Road-de-Touring

パイオニアのパワーメータとパワータップがあるので同時計測して伝達効率を求めてみた。
サイクルコンピュータが二つ必要かと思いきや、一つはズイフトすればよいことに気がついた。

データ取り込み
・パイオニアパワーメータ→パイオニアサイコン→fit→ゴールデンチータ→csv
・パワータップ→ant+ドングル→PC（ズイフト）→ストラバ→fit→ゴールデンチータ→csv

条件
まずパイオニアを校正
150Wで15km/hで固定（GrowtacFLEX2のローラー最大負荷）
リアギアをhigh,mid,lowの3通り×フロントギア2通り＝6通り

処理
それぞれ1分程度保持して中間の30秒程度の平均パワーの比から効率を算出
効率の計算値は前回その４の記事の式から算出

パワーの履歴

インナーのhighでパワータップのデータの変動が大きい。平均をとるのでよしとする。

計算と実測の伝達効率

実験回数が少ないものの、計算値にかなり近くなり驚いた。そもそもチェーンラインのずれの分がちゃんと現れたのに驚いたし、絶対値も近い。150Wの実験なら今の走力でも繰り返せそう。本当は300Wのデータも取りたいけど厳しい。

スーパーでヨーグルトコーナーを物色しているとなんともいろいろな乳酸菌の名前が散らかっている。


どういう進歩性が謳われているのか気になった。


例えば、カスピ海ヨーグルトの特許
カスピ海ヨーグルトと普通のヨーグルトの乳酸菌を混ぜて既製品の味に近づけて粘りを出したいけど、至適発酵温度が違うので作るのが難しかった。ある範囲の割合で混ぜてある範囲の温度にするとらうまくいって粘いヨーグルトが得られるよ。


長い試行錯誤の跡が想像される。

金平糖を見かけたときに、そういえばどうやって作るのだろうとふと思って調べてみた。


簡易的には、種となるグラニュー糖の粒を加温した回転円筒の中で転がしながら砂糖水を供給するとできるらしい。
定性的には、種のある一点が砂糖水に触れて離れるときに少し膨らむので、これを繰り返すと突起が成長する。


金平糖の成長プロセスと形の選択では、円筒の回転数や供給する砂糖水の流量や濃度をふって金平糖が出来る条件を調べた。意外と成立範囲は広いようである。突起の数には規則性があり、始めは多いがある範囲に収束する。


金平糖の不思議では、結晶構造に着目して量産品と伝統的な製法で作られた金平糖を比較した。時間をかけて微細で緻密な結晶とすることでどっしりと硬くなり、量産品のもろくてさくさくした感じと一線を画す。金属の鋳物の結晶粒を細かくすると靭性が高まる状況と似ていて驚いた。緻密な結晶を作る条件は狭い範囲に限られるかもしれない。


そういうわけで、伝統的な金平糖を食べてみたいと思うのである。

坂で重心移動（プッシュorプル）したときの速度変化を別の観点で考えてみよう。
漕がずに坂での重心移動のみで進み続けるとき、空気抵抗で失われるエネルギーと重心移動で得られるエネルギーは釣り合う。
BMXの動画で、前回仮定した長さ1m勾配10%くらいの坂で1秒に1回くらい重心移動して進み続けるものがあった。エネルギーの損失とゲインはどちらも1秒に150Jくらいになったので、時速30→31キロとの試算はそれなりにいいところかなと思った。
ここで、CdAは適当に0.5とした。

失ってはならないもの筆頭の運動習慣。
一週間ローラーすらしないことも珍しくなくなってきてよくない。負荷上げずとも乗りたいところ。


土曜に久々ローラー3分。
日曜久々に長尾台。
気がついたら短パンの季節に。
多摩川は向かい風なので速度出さずに踏めた。時間的に1本のみなので全力で。


意外と2分360W出て心拍も上がってよかった。
温かくて体が動いたか。
花粉で鼻と目がやられた。

坂から下り終わったり、坂に突入したりするときに重心移動で加速できるというが、
どれくらい加速できるだろうか。
加速の原理としては斜面をRとして振り子に見立てると、
図のRin^2×Vin≒Rout^2×Voutで、RoutをRinより短くすると加速する。

