Ik keek op een gegeven moment in de achteruitkijk spiegels van mijn E-Orka en zag achter mij iets aankomen dat mij langzaam naderde. Ik dacht eerst dat het een racefietser was, maar het zag er anders uit dan anders. Op een gegeven had ik door dat het een hele snelle skeeler rijder moest zijn. Toen hij mij op zo'n 40 m genaderd was moest ik mijn snelheid verhogen tot bijna 38 km/u om de 40 m verschil tussen ons te handhaven.
Dat een skeeler rijder in zijn eentje, het lichaam iets voorover gebogen, schuin tegen de wind in, op 8 kleine wieltjes met een diameter van van 100mm, voorzien van in totaal 16 lagers,.......in staat is om een snelheid van 38 km/u over afstand van meer dan 5 km vol te houden...... Hoe is dat te verklaren?
- Het frontaal oppervlak is zeker niet klein te noemen en al helmaal niet aërodynamisch.
- De wieltjes zijn erg klein t.o.v. fietswielen en hebben geen hoge druk luchtbandjes met lage rolweerstand, maar zijn van massief polyurethaan met een duidelijk hogere weerstand dan luchtbanden.
- De wielen zijn niet afgeveerd.
In diezelfde tijd van de uitrol proeven, heeft iemand tijdens een ligfiets wedstrijd in Sloten, deze polyurethaan banden op zijn lage racer uitgeprobeerd......... "Eens maar nooit weer"... was zijn reactie.
Als je hier over nadenkt, ....hoe beperkt is dan rolweerstand, aërodynamica en snelheid?
1) Het verschil in fysiek tussen de chauffeur van de velomobiel en dat van de skeeler is niet in factor genomen.
ReplyDelete2) een velomobiel werkt in op het ronddraaien van de wielen en een skeeler drukt zich weg van zijn wielen. De mechanica is totaal anders.
3) tevens rijdt een skeeler eigenlijk maar op een voet en een velomobiel rijdt op 3 wielen.
Die ene voet staat wel op vier hele kleine wieltjes met massieve polyurethaan banden, die minder goede roleigenschappen hebben dan luchtbanden. Het hele gewicht van het lichaam drukt op die vier wielen.
DeleteEn volgens mij heeft elke velombiel een kleiner frontaal opperlak en een betere stroomlijn.
Het blijft voor mij een raadsel. Deze man was wel een professional, want hij gebruikte wel de dubbel push beweging die je bij mindere skeelerraars niet ziet.
In een velomobiel of fiets zetten we onze kracht op de trapper. Via draaipunten, tandwielen, ketting en banden wordt die kracht uiteindelijk omgezet in beweging. Er gaat veel kracht verloren t.o.v. een skeeler. Die zet al zijn kracht vrijwel direct af op het wegdek om vooruit te komen.
DeleteAërodynamica, frontaal oppervlak heeft volgens mij bij deze snelheid al meer invloed dan de mechanische verliezen. De vier kleine wielen hebben samen ook al acht lagers.
ReplyDeleteWij hebben in het verleden bij de ontwikkeling van de GreenMachine rendement metingen door TNO (toen nog in Aperldoorn) van ketting overbrengingen laten uitvoeren. De verliezen bij een goede ketting overbrenging zijn zo klein dat die nauwelijks te meten zijn, minder dan een 0,5%.
Daarom ben ik ook zo'n voorstander van een ketting overbrenging in plaats van een cardan, want die hebben we ook laten onderzoeken rapport is opgenomen in een van de artikelen van dit blog.
Als je de ketting maar beschermd tegen inwerking van vuil en water gaat die heel erg lang mee met zo goed als geen rendement verlies.
Eigenlijk moet ik niet reageren. Het is niet mijn terrein, maar heeft wel mijn interesse.
ReplyDeleteWetenschap schrijft voor dat je vergelijkende metingen altijd onder gelijke omstandigheden moet uitvoeren, liefst met uitsluiting van zoveel mogelijk variabelen die de metingen kunnen vervuilen.
Bij herhaling van de meting mogen de eindresultaten niet ver uit elkaar liggen.
