Форум о веломобилях и лигерадах

Заинтересовался вот каким вопросом: какая форма звезды наиболее отвечает биомеханике ног при круговом педалировании?
Т.е. задача не простая, но хочется разобраться в теме с научной точки зрения.

По-скольку даже у профессионалов большая часть энергии передается в "передней" фазе (т.е. когда нога давит на педаль), а звезда одна на две ноги, то при определении формы звезды имеет смысл учитывать только эту фазу (т.е. угол a находится на отрезке [a0, a1], где |a1 - a0| = pi), а звезду делать симметричной относительно ее центра.

Этапы решения задачи:
0. Найти углы a0 и a1 для некоторого расположения ноги относительно каретки;
1. Найти функцию усилия от угла при круговом педалировании одной ногой: F(a) при a из [a0, a1];
2. Найти такую форму (половины) звезды, при которой при каждом угле a из [a0, a1] сопротивление будет ощущаться "давящей" ногой одинаково (насколько это возможно);
3. В идеале должна получиться автоматизированная система (программа), с помощью которой можно искать формы, близкие к оптимальным.

Примечание: в задаче большое число параметров, например: размеры костей ноги, длина шатунов, расположение ноги относительно каретки, движение костей ноги друг относительно друга (биомеханика), специфика приложения усилия мышцами к костям (биомеханика) и др.

Приглашаю к обсуждению как теоретиков (в хорошем смысле слова), так и инженеров.

В этой теме приветствуются:
1. Ссылки на материалы по биомеханике (в идеале, на научные работы);
2. Ссылки с нашего форума, если есть;
3. Ссылки на информацию по эллиптическим, овальным и другим звездам;
4. Свои размышления/модели/решения частей задачи.

_________________
Garden ring averaged at 39, Dmitrovskoe highway - at 34. All sheeps were modulated.

Чисто умозрительно (интуитивно).
Если стоя на полу подняться на носки и измерить расстояние от коленного сгиба до пола L и принять это расстояние за единицу, то оптимальная длина кривошипа h (половина шага) будет равна:
h=(2-2^0.5)*L/2=0.293*L
В таком случае внутренний угол сгиба согнутой ноги около 90 градусов и соотношение усилие/подвижность суставов максимально. Соответственно достижим максимальный каденс.
Передаточное отношение звезд в этот момент минимально (то есть в работе меньший радиус звезды).
У меня примерно h=0,18 м.

_________________
Самая тяжкая обязанность - думать.
Стеклопластиковый лигерад
Дельта-трайк по схеме Zockra
Дельта-трайк 1+1
Простой трайк 20/20

Что я пока нашел:
1. Артур Джонс (Arthur Jones). Насколько мне извесно, он - единственный, кто внедрил результаты своих масштабных исследований и построил множество тренажеров Наутилус и доказал, что они более эффективны для развития мышц, т.к. учитывают неравномерность усилия во всем диапазоне движений конечностей.
По этой ссылке можно скачать pdf, где видны формы блоков, похожих на доисторических моллюсков Наутилусов.

Его научные статьи я пока не нашел.
2. Картинка для кругового привода из исследования привода SDV

3. Интересная форма звезд O.Symmetric


Добавлено через 8 минут 44 секунды:
4. Форма "раковины Наутилуса" - это логарифмическая спираль (или Spira mirabilis, как ее назвал Бернулли).


Добавлено через 2 часа 5 минут 41 секунду:
Похоже, что я нашел решение задачи!
Вот отличная статья с исследованием и ссылками.

_________________
Garden ring averaged at 39, Dmitrovskoe highway - at 34. All sheeps were modulated.

И чего там пишут, а то я в английском не силён.
О преимуществе овальной звезды знаю не по наслышке. Откатал уже три сезона на самодельной, очень доволен.

_________________
https://www.facebook.com/profile.php?id=100017699353820

http://nippel.io.ua/

Но почему же эллиптические и овальные звезды не завоевали популярность на рынке? Опят маркетологи приложили руку свою?)

На овале хорошо в каденсе до ~ 90 об/мин
Если надо быстрее, то, только цилиндр.

В турпоходах или в дальнобое я крутил на обоих.
На овале немного другие мышцы задействованы. Для долгого дня дает разнообразие.
В гонках практически овалом непользовался.

А изпользую я овал с 1990года, с легкой подзказки Сергея Дашевского.
Напомню что в каденсе я частотник, а Сергей силовик.

_________________
more about me on a web below
Recumbent riding
http://www.youtube.com/user/sofabike
Underwater
http://www.youtube.com/user/DEEPSWIM

Статья очень интересная.
В ней построена модель системы из 5 соединенных шарниров (тазобедренный сустав * коленный сустав * лодыжка * ось педали * ось шатунов), кинематика которой полностью определяется двумя переменными: например, угол шатуна и угол стопы. Во всех шарнирах расписали усилия и моменты.
Из других исследований берется зависимость между этими углами; три параметра этой зависимости определяются экспериментально (они взяли из другой работы). Т.о. система полностью определяется одним углом - углом шатуна. Далее, они положили, что скорость велосипеда постоянна. Каденс - 90 об/мин. Тогда для круглой звезды определяют угловые скорость и ускорение шатуна, откуда находят скорости и ускорения всех остальных суставов.

Вообще, кому-то интересна такая научная статья? Если да, то постепенно передам смысл всей статьи, если нет, то могу сразу к ее выводам перейти.

