Դուք կարծում եք, որ արագ եք, գիտեք, որ կարող եք ավելի արագ լինել, բայց ո՞րն է ֆիզիկապես ամենաարագ արագությունը: Մենք պարզում ենք
Ահա դու, արագ վազում ես իջնում, կարծես քո կյանքը կախված է դրանից: Ճաղերի վրայով կռացած, սպիտակ ծնկները բռնում են կաթիլները, դուք նայում եք ձեր հեծանիվ համակարգչին և տեսնում եք, որ գործիչը կտտացնում է մինչև 70 կմ/ժ: Օ, այո, դուք իսկապես թռչում եք հիմա: Բայց նախքան արագություն ձեռք բերելը, ճանապարհային նշանը ազդանշան է տալիս առջևում գտնվող հանգույցի մասին, և դուք սեղմում եք արգելակները, որպեսզի ապահով կանգնեք:
Բայց ինչ կլիներ, եթե այդ հանգույցը այնտեղ չլիներ: Իսկ եթե չլինի՞ խոչընդոտներ կամ ոլորաններ կամ շներ թափառեն ճանապարհի մեջ, իսկ լանջը լիներ այնքան երկար, հարթ և զառիթափ, որքան կարող էիր ցանկանալ:
Որքա՞ն արագ կարող էիր գնալ այդ ժամանակ: Եկեք սկսենք պատասխանել այդ հարցին՝ նայելով, թե ինչն է ձեզ հետ պահում:
Կյանքը ձգում է
«Դա կլինի վերջնական արագություն», - բացատրում է Ռոբ Քիչինգը, առցանց աերոդինամիկ հանդերձանքի Cycling Power Lab-ի հիմնադիրը: «Հեծանվային առումով սա այն կետն է, որտեղ աերոդինամիկ դիմադրության և պտտվող դիմադրության դադարեցման ուժերը հավասար են գրավիտացիայի և ելքային հզորության ուժին»::
Ինչքան ազդեցություն ունի ձգողականությունը, կախված է թեքության ծանրությունից: «Եթե դուք սահմանեք թեքությունը անսահմանության վրա, այլ կերպ ասած՝ պատի, ապա անվադողերի կամ հեծանիվի կառուցվածքի վրա ծանրաբեռնվածություն չի լինի», - ասում է Ինգմար Յունգնիկելը, մասնագիտացված գիտահետազոտական ինժեներ::
«Արդյունավետորեն դա կդարձնի և՛ ավելորդ, և՛ դուք կսայթաքեիք»:
Կամ ավելի տեխնիկապես «արագ skydiving», որտեղ նպատակն է հասնել և պահպանել առավելագույն հնարավոր տերմինալ արագությունը:Մարդուն ինքնաթիռի փորից ցած գցեք, և նա կհասնի մինչև 200 կմ/ժ արագության; առաջ գնացեք, և մենք խոսում ենք 250-300 կմ/ժ; Գլուխն առաջին հերթին և մասնագիտացված հագուստ կրելը թույլ է տալիս մինչև 450 կմ/ժ արագություն:
«Բայց դա հեծանիվ չէ, ուստի եկեք անտեսենք դա և օգտագործենք իրական ճանապարհը», - շարունակում է Յունգնիկելը: Նոր Զելանդիայի Դանեդին քաղաքում գտնվող Բալդուին փողոցը սկանավորելով աշխարհի փողոցները, կասկածելի պատիվ ունի լինել մոլորակի ամենաթեք ճանապարհը՝ 35-38°՝ կախված նրանից, թե ում եք հավատում:
«Այս ճանապարհի գրադիենտում, բայց երկարացել է իր 350 մ հեռավորությունից, ենթադրելով հանգիստ պայմաններ և 400 Վտ հզորություն, ճանապարհի դիրքում գտնվող վարորդը կարող է հասնել 144 կմ/ժ արագության», - ասում է Յունգնիկելը:
Դա որոշակի արագություն է, բայց, այնուամենայնիվ, գրեթե 80 կմ/ժամ զիջում է վայրէջքի արագության համաշխարհային ռեկորդին, որը սահմանվել էր անցյալ տարի ֆրանսիացի Էրիկ Բարոնեի կողմից, երբ նա 2015 թվականին ֆրանսիական Ալպերում ձյունածածկ Շաբրիեր արագընթաց ուղու վրա հասավ 223,3 կմ/ժ արագության::