In dit omschreven geval is daar veel over te zeggen. Dus nauwelijks spraken van een geldige meting, laat staan dat er conclusies aan verbonden mogen worden.
Aan de andere kant bestaan er diverse prachtige formules om krachten, vermogens, weerstanden e.d. te verwerken tot een theoretisch model vergelijking.
Een voorspelling van de uitkomst daarvan waag ik mij ook maar niet aan. Dat is absoluut niet mijn terrein.
Misschien geeft een ander kijk een antwoord op je vraag:
Stel jezelf op de skeelers en die andere persoon in je Orca, wat zal dan het snelheidsverschil zijn denk je?
Bedankt voor deze reactie. Hier had ik op gehoopt, omdat dit precies aangeeft hoe beperkt snelheid is. Een top sporter met hoog vermogen wint het van een gemiddelde fietser, ook al rijdt hij in een minder aerodynamische velomobiel. Zo beperkt is ook aërodynamica.
DeleteAls ik verhalen lees op diverse blogs over velomobiel rijders die mensen op een racefiets eraf rijden, denk ik wel eens,.... hoe beperkt denken die personen.
Als voorbeeld noem ik het resultaat van Pieter Hollebrandse in de uur race op de RDW baan van afgelopen Cycle Vision. Pieter heeft deze uur race gereden op een open lage ligfiets zonder staartpunt met een gemiddelde van.......... 49,187 km/u. Hij was sneller dan menige velomobiel rijder. .....Hoe beperkt is snelheid?
Hallo Johan,
ReplyDeleteIk snap je verbazing, maar als het een getrainde skeeleraar is dan is die snelheid goed haalbaar, vooral als hij de juiste slag maakt, S-beweging/spoor rijdt, waarbij het afzetbeen parallel rijdt aan het lichaam voor hij afzet. Hierdoor gaat alle energie over in snelheid.
Anders schiet de schoen naar buiten bij afzetten.
Een getrainde schaatser haalt deze snelheid vrij makkelijk, skeeleren is zwaarder, dus kost het meer energie.
Het grote verschil is dat hij geen fiets op zijn rug heeft aan gewicht, hij is in totaal toch al 35kg of meer lichter.
Blijft staan dat het een leuke ervaring is om met 38km een skeeleraar in het versier te houden.
Gr. Peter
Als skeeleraar weet ik dat skeelers op mooi asfalt of beton erg licht rollen. Maw is de rolweerstand dan toch niet zo hoog? Je zou vrij eenvoudig een uitrolproef kunnen doen bij windstil weer.
ReplyDeleteTer illustratie de gemiddelde snelheid van de skeeler/schaatstop in wedstrijden is op skeelers vaak niet lager dan op natuurijs. Uiteraard is er een verschil zomer-winter, maar je zou verwachten dat de rol/glijweerstand van de schaats vele malen lager is. Overigens is er jaren geleden een Noorse schaatser geweest met een staartpunt aan zijn pak voor een betere aerodynamica.
Piet - vind skeeleren/schaatsen steeds minder leuk ivm de bukhouding
Wij kunen dat snel afrekenen:
ReplyDeleteRolweerstand formula: F = (f/R)*N
Velomobiel: 70kg rijder + 35kg velo = 105 kg, 3 wielen dus 105kg/3 = 35kg per wiel, 20" wielen (radius van het wiel = 10")
F = (f/10")*35= f*3,5
Skeeler: 70kg rider + 2kg skeeleren, 8 wielen dus 72kg/8 = 9kg per wiel, 4" wielen (radius van het wiel = 2")
F = (f/2")*9=f*4,5
Wat is "f"? Een "f" betekent iets zoals bandendruk. Wielen van skeeleren hebben geen vlucht binen. Dus zij zijn echt hard (zoals 10psi?? banden). Een skeeler heeft minder frontaal oppervlak dan een velomobiel. Hij kunt ook sneller accelereren (33 kg minder gewicht dan rider van velomobiel). Ik ken niet wat is precise de aerodynamica van skeleer maar het moet niet zo slecht zijn als een skeleer kunt 38km/h rijden.
