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 ExpErimentations_Simples

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cebd
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MessageSujet: CHAMBRE A AIR ; RETRO , DERAILLEUR   Mar 23 Aoû 2011, 13:18

================================================================================ CHAMBRE A AIR
Démontable sans démontage de roue...
---
J ai utilisé cette méthode pour la première fois vers 1964 pour réparer une crevaision sans rustines.
j ai ligaturé les 2 extrémités avec un élastique taillé dans la chambre à air.
Plusieurs semaines aprés la personne roulait toujours avec cette réparation.
---

================================================================================= RETRO DE CASQUETTE


================================================================================ DERAILLEUR DE PLATEAU
24 34 64 dents...
Le plateau de 64 dents est obtenu avec 2 plateaux de 52 dents et une poêle tefal.
Le passage des vitesses se fait par une impulsion sur la gaine.
La descente peut aussi être faite avec le talon.ou par retropédalage
La manoeuvre se fait en position couchée sans contrôle.
Les guides chaine latéraux garantissent le bon positionnement de la chaîne.


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MessageSujet: aérodynamisme   Ven 26 Aoû 2011, 13:29

Bonjour,
Nouvelles comparaisons de traînée aérodynamique.
Conditions de mesure:
Pente 4,9% sur 900 mètres.
Vent de face3.5 m/sec (à titre indicatif il n intervient pas dans le calcul car la mesure de la vitesse /air est faite par un anémomètre embarqué...)
Masse en mouvement 76 kg.
Frottement pneus 0.007( approximatif entre 0.006 et 0.010
Air 20°C
Habits légers (short +t shirt)
Sans casque ni casquette
Anémomètre devant.
...
Premier essai :
Vélo droit
Mains jointes nez sur le guidon.
Vitesse asymptotique 13 m/sec. !!! par rapport à l air!!!
Soit SCX=0,332 m2 +- 4%
...
Deuxième essai
Vélo couché roues de 20"
Vitesse 17.5 m/sec
soit SCX=0,186 +- 3%
...
Conclusion SCX/scx = (V/v)2 = (17.5/13)2=~ 1.8
Donc presque moitié de résistance à l'air....
Bien plus encore pour un vélo droit en position habituelle!!!
Merci .
.................PS:
Si le scx est divisé par 2
La puissance consommée par les frottement sur l'air est divisée par 2
La vitesse en pente .............................................est multipliée par 1.4
La vitesse à plat................................................. est multipliée par 1.26
en négligeant les frottement secs.....
......
La précision de mesure du scx serait meilleure en mesurant la puissance consommée à vitesse constante
et moins bonne en mesurant la vitesse obtenue à puissance constante.
Or dans la pratique on a tendance à comparer les vitesses ...qui sont moins sensibles à la variation du scx.


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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Ven 26 Aoû 2011, 13:39

Salut cebd,
je suis surpris des valeurs de SCx que tu trouves. Elles sont énomes!
J'avais en tête 0.45 m2 pour un vélo.
Dans ton cas, SCx=(2.m.g.(pente-frottement))/(rho.(v+vent)2)
je trouve plutôt SCx=0.2 m2 dans le premier cas

??
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cebd
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MessageSujet: AÉRO SUITE   Ven 26 Aoû 2011, 14:03

ALagrange (Alex) a écrit:
Salut cebd, je suis surpris des valeurs de SCx que tu trouves. Elles sont énomes!J'avais en tête 0.45 m2 pour un vélo. Dans ton cas, SCx=(2.m.g.(pente-frottement))/(rho.(v+vent)2)je trouve plutôt SCx=0.2 m2 dans le premier cas??
coucou....
ATTENTION!! il y a 2 essais donc 2 vélos , un droit un couché!!!!
masse volumique de l air a 20°c 1.204 kg/m3.
vitesse /air 17.5 m/sec.
Vitesse /sol 54km/h soit 15 m/sec.. environ au compteur du vélo. et vent de 3.5 m/sec (à titre d information mais n intervenant pas dans le calcul.)
pente 5.17 %
frottements .0065
où est l erreur..... Vitesse /air = Vitesse /sol + Vitesse air/sol..
En fait un telle précision est inutile car les mesures sont à 3 ou 4 %....
Le but est avant tout de comparer 2 vélos connus.
Merci de me vérifier
:::::::::::::::::::::::
Bonne journée sans pluie....