Ուրեմն միգուցե գլորման դիմադրությունը նվազեցնելու համար մեր թեքությունը պետք է ունենա սառցե հարթակ: Պարտադիր չէ, ըստ Յունգնիկելի. «Այս արագությունների դեպքում օդի դիմադրությունը կազմում է մոտ 99,5%»:
Դա համեմատվում է 50%-ի հետ 12կմ/ժ արագությամբ վարելիս: Օդի դիմադրությունը մեծանում է, որքան արագ եք վարում, հետևաբար ի՞նչ մեթոդներ պետք է օգտագործի մեր երևակայական հեծանվորդը առավելագույն արագության հասնելու և օդի դիմադրությանը դիմակայելու համար:
Պահպանեք այն աերո
«Ակնհայտ դիրքը կարևոր է», - ասում է Յունգնիկելը: «Այսպիսով, ես հաշվարկներ կատարեցի ժամանակի փորձարկման դիրքում օպտիմիզացված արշավորդի հետ և, օգտագործելով մեր երկարացված Բալդուին փողոցի անալոգիան, 400 Վտ հզորությամբ արշավորդը կարող էր հասնել 200 մղոն/ժ [322 կմ/ժ]։»։
Երբ Յունգնիկելն ասում է, որ օպտիմալացված է, նա խոսում է աերոդինամիկական մենյուի ամբողջական մասին: Դա նշանակում է, որ արցունքի սաղավարտ և դիրք, որը տեսնում է, որ սաղավարտի պոչը բնականորեն հոսում է դեպի հարթ, հարթ թիկունք:
Կիպ կոստյումը նույնպես պարտադիր է օդի դիմադրությունը նվազեցնելու համար:
«Իրականում սա կենսական նշանակություն ունի», - ասում է Ռոբ Լյուիսը հաշվողական հեղուկների դինամիկայի մասնագետ TotalSim-ից: «Նյութի տեսակը, կարերի տեղադրումը և մակերեսային մշակումը հսկայական տարբերություն են ստեղծում: Դուք կարող եք խոսել 12-15% քաշի տարբերություն լավ և վատ կոստյումների միջև։'
Լյուիսը նաև առաջարկում է, որ գուլպաները որքան հնարավոր է վեր քաշելն աերոդինամիկորեն ավելի արդյունավետ է, քան կոշիկները, մինչդեռ այդ աերոբարային երկարացումների վրա նեղ բռնելը նույնպես մի փոքր կթուլացնի ձգումը:
Կցանկանայիք նաև արցունքի տեսքով խողովակ, քանի որ, ինչպես վերևում, այն օգնում է նվազեցնել աերոդինամիկ դիմադրության գործակիցը (CdA): Սա ներառում է օբյեկտի սայթաքունությունը և չափը, գումարած նրա ճակատային տարածքը:
Ֆիզիկան ասում է, որ զրոյական դիմադրության գործակից ունեցող առարկան իրականում չի կարող գոյություն ունենալ Երկրի վրա, ամեն ինչ ունի քաշելու ձև, բայց թվերը կարող են շատ ցածր լինել:
Արցունքի տեսքով ղեկը վերին հեծանիվների վրա, օրինակ, կարող է գրանցել 0,005 ցուցանիշ: Դա բավականին օդային է:
CdA էլիտաների օրինակները, որոնք օգտագործում են աերոաձև ձողեր, կարող են լինել 0,18-0,25 նիշի դիմաց, ընդդեմ լավ սիրողական մարզիկի 0,25-0,30:
Այս ցուցանիշն ավելի կարևոր է դառնում, երբ համադրվում է ելքային հզորության հետ: Երբ գերմանացի պրոֆեսոր Թոնի Մարտինը հաղթեց 2011 թվականին Կոպենհագենում անցկացված ժամանակի փորձարկման աշխարհի առաջնությունում, նրա հզորությունը և աերոդինամիկ դիմադրությունը (արտահայտված որպես վտ/մ2 CdA) հաշվարկվեցին որպես 2, 089:
Սա համեմատած 1,943-ի համեմատ երկրորդում հայտնված Բրեդլի Ուիգինսի և 1,725-ի համեմատ՝ Յակոբ Ֆուգլսանգի՝ 10-րդ տեղում:
«Բոլոր հեծանվորդները կարող են աշխատել այս ցուցանիշը բարելավելու համար», - ասում է Քիչինգը: «Բայց առավելագույն արագությունների համար նաև չափազանց կարևոր է օդի խտությունը, որն ակնհայտորեն ավելի քիչ կառավարելի է»:
Առաջիկա եթեր
Ծովի մակարդակում և 15°C ջերմաստիճանում օդի խտությունը կազմում է մոտ 1,225 կգ/մ3: Այնուամենայնիվ, այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, բարոմետրիկ ճնշումը, խոնավությունը և բարձրությունը, ազդում են օդի խտության վրա, իսկ խտությունը նվազում է, որքան բարձր եք:
«Ահա թե ինչու Սեմ Ուիթինգհեմի նման արշավորդները բարձր են գլուխը բարձրացնում, երբ փորձում են ցամաքային արագության ռեկորդներ գերազանցել մարդու ուժով», - ավելացնում է Լյուիսը:
Եվ ինչու Ֆելիքս Բաումգարտները 2012 թվականին սայթաքելով թռավ դեպի ստրատոսֆերայի բարակ օդը մինչև 1,342 կմ/ժ արագություն:
Կանադական Ուիթինգհեմը հարթակի վրա հասել է անհավատալի 132,5 կմ/ժ արագության, թեև դա դեռևս ամաչկոտ է մարդկային ուժով արագության համաշխարհային ռեկորդից, որը գրանցել էր հայրենակից Թոդ Ռայչարտը անցյալ սեպտեմբերին:
Ռայխարտը թողել է մնացածը իր հետևից՝ արագացնելով 137,9 կմ/ժ առավելագույն արագությունը: Մենք ասում ենք «մնացածը», քանի որ Ռայխարտը գրանցել է այդ արագությունը World Human Powered Speed Challenge-ում պետական երթուղու 305-ի վրա՝ Նևադա նահանգի Բաթլ լեռից անմիջապես դուրս:
Դա 16-րդ տարին անընդմեջ էր, որ մրցույթն անցկացվում էր Նևադայում, և դա պայմանավորված է երկու հիմնական գործոնով. այն ծովի մակարդակից 1,408 մ բարձրության վրա է, ուստի օդի խտությունը ցածր է, և ընթացքը ապահովում է 8 կմ արագացման գոտի, որը տանում է դեպի 200 մ արագության թակարդ։
Երկուսն էլ օգնեցին Ռայխարտի առավելագույն արագությանը, ինչպես և նրա մեքենան՝ պառկած հեծանիվը պատված ֆերինգներով: «Ես ձեռնարկել եմ Բալդուին փողոցի հետագա հաշվարկները,- ասում է Յունգնիկելը,- և ամբողջությամբ երեսպատված հեծանիվով տերմինալային արագությունը կկազմի 369 մղոն/ժ [594 կմ/ժ]»։։
Անգամ ավելի բարձր կլիներ, եթե դուք կարողանաք ինչ-որ բան անել անվադողերի հետ կապված, երբ Յունգնիկելը նշում է, որ անվադողերի դուրս գալուց ավելի շատ քաշքշուկ է առաջանում, քան ամբողջ նավի վրա:
«Նաև ծայրահեղ հզորության դեպքում, դուք ի վերջո կբախվեք անվադողերի առավելագույն սեղմման մեջ, ինչը ներքևի ուժի ֆունկցիա է», - ասում է նա:
«Դուք այնուհետև հասնում եք «catch-22»-ին: Դուք կարող եք ավելացնել սփոյլերներ՝ իջեցնելու ուժը մեծացնելու համար, որոնք ավելացնում են քաշքշումը, ինչը նորից ավելի մեծ հզորություն կպահանջի (և այլն): Բացի դրանից, ես չեմ հավատում, որ կառուցվածքային որևէ մտահոգություն կարող է գործոն լինել, քանի որ դուք կարող եք պարզապես ավելի ամուր կառուցել հեծանիվը ավելի շատ նյութերով:'
Ահա դուք այն ունեք: Գրեթե 600 կմ/ժ առավելագույն արագության հասնելու համար հանձնարարեք Graeme Obree-ին կառուցել ձեզ համար aero Beastie հեծանիվ, գնացեք Նոր Զելանդիա, խնդրեք Dunedin-ի խորհրդին երկարացնել Բալդուին փողոցը մոտ 10 կմ երկարությամբ և արտադրել էներգիա, որը նման է Թոնի Մարտինին: Պարզ…