Потому что "It's all about performance". Никого (кроме гоночной элиты и кучки цикло-гиков) не волнует прибавка в мощности на педалях в 10% и снижение/повышение пиковой мощности в мышцах, поворачивающих голень/бедро.

Мышцы используются те же, но в другом режиме.

_________________
Garden ring averaged at 39, Dmitrovskoe highway - at 34. All sheeps were modulated.

Прстите мой бедный словарь
Хотел сказать что оно (овал) как то по другому работает.

Ну это как шоколад сравнивать литовский или немецкий все одно шоколад .
Но ценители вкуса разницу замечают.

Лег ем и Рад

_________________
more about me on a web below
Recumbent riding
http://www.youtube.com/user/sofabike
Underwater
http://www.youtube.com/user/DEEPSWIM

Хочу заметить, что на двух моих велосипедах из пяти (на шоссейнике и на МТВ) стоят именно овальные передние фирменные звезды системы Shimano - Biopace. Я этой системой очень доволен и успешно пользуюсь много лет и жаль, что сейчас Biopace не выпускают

Хорошо, ну раз овал или эллипс так хорошо, то при возможности подскажите где можно купить? С моей целью протестировать на собственных ногах.

Судя по исследованию, очень важен правильный угол установки шатунов относительно большого радиуса овала. Они обнаружили, что если больший радиус овала поставить вертикально, то шатун должен быть примерно перпендикулярен подседельной трубе.
Среди первых трех мест купить можно только ту, что заняла третье место - O.Symmetric (и то, такую эффективность она дает не с оригинальным расположением шатунов).
А первое место заняла форма, которую придумал Hull в 1991 году (один из авторов работ в списке литературы) - она не коммерциализована.

П.С.
Есть еще статья, где на людях тестировали O.Symmetric.

_________________
Garden ring averaged at 39, Dmitrovskoe highway - at 34. All sheeps were modulated.

Нашел на ибее, только цены в неадеквате. Разве что б/у брать.

Как сделать эллипсную ведущую звездочку. Технология Сергея Дашевского.


1) Вырезать из фанеры или пластика шаблон нужной формы и размера.

2) Натянуть на шаблон замкнутую цепь.

3) Прикрепить шаблон с цепью к листу алюминия из которого будет сделана звездочка. Обстучать каждый штырь цепи. Резметка готова.

4) Просверлить и поработать напильником. Лучше сверлить на станке (Я иногда свeрлил электродрелью).

_________________
more about me on a web below
Recumbent riding
http://www.youtube.com/user/sofabike
Underwater
http://www.youtube.com/user/DEEPSWIM

Тогда форму надо делать с учетом радиуса ролика цепи.

_________________
Garden ring averaged at 39, Dmitrovskoe highway - at 34. All sheeps were modulated.

В статье много букв. Можно сразу итоги? И по какой формуле рассчитывается звезда Хулла?

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.

Уже четыре сезона успешно откатал на эллиптических звездах QRings. У меня их две из трех (так подешевле все-таки). Самая маленькая - обычная круглая. См. фото.

Покупал здесь http://www.velotechservices.co.uk Все прислали, честь по чести, но было это еще в 2009 г. Думаю, звезды еще столько же прослужат.

Насчет эффекта: вроде он есть до 10%. Но дело даже не в прибавке пресловутой perfomance. Главное, как считают знающие люди, в более щадящем режиме работы коленей. Во как! Колени-то неказенные. Вроде и впрямь я на колени не жалуюсь с этими звездами. Но когда на горке приходится сбрасывать на малую обычную, чувствуется, что как-то жестче что ли ногам приходится и даже как-то скучнее круглые звезды крутить. А с эллипсами все как-то плавнее и колени благодарят их, и нескучно.

Вот инструкция, как ставить QRings на лигерад http://www.rotorbikeusa.com/pdf/Q-Ring% ... ctions.pdf Прелесть этих звезд в том, что можно тонко подстраивать, советую поездить с немного разными углами и решить, какой лучше вам подходит

А вот здесь наука http://www.rotorbikeusa.com/science.html Вообще, учитывается не только геометрия, плечи-рычаги, но и инерция. Это важно.

Здесь вопросы и ответы http://www.rotorbikeusa.com/support.html
Обсуждаются в сравнении и Biopace and O.SYMETRIC

Удачи в установке эллипсов!

_________________
No Car, No Problem

А можно ссылку сразу на эти звезды.

ЗЫ Жаль что инструкция непонятная (в смысле на английском)

_________________
Я проехал на Ветерке :
Более 30 тысяч км
В этом сезоне: много км
Я проехал на Гепарде : 1 453 км

Zа Россию, Zа Донбасс !!!

Я счастливый как никто ...

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.

можешь начать как у меня на фото

вот здесь ссылка на звезды, если BCD 130 мм (у меня на 110 мм, там рядом тоже есть)
http://www.velotechservices.co.uk/shop/ ... 7386001200

Добавлено через 1 минуту 34 секунды:
для России должно быть цена Ex VAT

_________________
No Car, No Problem

Все-равно: цены - космос!

_________________
viber, +7-926-702-1384, Skype: oleg-hof, email: hof5@mail.ru
Мои конструкции Лигерады "Пантера"
Вожу коврики "Ventisit" на заказ. Ремонт алюминиевых рам.