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Sparv
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Ven 26 Aoû 2011, 14:16

J'ai refait le calcul, d'une mainère un peu différente de celle d'Alex. Je suis d'accord avec lui. Je néglige tout sauf la trainée et la pesanteur.
Pour le VH à 17m/s
Vair = 17.5 m/s
Vsol = 15m/s
M = 76kg
Puissance pesanteur = M*g*Vsol*pente(en%) = 580W
Puissance trainé aéro = .5*rho*SCx*Vair^3 = SCx*3226
SCx = en gros 0.18.



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ALagrange (Alex)
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Ven 26 Aoû 2011, 14:43

coucou....
vitesse assymptotique équilibre. Sommes de forces =0
pesanteur, force motrice P=m.g.pente=
roulement, contra motrice, Fr=-m.g.frottement
air, contra motrice, Fa=-1/2.rho.SCx.(vrelatif)^2

d'où SCx=2.m.g.(pente-frottement)/(rho.vrel^2)

m=76kg
g=9.8 m/s^2
pente=0.052=5.2%
frottement=0.00685=0.685%
rho=1.2 kg/m^3
vrel=13+3.5 m/s

AN --> SCx=0.2 m^2 avec le VD

D'accord avec toi sur le ratio des SCx = (ratio des vrel)^2

Avec le VC tu aurais donc SCx=0.11 m^2

Cela me paraît faible du coup. Je vais chercher sur kreuzotter, sinon il y a des indications là:
http://sportech.online.fr/sptc_idx.php?pge=spfr_esy.html
et ici
http://www.noping.net/english/
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Ven 26 Aoû 2011, 14:54

Et le lien kreuzotter kivabien, qui me donne des résultats remarquablement cohérents avec tous les tests que j'ai pu faire en VD ou VH:
http://www.kreuzotter.de/english/espeed.htm
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MessageSujet: SCX SUITE   Ven 26 Aoû 2011, 15:01

Sparv a écrit:
Je me suis emmêlé dans les vitesses de vents... Je change.
Re coucou.
La formule d'alex est simple et belle.Une égalité de forces sur un corps .
On y voit bien la vitesse /air..(et evite le compteur classique sur la roue.)
C'est cette propriété qui évite le compteur sur la roue.
Encore faut il avoir un anémomètre homologué.
re merci.


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MessageSujet: SCX   Ven 26 Aoû 2011, 15:08

[quote="ALagrange (Alex)"]coucou....
vitesse assymptotique équilibre. Sommes de forces =0
pesanteur, force motrice P=m.g.pente=
roulement, contra motrice, Fr=-m.g.frottement
air, contra motrice, Fa=-1/2.rho.SCx.(vrelatif)^2
d'où SCx=2.m.g.(pente-frottement)/(rho.vrel^2)
m=76kg
g=9.8 m/s^2
pente=0.052=5.2%
frottement=0.00685=0.685%
rho=1.2 kg/m^3
vrel=13+3.5 m/s======== 13 /air!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ANèMOMèTRE PORTé....
AN --> SCx=0.2 m^2 avec le VD
D'accord avec toi sur le ratio des SCx = (ratio des vrel)^2
Avec le VC tu aurais donc SCx=0.11 m^2
Cela me paraît faible du coup. Je vais chercher sur kreuzotter, sinon il y a des indications là:
==============================================
Mille excuses!!!!!!
je n'avais pas lu ce texte......
les mesures sont faites à l anémomètre!!!!!!! donc on a directement la vitess /air.......!!!!
L anémomètre est porté par le mobile pour simplifier les mesures.
de plus il y a ainsi neutralisation des sautes de vent....
Merci....


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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Ven 26 Aoû 2011, 15:32

cebd, comment mesures-tu la pente avec une telle précision? Même question pour le roulement?

Mes essais donnent
m=115 kg (cycliste + vélo)
pente estimée à 10%, ne parlons du roulement.
vitesse 85 km/h

donne un SCx de 0.32 m^2 environ.