Als het zo simpel zou zijn, zou een vierwieler velomobiel die van huis uit een betere wieldruk verdeling heeft, een lagere rolweerstand hebben dan een driewieler velomobiel. De meeste velomobilisten beweren dat vier wielen een hogere rolweerstand geven dan drie wielen bij een velomobiel.
DeleteEen vierwieler in de sneeuw heeft maar twee sporen en ondervindt inderdaad minder weerstand van de sneeuw. Maar dat is wat anders dan rolweerstand.
Bij vier wielen heb je ook minder kans op lekke banden. Bij drie sporen heb je 25% meer kans op een lekke band. Maar dat is weer wat anders.
Ik begin steeds meer in een vierwielige velomobiel te geloven, met vier gelijke wielen die onderling uitwisselbaar zijn. Het is dan ook mogelijk een reserve wiel mee te nemen.
Wat ik namelijk het ergste vindt is het krijgen van een lekke band in het donder met harde regen. Daarom zou ik kiezen voor Marathon Plus banden. Volgers insiders krijg je met Marathon Plus banden hebben zo goed als geen lekke banden. Het probleem is echter dat deze banden erg stug zijn en er moeilijk op te leggen zijn en er net zo moeilijk af te nemen zijn. Mocht je dan toch heel sporradies een lekke band krijgen, zet je er snel het reserve wiel op. De wat hogere rolweerstand vind ik veel minder belangrijk dan lekke banden.
Elke acceleratie betekent "oorlog" tegen vertraging van lineaire massa en vertraging van roterende massa. "Extra wiel" geeft naar ons meer roterende (en lineaire) massa te versnellen. Kleine wielen versnellen sneller maar kleine wielen hebben grotere rolweerstand. Als rijden wij met +/- stabiel snelheid dan lage rolweerstand is onze overwinning. Zelf ga ik voor grotere wielen want meestal rijd ik met +/- stabiel snelheid. In de stad het is beter om snel te versnellen. Op de snelweg het is beter om lage rolweerstand te hebben.
DeleteRolweerstand is een heel belangrijk onderwerp voor velomobilisten. Bij praktische snelheden is zowat de helft van de weerstand rolweerstand. Ik zou graag meer willen weten over hoe de rolweerstand in de band ontstaat. Een ex-collega die momenteel aan de TUE doceert heeft me verteld dat de wrijving gedomineerd wordt door de hysteresis van het rubber. Het rubber wordt warm wanneer het gebogen wordt. Van het polyurethaan (PU) voor skate wielen wordt vaak het stuitergedrag genoemd als maat voor de hysteresis. Wanneer het PU naar de dezelfde hoogte terugstuitert als waar het was losgelaten is er geen hysteresisverlies.
ReplyDeleteIk heb tijdens mijn studie in college's automobieltechniek geleerd dat in het band-weg contact microslip bestaat door de afplatting van de band. Ik heb daarover al eens met Wim Schermer van gedachten gewisseld. Een eenvoudige manier om uit te vinden of de microslip een belangrijke factor is zou een rolweerstandtest kunnen zijn met en zonder smeermiddel tussen band en weg. Bijvoorbeeld een pendelproef op een gladde tegelvloer met en zonder water of groene zeep.
Michelin heeft kans gezien een band (dus incl. rubber samenstelling; compound) te maken die zo makkelijk kan vervormen (= minder rolweerstand) dat de band te koud blijft tijdens het rijden en pas warm wordt bij het remmen, e.e.a. tbv meer wrijving(remkracht) met het wegdek.
ReplyDeleteMaar vermoedelijk is deze formulering niet to the point. Banden met extreem lage rolweerstand, zoals nu vereist tbv e-auto's, geven, vooral bij nat weer, een onacceptabel slecht weggedrag ofwel te weinig grip van de band op het wegdek.
Vermoedelijk heeft Michelin nu een techniek ontdekt waardoor de band tijdens het remmen wat warmer wordt en daardoor opeens toch wel een acceptabele grip krijgt.
Maargoed, e.e.a. geeft aan dat (met name extreem) lage rolweerstand lastig samengaat met grip. Wel met slijtvastheid overigens; de gewone lage rolweerstand Michelin Energy Saver band is zeer slijtvast en daardoor de, of 1 van de, goedkoopste banden per kilometer.
http://www.amt.nl/Techniek/Aandrijving/2012/3/Michelin-Energy-E-V-band-vergroot-bereik-elektrische-Renault-AMT031009W/
Rolweerstand komt door vervorming en microslip.
