aire, la fricción mecánica en la bicicleta, la resistencia a la rodadura, etc., para saber realmente qué dispositivo adicional de frenado necesitaría consumir.

Una cosa que pensé fue un centro de dinamo; pero esos parecen consumir menos de 5 vatios, lo que no haría una diferencia real.

(Debo agregar que sé que no debería frenar continuamente hasta el fondo. Mi pregunta es si hay cosas adicionales que puedo hacer o agregar a la bicicleta para reducir la velocidad).

Hay dos partes en su pregunta y dos respuestas. La primera parte de su pregunta es si hay dispositivos para moderar la velocidad en descensos. Este es un problema común con las bicicletas tándem (y ocasionalmente con bicicletas diseñadas para giras cargadas). Muchos cubos traseros específicos de tándem tienen un lado izquierdo roscado sobre el que se puede montar un "freno de arrastre". Típicamente un freno de tambor, se pueden ajustar para una pequeña cantidad de resistencia; los frenos de llanta se retienen como el freno principal para detenerse. La ventaja del freno de tambor es que está lejos de la llanta (ya que un calentamiento excesivo en la llanta puede tener consecuencias nefastas para la cámara o el neumático) y tienen una alta capacidad de calor. Aunque ya no se fabrica, el venerable y venerado freno de tambor en tándem Arai fue un ejemplo de esto.

Su segunda pregunta es sobre cómo se estimaría la demanda de resistencia en una bicicleta. Este es un problema bien entendido, aunque quizás menos conocido, y se discute en la Sección 2 de Wilson and Papadopoulos ' Bcling Science. Como supusiste, el componente de energía potencial tiene que ser compensado por el arrastre a otra parte: ya sea por arrastre aerodinámico, frenado o resistencia a la rodadura. La velocidad terminal se logra en el punto donde la pérdida de energía potencial equilibra exactamente las fuerzas de arrastre generadas en otros lugares. El coeficiente de resistencia a la rodadura (Crr) pasa a escalar exactamente como la pendiente, por lo que un cambio en la pendiente del 1% es exactamente como un cambio en el Crr de .01. Lamentablemente, para este propósito, no podrá confiar en Crr para un arrastre adicional apreciable; comúnmente, Crr varía de aproximadamente .004 a quizás .01. Por lo tanto, aunque en un sentido teórico debe tener en cuenta la resistencia a la rodadura, en un sentido práctico disipa muy poca energía para importar. Desinflar los neumáticos para aumentar el Crr en un descenso sinuoso no solo es insuficiente, es una mala idea.

Aero drag es más fácil de manipular pero también tiene una eficacia limitada. El área de arrastre (normalmente indicada por el producto del área de superficie frontal, A, y el coeficiente de arrastre aerodinámico, Cd) para un ciclista típico en una bicicleta de carretera típica oscilará entre 0,3 metros cuadrados (aproximadamente, 3 pies cuadrados) hasta quizás .5 metros cuadrados o más. La fuerza de arrastre aerodinámica varía con el cuadrado de la velocidad del aire (dado que la fuerza varía con el cuadrado de la velocidad del aire, el poder exigido para superar esa fuerza varía con el cubo de la velocidad), así que sentarse, desabrochar una chaqueta y ensanchar sus brazos y piernas puede agregar algunos CdA; Sin embargo, rara vez más de ~ .2 metros cuadrados.

Eso deja el frenado, es decir, la conversión de energía potencial a través de medios cinéticos en calor, y el lugar para un freno de arrastre como se describió anteriormente.

No dices en qué tipo de bicicleta estás, pero hay algunas cosas simples que te ayudarán.

1. Sentarse y hacer que su cuerpo sea lo más ancho posible agregará una cantidad significativa de resistencia. También puede usar una chaqueta y descomprimirla 7/8 para que se levante el viento.
2. Baje ligeramente la presión de los neumáticos. No bajes tanto que pierdas estabilidad, pero la resistencia a la rodadura entre 105 psi y 120 psi hará la diferencia
3. Encuentra neumáticos de alta resistencia a la rodadura. Hay una serie de fuentes para estos datos en función de su tipo de bicicleta.
4. No está directamente relacionado, pero asegúrese de usar pastillas de freno y llantas / rotores adecuados. Algunos lo hacen mejor con decantaciones largas que otros.

También hay comentarios obvios como aprender a descender a velocidad o cambiar a una bicicleta más lenta.

Algunas bicicletas eléctricas tienen frenado regenerativo . Eso es lo único que puedo pensar que se acerca a responder tu pregunta.