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MessageSujet: Mesure du SCx Rendement des roues   Ven 26 Aoû 2011, 17:58

ALagrange (Alex) a écrit:
cebd,1--- comment mesures-tu la pente avec une telle précision? 2---Même question pour le roulement? Mes essais donnentm=115 kg cycliste + vélo)pente estimée à 10%, ne parlons du roulement. vitesse 85 km/hdonne un SCx de 0.32 m^2 environ.
=================================

1---
Pour la pente j ai une chance incroyable : Une route en pente rectiligne de 900mètres.
La précision de rectitude est donnée en visant comme on le fait pour voir si une régle est droite.
Il y a moins de 20cm d imperfections surtout sur la partie finale .
Pour la valeur de la pente les ign donnent des courbes de niveau tous les 5 métres.
Sur papier et sur géoportail.fr. par recoupement.
(sinon avec un sextant et un horizon ou un fil à plomb ou un niveau a bulle et des miroirs tu connais bien.......)

2---
Pour les PERTES AU SOL c est plus dur..
j utilise 0.0065 parceque 0.007 c est trop mais la précison est de 0.001 au mieux
çà dépend de la nature du sol.de la pression des pneus,des gommes des diamètres,des formes,des jantes..
La route est plus rugueuse que mon ciment de mesure.
Comme l erreur commise est couverte par la pente on peut se permettre plus d erreur.
surtout toi avec des pentes de 10%
Moi j évite les pentes à plus de 7% car j ai peur.
Une fois avec 6m/sec de vent favorable dans une pente à 7 % j ai dépassé 90 km /h.
depuis j évite.
Donc les pertes par frottement sec au sol ..
Avec un peson à ressort.
Le vélo et le bonhomme tenu en position de roulage un pied sur une planche à roulette par exemple.
avec le peson on mesure la force d adhérence puis le frottement dés que çà roule.
On répète la manip en marche arrière pour neutraliser la pente du sol.
On fait un demi tour de roue pour enlever le faux rond de la roue.
Et on en déduit le frottement...
J ai essayé plusieurs autres méthodes.
La technique des diabolos pendulaires.
2 roues sur un mm axe.
avec au centre une charge excentrée.
l amortissement du pendule donne les frottements.
J ai abandonné à cause de la difficulté d obtenir la charge nominale et surtout les erreurs dues aux inversion de sens aux extrémités qui mesurent une adhérence et non un frottement.
une autre méthode consiste à mesurer le trajet parcouru en descendant un seuil de de 3 à 30 cm de dénivelé.
On met la ou les roues arrières sur un plan incliné et on mesure l élévation du centre de gravité.
Un pied posé sur une planche à roulette si besoin pour le départ.
Ensuite on lache les freins.
On roule sur un sol plan.
On répète l operation en sens inverse.
L angle de frottement est donné par le rapport élévation du centre de gravité / distance parcourue.
Méthode précise au 0.001 rd prés.
============================================================================= 19 avril2012
Autre méthode pour mesurer le rendement des roues:
On utilise une route en forme de cuvette.
On monte la côte avec l élan de la descente.
On repère le point de départ dans la descente.
On descend une première fois.
On s arrète dans la remontée par gravité.
On se retourne vers le point de départ.
à l arrivée on repére l endroit.
on mesure le dénivelé par rapport au point de départ.
la pente caractérisant le rendement est = dénivelé /distance parcourue.
Il faut que la vitesse atteinte soit assez faible pour ne pas introduire des frottements sur l air sensibles. <3m/s environ.
donc petit dénivelé comme pour la méthode de la pente.
...
pour de pneu dahon peu gonflés sur goudron rugeux j ai obtenu 0.015 affreux...
le même pneu sur ciment .006.

la hauteur limite pour que l erreur dûe à la traînée soit négligeable a une expression jolie:

V²=2. g. h
f=1/2. r. s. cx. v²
f= r .s .cx. g. h
pour h=1
f=1.2 x .2 x 9.81 x 1 = 0.6 Newton .... négligeable...
=====================================================================================

3---
La précision sur la vitesse / air est obtenue par recoupement des 3 mesures :
vitesse de l air /sol vélo à l arrêt.
vitesse vélo /sol avec compteur.
vitesse vélo /air avec l anémomètre embarqué.
On voit si il y a des turbulences autour de l anémomètre.
je fais aussi une 4 ème mesure vitesse /sol sans anémomètre pour voir la traînée induite par l'anémomètre.
================================