Rembrandt Bakker en Guus van de Beek hadden daar lang geleden een discussie tot op molecuulniveau over in het blad Ligfiets&. En misschien staat er ook wel iets over specifiek fietsbanden in de fietsbijbel Bycicle Science.
Wat ook zal schelen is of een wiel aangedreven wordt, immers de band zal dan meer vervormen en het loopvlak zal meer slijten (microslip) door de aandrijfkrachten; geeft extra rolweerstand maar hoeveel dit is ?
Groeten,
Ful
Rolweerstand komt ook (direct) uit de wielmaat.
ReplyDeleteF = (f/R)*N
Bijvoorbeeld voor 20 inch wielen (radius 10"):
F = (f/10")*N
En voor 28" wielen (radius 14"):
F = (f/14")*N
1/10 = 100%
1/14 = x%
x = [(1/14)*100%]/(1/10) = 71,43%
Wij hebben dus 29% minder rolweerstand met 28" wielen vs 20" wielen.
Hoe zit het dan met de 100 mm skeeler wielen? Hoeveel procent meer rolweerstand, t.o.v. 28" zouden deze dan volgens jou hebben? Zijn Skeelers dan nog wel vooruit te branden?
ReplyDeleteVolgens mij speelt de oppervlakte kwaliteit van het fietspad of de weg hier de belangrijkste rol, met andere woorden de hoogte van de obstakels die de wielen moeten nemen/tegenkomen.
Hou jij wel rekening met de drukverdeling per wiel in jouw berekening?
Hoe denk jij over de rolweerstand van een vierwieler met vier gelijke 16" wielen die per wiel 25% van het totale gewicht opvangen van de velomobiel, berijder en bagage?
Wat zou het aerodynamische voordeel zijn van kleinere wielen, kleiner frontaal oppervlak t.o.v. van wielen met een groter frontaal oppervlak. Bij welke snelheid zou het omslagpunt liggen tussen rolweerstand en luchtweerstand?
Om hier onderbouwde antwoorden op te geven moet er volgens mij nog veel aan de basis formules worden toegevoegd.
Er valt nog veel te onderzoeken/testen voordat we optimale ontwerp regels voor velomobielen hebben. Ook veiligheid, praktische gebruik, comfort, betrouwbaarheid etc. etc. moeten hierin meegenomen worden.
Er zijn paar dingen:
Delete- druk per (ein) wiel (N)
- bandendruk (f)
- wielmaat (R)
F = (f/R)*N
100mm wielen hebben groot rolweerstaand. Dus het liefst gaan wij veel kleine wielen gebruiken om druk per ein wiel te verminderen (zoals met skeeleren: er zijn totaal 8 wielen).
Met grote wielen (zoals met 28" stadfiets) hebben wij minder rolweerstaand dus kunen wij rustig nadenken over 2 of 3 wielen. Maar druk per ein wiel is hoger dan druk per ein wiel van de skeeler.
Met velomobiel denken wij over 3 of 4 wielen.
Racefiets vs skeleer:
Racefietser:
Rijder 70 kg, 8kg fiets, 2x28" wielen:
F = (f/14")*39kg (39 kg per wiel) ---> f*2,78
Skeeler:
Rider 70 kg, 2kg skeeleren, 8x4"(100mm) wielen:
F = (f/2")*9kg (9 kg per wiel) ---> f*4,5
Wat is precise "f" van de polyurethaan skate wielen? Ik weet dat niet! Volgens mij polyurethaan skate wielen is veel beter dan 10psi band. Ik kan dus niet precise zeggen hoeveel % is de 28" band beter dan 100mm polyurethaan skate wiel.
Maar kunen wij dat wel tussen banden ("f" is constant, wij zullen zelfde bandendruk gebruiken) afrekenen! Velomobiel met diverse wielmaten, 3 of 4 wielen, zelfde totaal gewicht:
Rijder 70 kg, velomobiel 35kg. Totaal gewicht 105kg.