Teóricamente, podría usar algo como un paracaídas para reducir la velocidad, pero esto crearía demasiados problemas (vientos laterales, el conducto se enreda en la rueda trasera, tener que retraer el conducto cuando ya no lo necesita, etc.).

Si solicita un DISPOSITIVO para controlar la velocidad, algunos tándems (bicicletas de dos asientos) tienen un sistema de frenos dedicado llamado "Freno de arrastre". De la página de Sheldon Brown sobre frenos en tándem:

Control de fricción Freno de arrastre

El sistema más común y más satisfactorio es configurar los frenos de llanta, uno para cada palanca de freno convencional, y operar el freno del cubo mediante una palanca de cambios de tipo fricción. Esto puede ser un "Barcon", un shifer de pulgar tipo mountainbike o un Shifter de comando de Sun Tour.

Una palanca de cambios de tipo fricción le permite al capitán ajustar el freno del cubo para aplicar la cantidad deseada de resistencia, incluso una vez que haya soltado el control del freno del cubo. el capitán luego usa ambas manos en los frenos de las llantas para modular la velocidad de la bicicleta y detenerse si es necesario.

Si bien la estrategia más directa sería usar una rueda trasera con llanta + freno de cubo, una para la palanca del manillar y otra para la palanca de fricción, hay algunos cubos dedicados para usar como frenos de arrastre (aunque probablemente sean engorrosos y difíciles encontrar). Un modelo que encontré en Google es el Arai Drum Brake (fuera de producción).

Nunca he oído hablar de un dispositivo listo para hacer lo que quieres. Lo único en lo que puedo pensar es en sacar el ventilador o el dispositivo de resistencia magnética de un soporte de entrenamiento o rodillos y de alguna manera conectarlo de una manera que pueda encenderse y apagarse. O incluso mejor sería obtener una plataforma como la utilizada en algunas bicicletas estáticas donde hay un volante de aluminio con un electroimán dispuesto al lado, de modo que la resistencia aumenta a medida que aumenta el campo magnético. (En teoría, se podría usar una llanta profunda de aluminio en lugar del volante).

Pero tendría que rescatar piezas de algún lugar para hacer cualquiera de estos, y luego hacer un trabajo en el taller de máquinas.

De lo contrario, probablemente la mejor solución en su caso es una bicicleta con frenos de disco.

Podrías construir o comprar una rampa drogue. No necesita pesar mucho, ya que tiene menos de un metro cuadrado de nylon ripstop y un par de metros de cable delgado. Incluso puede ser legal hacerlo, dependiendo de cómo su país redacte las leyes de "vehículos sin motor a vela" (o si existe dicha ley). Me inclinaría a que se desgarre uniéndolo a mi cuerpo con velcro.

Hice lo contrario, y utilicé una pequeña sombrilla / puerta de la tienda como vela cuando tuve un fuerte viento de cola y estaba yendo cuesta arriba en mi bicicleta de gira. Funcionó inquietantemente bien, ya que tuve que mover el accesorio principal del cinturón de mi mochila a la tija del sillín ya que amenazaba con catapultarme sobre el manillar (la bicicleta era bastante pesada).

Como freno, sugiero un tobogán de arrastre de estilo cruzado, ya que son fáciles de hacer y más estables que un tobogán redondo o rectangular (los rectángulos son más controlables, pero a menos que esté acostumbrado a hacer parasailing o kite surf, la curva de aprendizaje es empinada).

El principal problema que puedo ver es que las montañas a menudo tienen viento, y específicamente el viento puede variar dramáticamente en distancias cortas. Por ejemplo, si sale de una cresta, puede pasar del aire quieto detrás de la cresta al viento comprimido en la cara expuesta, y el cambio de arrastre desde una rampa será dramático. En ese caso, debe decidir si desea dejar caer la rampa sobre el parabrisas del automóvil que lo sigue o reducir la velocidad repentinamente frente a él. Cualquiera de los dos podría ser vergonzoso.

Siempre puede obtener un equipo fijo y usar las piernas para reducir la velocidad. Sin embargo, volver a subir la montaña presentaría un problema completamente diferente. Aunque con la relación de transmisión adecuada, probablemente sería posible subir y bajar la montaña con una marcha fija.

Tal vez use frenos de disco, no frenos de llanta, si la calefacción es un problema.

Estoy acostumbrado a la idea de que las personas ponen aproximadamente 1 KW en el medio ambiente simplemente por existir; No estoy seguro de cuál es el problema, con perder un KW adicional al descender.