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MessageSujet: GUIDONNAGE ET STABILITÉ.   Dim 28 Aoû 2011, 13:34

GUIDONNAGE ET STABILITÉ.
--
On se propose d extraire les caractéristiques dominantes du "Guidonnage".
On va se limiter à un cas hyper simpliste:
On m'envisage que le premier mode de torsion en lacet.
On suppose la direction équilibrée: centre de gravité passe par l axe de rotation.
On enlève les termes d amortissement pour se concentrer sur les tendances à osciller.
---
Ce mode est donc le plus bas en fréquence.
Il est caractérisé par un gauchissement du cadre en appui sur 2 appuis les 2 roues.
On fait apparaître sa raideur en exerçant un couple de lacet en tenant le vélo une main à l'avant et l autre à l arriére.
La chasse joue alors le détecteur de couple de torsion.
Le guidon intègre ce couple.
la direction corrige la trajectoire en produisant une autre intégration.
Elle joue le rôle d amplificateur en déplaçant latéralement le point de contact au sol de la roue avant.
Dans ce mode l axe de la direction et le plan de la roue arrière oscillent en opposition de phase ,en roulis , autour du point de contact au sol..
---
On appelle:
K la constante de torsion du mode 1.
M le moment d inertie en rotation du mode.
m le moment d inertie du guidon (on suppose le rappel du guidon négligeable).
a le gain produit par la chasse et la vitesse.
x l angle de rotation associé au mode.( angle de l axe de la direction)
g l angle du guidon
y la translation au sol de la roue avant..( mouvement latéral).
---
y=a/p
m*g*p²=K(y+g-x)=M*x*p²
---
Ce qui donne une boucle fermée dont la transmitance en boucle ouverte est:
M/m*(1+a/p)*(1/(1+M/K*p²))
de forme donc:
A/p*(1+t*p)/(1+(p/w)²)
Ce qui est sûr c est que la phase peut passer à 180° et elle ne s'en prive pas.(270° ordre 3)
--
Le moindre amortisseur mis sur le guidon évite la mise en oscillation.
(un amortisseur n est pas un ressort de rappel il absorbe de l énergie si il y a mouvement mais ne donne aucune force à l arrêt.
ceci est interessant pour ne pas fausser la position de repos en ligne droite...))
---
Une direction balourdée peut produire un effet stabilisateur.
Un rappel par ressort aussi peut stabiliser( mais est difficile à régler pour ne pas fausser la position neutre.)))).
Un changement de gain de la boucle peut être obtenu de plusieurs façons.
En augmentant la chasse, la vitesse la raideur.on augmente le gain.
En augmentant le moment d inertie on baisse le gain.
ainsi des bagages à l arrière font apparaître un mode latent plus bas que celui à vide.
.......
Une petite modification d'un paramétre peut changer fortement le comportement de la boucle.
Le phénoméne est chaotique.
seul l amortissement donne des résultats prévisibles.
___
Je compléterai plutard les expériences faites.
Ceci est un premier jet sans engagement.
Merci
================================================ le 9 dec 2011
L effet gyoscopique simplifie les fonctions de transfert au vitesse élevées...ou pour de roues lourdes à vitesse moyennement élevées....
donc calculs à réditer prochainement........
================================================= le 26 dec 2011
Aprés réflexion l effet gyroscopique augmente le gain "a" précédent..
En effet l effet gyroscopique agit sur la direction de la même maniére qu la chasse.
Facile à constater en lançant la roue avant vélo suspendu...
Si on incline en rouli l ensemble du cadre la direction réagit dans le bon sens pour stabiliser la trajectoire .. donc comme la chasse.
La fonction de transfert due à l effet gyroscopique est plus simple que l effet de chasse 1/(1+t*p) avec t bien plus grand donc assimilable à un simple intégrateur.....
La forme des résultats est donc inchangée avec prise en compte de l effet gyroscopique.
La différence pratique est pourtant émorme car les fréquences des oscillation sont trés différentes.
Pour des petites roues l effet gyroscopique est moindre mais l inertie en rotation du guidon est plus faible et il y a compension des variations....
du moins partiellement.
Le voile des roues( avant mais aussi arrière) peut exiter , à une certaine vitesse, une fréquence ou le système est instable.
Si on lache le guidon l amplitude peut croître jusqu'à la ruine du système..