RinからRoutになるときに重力と遠心力に逆らって立ち上がって与えた仕事が速度エネルギーに変わる。
逆も同様。
ここで、坂の水平距離を1m、高さを0.1m（勾配10%）とすると、
R≒5m
立ち上がって重心を0.1m上げたとすると、4%加速する。
時速30km/hだと31.2km/hになる。
ちなみに水平距離を小さくとるとRが小さくなってたくさん加速することになるが、
水平距離が短すぎるとRで上れなくなるのである程度必要。

その３の記事のグラフは同じ回転数とパワーで歯数を変えた実験のグラフをベースにしたため、
ギア比を変えると自転車の進む速さが変わるのでイマイチ使いにくかった。
速さ一定でギアを変えたときの効率のグラフを作りたい。
そこで、この記事に倣って、前後歯数とパワーと速度から効率を求める式を作成した。
ここで、αとβをフィッティングする対象を興味のある出力の高いデータに絞った。
具体的には、この文献の175W以上のデータを使用した。
また、この文献のギア比が同じなら効率が同じという結果から、
上記のデータでフロント歯数36の時のリアの歯数を求め、効率は同じという仮想データを作って使用した。
α＝0.63、β＝-0.38となった。
これにギアの組合せごとのチェーンラインのずれの角度の相対効率をかけてグラフにした。

これまたそれっぽい感じになった。
ここで、300Wで40km/hで一定とした。
（CdA悪そうだけど緩い上りということで）
インナーとアウターの交点はギア比2.77くらいで前のグラフとあまり変わらなかった。

そうか、フロント歯数だけを変えたデータはないけど、
ギア比が同じなら効率が同じことから推定すればアウターとインナーの比較ができそう。

これのtable3のアウターの200W60rpmでのスプロケ歯数と効率の関係をベースに、
実物の形状からチェーンラインのずれを求めて、
これのfig7-22のチェーンラインのずれと効率の関係で補正して、
チェーンラインのずれとギア比が同じところで効率は同じと仮定してインナーの効率を補正すると、


それっぽい感じになった。
ここではフロント52-36、リア11-23とした。
※3/12 上のグラフの縦軸を相対効率からチェーンライン角度に修正

ウェブ上にあるデータを漁っていたら、2000年のD論がヒット。詳しく書かれている。
ｐｄｆはこちら。


疑問１
ビッグギアの効果は？同じギア比で、前後のギアの歯数を増やすと効率が良さそう。
→fig7-19,20,21で、130rpmで200Wをこえるトルクだと98.5%でサチって大差ない。
リアのスプロケの歯数が増えると効率がよくなるが、フロントのギアが大きいと同じトルクでもチェーンテンションが下がって効率が下がることが影響していそう。


疑問２
同じギア比で走るときにアウターロー側とインナートップ側のどちらがよい？
・チェーンラインのずれの角度と効率の関係(fig7-22)
・スプロケ歯数と効率の関係(fig7-18)
が分かれば色々なギアの組合せの効率を比較できそうと思ったけど、
フロントの歯数だけを変えたデータがないので比較できなかった。

ちなみにfig7-22によれば1.75度の傾きで効率が1%下がる。
11速ではギア3～4枚分に相当。
この差は150～250Wでほぼ不変なので高出力でもこの傾向は続きそう。
最新の機材では効率低下はこれより小さいかもしれない。

疑問３
ビッグプーリーの効果は？
プーリーサイズを変えたデータはないが、fig7-19,20,21でディレーラー有と無を比べていて、
歯数によるが、高トルクでも1%くらい下がる場合がある。
プーリーの影響はこの低下分の一部で、0.1%オーダーで効く可能性はある。