Velomobiel met 3x20" wielen (traditioneel):
F = (f/10")*35kg (35 kg per wiel) ---> f*3,5
Velomobiel met 4x16" wielen (nieuwe type):
F = (f/8")*26kg (26 kg per wiel) ---> f*3,25
Velomobiel met 3x 28" wielen (iets uniek):
F = (f/14")*35kg (35 kg per wiel) ---> f*2,5
Als denken wij alleen over rolweerstaand dan:
4x16" is 7% beter 3x20"
3x28" is 29% beter dan 3x20"
Aerodynamische voordeel is voelbaar als jij fiets boven 25-30 km/h. In de stad rolweerstand is belangrijker, want moet jij regelmatig accelereren/ stoppen en maximum snelheid is mogelijk om te trappen op korte afstanden. Het is zo jammer dat Flevo-Racer was niet verder ontwikkeld zo als hier: http://youtu.be/euj6RpZJlUg
Groetjes
Maciej
Ik heb testen uitgevoerd met een Flevotrike met verschillende stroomlijn/weerbescherming kappen. Hiervoor is onder andere een complete kap van de Leitra gekocht. Mijn ervaring is dat het principe van de Flevotrike, met een geheel gesloten kap, bij harde windstoten van opzij niet veilig genoeg is. Bij elke windstoot wijk je te veel van de rechte lijn. Op smalle fietspaden met tegenliggers zou dat makkelijk tot frontale botsingen kunnen leiden.
DeleteIk ben dan ook heel nieuwsgierig naar de praktijk testen van de "Velo Tilt" waar momenteel hard aan gewerkt wordt de werkgroep van Wim Schermer.
Mijn vrouw en ik gebruiken de E-Orca ook voor het doen van boodschappen, in het centrum van Lelystad, dat gaat prima. Maar de eigenschappen van een velomobiel komen het beste tot hun recht bij midden en lange afstanden tussen steden en dorpen.
Bij gebruik in stad met stoppen en optrekken is de elektrische ondersteuning wel een enorme vooruitgang. Het hogere gewicht van een velomobiel is hierdoor geen belemmering meer.
Ik heb zo iets op basis van de Flevo-Racer opgebouwd: https://lh3.googleusercontent.com/-HmwHppI9LUI/TRm4W4wCQqI/AAAAAAAAGjg/hsFMWQCpCaw/s640/Zdj%25C4%2599cie%252874%2529.jpg
DeleteIk gebruikte deze fiets op woon-werkverkeer manier. Gemiddeld snelheid was tussen 25-27 km/h. Typisch afstand was 23 km (enkel reis). Ik was niet bang van harde windstoten. Snelheid was genoeg voor mij. In het winter was ik warm en droog. Velomobiel was te duur voor mij. Nu ga ik "kaal" driewieler ligfiets gebruiken (meer comfortabel dan tweewieler en er is grotere baggage ruimte).
Ik heb velomobiel Quest uitprobeert (hij is snel!) maar er is zo enorme (traag) acceleratie van stilstand die vind ik ongelooflijk! Ik zal beter elektrische ondersteuning met mijn kaal driewieler gebruiken. Elektrische ondersteuning is een fantastisch ding! Het kost extra +/- 500 EUR (motor, batterij, oplader, regelaar).
Volgens mij er is enorme prijs verschill tussen velomobielen (typisch 5500 EUR) en "kaal" ligfietsen (typisch 2000 EUR). En er zit ... niks tussen! Ik bedoel ligfietsen met de "kap" die geef naar ons soms bescherming tegen slechte weer maar die is niet verplicht aerodynamisch.
Ik wens jou Johan om innovatief (en voorspoedig) velomobiel te ontwikkelen!
Maciej,
DeleteWel een regenkap die goed werkt bij zijwind en heel eenvoudig te maken is van een dunne vlakke kunststof plaat, is te zien in een artikel van dit blog. Deze kap scharniert naar voren net als de Leitra kap. Opstappen met geopende kap gaat perfect. Hier de link naar het artikel.......... http://velomobileseminar2012.blogspot.nl/search?q=flevotrike+kap
Beste Johan!