=================================================le 17 dec dec2011(double emploi à supprimer aprés mise à jour.....)
Retour sur l amortissement...
----
On voit souvent des stabilisations par ressort de rappel.surtout sur les "traction directe".
il y a 2 inconvénients à cette technique.
D abord le point neutre est toujours imparfait il y a toujours une tendance à tirer d un côté.
en plus on ajouter un terme oscillant dans les équations de stabilité.
en général comme les fréquences s élèvent ça se passe bien.
mais sur un cadre rigide on peut faire apparaître des oscillation plus dangeures n apparaîssant qu à grande vitesse.
---
Le vrai problème est d amortir par dissipation d énergie.
Le mieux est une force proportionnelle à la vitesse ...C.à.d : une visquosité.
Mais sans rappel proportionnel donc sans ressort....
---
J ai testé des élastiques de chambre à air.
ils produisent un rappel parasite qu on peut attenuer par une friction.
Mais surtout la matiére est trés absorbante.
pour s'en rendre compte il suffit de voir le rebondissement d une balle faîte avec ces caoutchoucs.
Un disposition qui donne de bons résultats est de fixer un bout de chambre à air en 2 points éloignes du guidon et de la faire frotter contre un point solidaire du cadre.Le résultat est garanti...





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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Dim 28 Aoû 2011, 23:06

Vous avez l'air costaud en aérodynamique (et autre aussi) et ce post est intéressant mais très difficile à suivre pour moi car trop technique. Mais continuez je prendrai ce que je peux.
Petite question simple : J'ai lu quelque part sur le forum qu'en VD, à 30 km/h on utilisait 80% de son effort pour lutter contre son propre vent ; est-ce exact et qu'en est-il à 10 et 20 km/h (vitesse plus facilement praticable pour moi et d'autres).
Quelqu'un a dit "il n'y a pas de questions idiotes, il n'y a que des gens qui se taisent et restent idiots".

__________________________________
Pour de belles balades à pied ou à VTT :
http://ladordognedevillagesenbarrages.e-monsite.com/
https://www.facebook.com/LaDordogneDeVillagesEnBarrages

Ouvrier, il te faut baisser la tête pour manger la soupe, certes, mais pas plus bas que la table.
En retraite on travaille 24h/24.....Bon, euh, souvent on passe 22 h à réfléchir!!!!!!!
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MessageSujet: Résistance à l air.   Lun 29 Aoû 2011, 09:08

Petite question simple : J'ai lu quelque part sur le forum qu'en VD, à 30 km/h on utilisait 80% de son effort pour lutter contre son propre vent ; est-ce exact et qu'en est-il à 10 et 20 km/h (vitesse plus facilement praticable pour moi et d'autres).
=======================================================================================

Bonjour,
La résistance à l air croît avec la vitesse, Alors que les frottements au sol sont constants.
Ainsi, aux faibles vitesses ,la force aérodynamique est négligeable.

A 30 km/heure effectivement la résistance totale à l'avancement est de 2,5 kgforce soit 25 Newtons
alors que la traînée sur l air est de 2kgforce .(On suppose la route horizontale et on néglige les pertes à la transmission.)
Donc le 80% est correct.
La force sur l air est obtenue facilement par la formule: 0,6xSCX x V x V (Vitesse en m/sec)
Dans ce cas 0,6 x 4,5 x 8,33 x 8,33 = 19,6 # 20 Newtons.
La force due au frottements sur le sol : 0,006 x Masse Mobile x 9.8
exemple .006 x 80 = 4,8 Newtons
---
A 10 km/h la force au sol reste 4,8 N (1/2 kgf) mais la résistance à l air est infime 2 N 2/7 soit environ 35%
à 20km/h 4,8 N la résistance à l air est de 4 N
---
donc à 10 km/h la résistance à l air est de 20% de l effort total
donc à 20 km/h la résistance à l air est de 36% de l effort total
donc à 30 km/h la résistance à l air est de 80% de l effort total.

Voilà si je peux vous être utile n hésitez pas.

PS:
J aime bien :vos post scriptum...
J ai testé moi même vos 4 remarques.




Dernière édition par cebd le Mar 31 Jan 2012, 20:21, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Lun 29 Aoû 2011, 12:00

jagut a écrit:
est-ce exact et qu'en est-il à 10 et 20 km/h
Kreuzotter est un outil assez fantastique qui va se faire un plaisir de répondre à ta question:
http://www.kreuzotter.de/english/espeed.htm

Mets toi en unités métriques; choisit ton vélo (MTB=VTT, hands on top= mains sur les freins en VD route, hands in the drops= mains dans les cocottes, pour le reste il y a des schémas), remplis les poids et taille, choisit ta vitesse et laisse la case de la puissance libre.
Lance le calcul, note le résultat de la puissance.
Change la valeur du vent: donne lui la même valeur que celle de la vitesse, mais négative
Relance le calcul.

Le premier résultat est la puissance à fournir tout compris pour avancer à la vitesse donnée. Le deuxième résultat est la puissance à fournir moins la puissance bouffée par la trainée.
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Lun 29 Aoû 2011, 22:59

Merci Sparv et cebd. je vais tester le site pour voir si ça démystifie un peu le sujet pour moi.
Les citations ne sont pas vraiment de moi, je les ai adaptées : la première d'une réflexion faite par un collègue à un cadrillon (jeune cadre frais moulu dont la première qualité n'est pas la modestie) qui pensait nous en mettre plein la vue avec ses diplômes. Autant dire qu'avec trente ans de métier il était plus logique de mettre en commun nos connaissances que de faire un cours magistral. La seconde trouvée sur un tract syndical. La troisième est signée.

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Ouvrier, il te faut baisser la tête pour manger la soupe, certes, mais pas plus bas que la table.
En retraite on travaille 24h/24.....Bon, euh, souvent on passe 22 h à réfléchir!!!!!!!
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MessageSujet: PARADOXE DE L ABAISSEMENT DU CENTRE DE GRAVITE.   Mar 30 Aoû 2011, 15:07

CHRONIQUE D UN BON SENS ORDINAIRE.
---
PARADOXE DE L ABAISSEMENT DU CENTRE DE GRAVITE.
---
On a coutume de dire on abaisse le centre de gravité c est plus stable...
Vrai pour un bon solide reposant sur 3 pattes.(comme un tricycle)
Qu en est il pour un balai ou un bâton en équilibre sur le bout de votre doigt.
Pour un jongleur qui maintient une échelle en équilibre sur sa tête.
Eh bien essayez. c est le contraire.(du moins tant que le centre de gravité reste au dessus du point d appui.)
Si vous prenez un règle de 30cm vous aurez du mal à la tenir en équilibre.Alors que le balai de 1,5mètre tient sans problème.
L équilibre est obtenu par le cerveau humain qui produit alors un servo mécanisme efficace ( d 'où le nom! pour rire !!!).
Pour un véhicule à deux roues c'est le même problème.
Le servo mécanisme qui tient le pendule inverse en équilibre est la direction via la chasse.
Si la chasse est nulle c est le cerveau humain qui remplace le détecteur de chute qu est la chasse et qui prend la décision de tourner le guidon à la manière de l équilibriste précédant.
Dans la vie courante les 2 modes cohabitent:
Il est rare qu un vélo se balade seul.et seulement dans un cirque les vélos ont une chasse nulle.
Donc sur un grand vélo droit l équilibriste à beaucoup plus de temps pour corriger ses erreurs que pour un enfant sur un petit vélo.
De même un vélo droit sera moins rapide à se coucher qu'un vélo horizontal surbaissé.
Dans le même ordre d idée les sacoches en position basses n'ont pas l effet stabilisateur qu on leur attribute.
---

Randonnée ordinaire....

tente + matelas + duvet 2.6kg sur le porte bagage.
nourriture pour 5 jours et objets lourds au centre. 2à3 kg
outils dans la sacoche avant 1 kg
materiel leger dans sac à dos 1 kg
velo 11kg