ReplyDeleteEr is een velomobile met 7 wielen (6 wielen zijn heel klein, zoals skeleer wielen):
http://jnyyz.files.wordpress.com/2012/09/super7.jpg
Maximum snelheid van dit velomobile was 81 km/h. "SuperSeven" dat is de naam van dit velomobiel. Ik weet niet was was de vermogen van de fietser. Dat is belangrijk vraag, tijdens Battle Mountain beste fietsers pieken bijna 1kW en niet allemaal fietsers zijn gelijk als het gaat over vermogen
Ik heb dat paar keer gezegd, kijk op dit rolweerstand voorbeeld (1x28"+2x20" vs 3x28"). Er is gemeten 18% verschil in gemiddeld snelheid. Rolweerstand was heel fijn verminderd: http://www.bentrideronline.com/messageboard/showthread.php?t=85759
Ik vind dat een praktisch voorbeeld.
Heel klein wielen (met zoals 10cm skeleer wielen) zijn natuurlijk niet zo praktisch in dagelijk gebruik van velomobiel.
Maciej
Ik heb iets heel interresant gevonden (boven rechthoek):
ReplyDeletehttp://blog.modernmechanix.com/mags/MechanixIllustrated/9-1949/cycles/cycles_0.jpg
Er zijn voertuigen die rijden TEGEN het wind:
http://youtu.be/oOewm3IY6ag
Het beste voertuig gehad efficiency van 65%. Dus 65% van wind kracht kan TEGEN wind gebruikt worden. Het waait 41 km/h en wij krijgen 27 km/h "positive kracht". Voor niks!
Beste Johan,
ReplyDeleteEen velomobiel maakt per definitie onvoldoende gebruik van het menselijk lichaam.
Slechts grofweg de helft van het vervoerde lichaam wordt door de velomobiel gebruikt voor het omzetten van menselijke energie in voorwaartse beweging. De inline-skate gebruikt zeer waarschijnlijk 100% van het lichaam voor het omzetten van energie in voorwaartse beweging.
In een velomobiel moet bijna alle energie worden opgewekt vanuit een dood moment, puur vanuit de spierkracht van de benen. Inline-skates eisen dat het gehele lichaam er alles aan doet om vooruit te komen. Een lichaam op inline-skates wordt bij het voorwaarts bewegen, min of meer, uit balans gebracht. Bij het controleren hiervan komt er (kinetische)energie vrij die, bij goede 'ontwikkeling' van het lichaam, kan worden ingezet om snelheid te maken.
Vermoedelijke is dit veel meer dan 100% extra energie ten opzichte van een lichaam in een velomobiel, wat voor de helft eigenlijk niet meer is dan ongebruikte balast.
Je zou dus kunnen zeggen dat de ontwikkeling op het gebied van de velomobiel, zoals rolweerstand en aerodynamica, er voor gezorgd heeft dat we maar de helft van ons lichaam nodig hebben, om net zo hard te gaan, met de enegie van het totale lichaam op inline-skates (bij 3 beaufort ;-) ).
De interessante vraag die jouw ervaring oproept is: Kunnen we meer Human Power in een Vehicle stoppen. De focus vanuit de techniek ligt nu vooral op de reductie van (lucht- en rol-) weerstand. Maar hoe kunnen we nu meer (kinetische)energie uit een menselijk lichaam halen.
Dit vraagt vermoedelijk wel om een ander 'technisch' inzicht dan we gewend zijn.
Met de hartelijke dank voor alle andere zeer interessante publicaties, groet ik je vriendelijk,
Robin Pols
Velosoof
Het spijt mee dat deze informatie is in het Engels, maar lees A.U.B.:
ReplyDelete"The problem behind this is that there is an absurd notion that less wheels mean less rolling resistance. If that were absolutely true, all the rail cars would have 3 wheels, but they don't. They have bogied paris of 8 wheels and that provides the lowest rolling resistance.
If you don't believe this then build 3 models with 4, 6 and 8 wheels.
Put them on an inclined plane and let them roll.
Use a piece of chalk to mark where they roll to a stop and you will see the truth to the physical phenomenon."
Ik heb dit informatie op http://www.gizmag.com/aptera-independent-production-us/27868/ gevonden (Menner Lewis M. Dickens III)