============================================================================

DEVISE PERSONNELLE : Il vaut mieux être nul que négatif.
Changer d'idée comme changer de chemise c'est une question d'hygiène. (pas de moi)
Conviction=Prison ( Nietzsche)


Dernière édition par cebd le Ven 11 Jan 2013, 17:08, édité 2 fois
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MessageSujet: Bilan énergétique des roues et des pneus   Mer 31 Aoû 2011, 18:51

Bilan énergétique des roues et des pneus
--
Une roue dissipe de l énergie .
On se propose de localiser les endroit où se passe cette transformation d énergie mécanique en chaleur.
Il y a 3 sortes de frottements:
---
La traînée aérodynamique de l'ensemble.
Les pertes par frottement sec au contact de 2 pièces différentes.
Les pertes internes par viscosité dans la matière.
---
La traînée aérodynamique est due au mouvement relatif /air frontal et au mouvement de rotation.
La traînée frontale est proportionnelle au maître couple : c à d la surface frontale:
f=.5*rho*S*cx*v².
En gros un pneu de 20mm roue de 700 à 10m/sec freine avec une force de 0,1N est consomme 1watt à 36km/h.
Un pneu de 40mm sur une roue de 20" consommera 1.4 watts.
Remarque:un pneu de diamètre 406 et de largeur de  20 x 700 / 406  =  35 mm aura la même traînée qu un pneu de 700x 20 et aura à peu prés les mêmes perte au sol à pression de gonflage identique....(les pertes au sol dépendent des 2 courbures du tore.voir +loin )
La jante profilée améliore de 50%.
les rayons consomment  10  à 20 fois moins.
---
Frottements secs
Pertes au contact des rayons < 0.1 watts.
Frottements de la gomme sur le sol:
La nature de la gomme module les pertes.
Les dessins peuvent améliorer le rendement ( petites calottes sphériques).
Les 2 rayons  de courbures du tores vont déterminer les déplacements entre pneu et sol au moment du contact.
Les roues d 700mm produisent évidemment des déformées plus favorables car plus proches d une surface réglée(le tore se rapproche d un cylindre.).
Pour produire un méplat sur une coque il faut la déformer.donc un point du pneu va rester en coïncidence avec le sol mais les autres vont déraper et ceci d autant plus que les courbures sont fortes .
Les dérapages sont plus importants à l arrière du pneu quand il quitte le sol.
Les pneus "carrés" ont un rayon de courbure transversale limitant la déformation.
Les pertes sont en partie alors reportées sur les flans .
Un pneu ballon consomme moins qu un pneu fin, s'ils sont gonflés à la même pression.Le pneu fin aura moins de traînée est sera plus léger.
Heureusement la pression limite d'un pneu d'épaisseur donnée est inversement proportionnelle à son diamètre.Donc à la limite de rupture de l'enveloppe les pneus fin ne sont pas trop mauvais.
Pour des pneu toriques la surface de contact avec le sol est proche d une ellipse dont l allongement est proportionnel à la racine carrée du rapport des  rayons du tore.
et dont la surface=poids/pression.
pour un pneu de 20"x1.6"  406x40 mm l ellipse est de 70x15mm environ suivant la charge.
Le 15 /40 donne une idée de la déformée....le cercle de diamètre 40 mm a un méplat de 15mm ...

...========== 16 juillet 2012
à l inverse si on veut comparer 2 neus il faut les gonfler à une pression inversement proportionnelle au produit des deux diamètres :
exemple un pneus de700*20 à 7 bars devra être comparé à un pneu de 406*40 gonflé à 7*700*20/406/40 = 6 bars

---
Frottements entre gomme et armature.
le manque de cohésion entre l'armature et la gomme peut produire des pertes.
---
Frottements interne dans la gomme.
les caoutchoucs utilisée pour les pneus sont peu élastiques,ils ont une forte viscosité.
Un balle faite en caoutchouc pur ou en polyuréthane rebondit de 70 à 85%
Une balle en gomme ne rebondirait que de 40 à 60%.
L énergie est dissipée par viscosité.
Les pertes apparaissent dans les parties déformées : la zone en contact avec le sol et les flans.
Pour un pneu "carré" les pertes  sur les flans sont plus importantes que sur un pneu toriques.et moins importantes sur le méplat au sol.
---
Ceci est un avis personnel incomplet.
Donc sans prétention, un simple pense bête en quelque sorte.


Dernière édition par cebd le Dim 15 Nov 2015, 10:53, édité 7 fois
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Mer 31 Aoû 2011, 19:30

super intéressant ta contribution !
parmi les pertes de frottement d'une roue il y a la nature de la chambre à air (latex, butyl), plus elle est élastique et fine et moins on aura de frottement.
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MessageSujet: RENDEMENT DES ROUES   Mer 31 Aoû 2011, 19:46

gluondufou::::
parmi les pertes de frottement d'une roue il y a la nature de la chambre à air (latex, butyl), plus elle est élastique et fine et moins on aura de frottement.
==================================================================================================
Exact j ai oublié
J ai dû oublier d autres point .
Merci beaucoup de m aider à compléter.
J ai négligé les pertes dans les matèriaux de fort module d élasticité car elle sont infimes.
Par contre on peut ajouter les siéges des rayons...en frottements secs .. puisque j ai noté ceux entre rayons....
.....
Tout ceci prend d'autant plus du sens pour les véhicules carénes quand il n y a plus rien à récupérer du coté aérodynamique.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vu sur wizzz.fr ce jour.......




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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Mer 31 Aoû 2011, 21:33

Bonsoir

Je viens de relire tout le post et petit à petit je comprends quelques trucs .
Sur ton véhicule tricycle tu parles d'une direction sans pompage , précise et stable grâce à un couplage pendulaire.
Ce type de véhicule testé par plusieurs d'entre nous sur le forum semble avoir des problèmes de direction .
Pourrais tu nous donner des détails sur cet aspect de ton véhicule.

Excusez moi de détourner la conversation mais cela me titille vraiment.

Encore merci pour toutes vos explications scientifico-mathématiques.

JEFF
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MessageSujet: tricycle à direction arrière.   Mer 31 Aoû 2011, 22:14

jeff a écrit:
BonsoirJe viens de relire tout le post et petit à petit je comprends quelques trucs .
Sur ton véhicule tricycle tu parles d'une direction sans pompage , précise et stable grâce à un couplage pendulaire.
Ce type de véhicule testé par plusieurs d'entre nous sur le forum semble avoir des problèmes de direction .
Pourrais tu nous donner des détails sur cet aspect de ton véhicule.
Excusez moi de détourner la conversation mais cela me titille vraiment.
Encore merci pour toutes vos explications scientifico-mathématiques.
JEFF :lrfanion:
===========================================================================================
Bonsoir et merci d accepter de lire mes bricolage simplistes,
---
J ai fait cet essai de tricycle en premier il y a plusieurs années 2 ou 3...
L idée de départ était de se rapprocher des couplages de planches à roulettes ou des speed sail.
Donc l'axe des roues était articulé et tournait autour d un axe incliné pour donner la direction.
J ai fait un grand nombre de variantes avec un axe virtuel: l essieu appuyant sur un plan incliné.
Dans tous les cas il y avait une raideur plus un amortissement obtenu pas des élastiques de chambres à air ligaturées en quantité suffisante.
Puis j' ai joué sur l' utilisation de l' inclinaison en la combinant à la direction.
Les cordes donnent alors les couplages.
Je vais prendre une photo de l'état final mais ce n est pas forcément le meilleur.
Car j'ai arrêté les expérimentation en pensant que ce n était pas intéressant.
Donc demain je ressortirai mon engin du grenier et je ferai des photos.
Il faut avouer que le braquage était limité par la raideur du rappel.
De plus la poutre de liaison en hêtre donnait une bonne suspension mais manquait d'inertie en torsion.
Donc les efforts violents sur les pédales produisaient un balancement de la roue avant.
Par contre à 36 ou 40 km/h la direction n'avait aucun vice.
Dés que je l'aurai remis en état je ferai des essais complémentaires et vous enverrai des photos.


Dernière édition par cebd le Jeu 23 Aoû 2012, 19:30, édité 4 fois
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MessageSujet: DETAILS DU TRICYCLE EXPERIMENTAL   Jeu 01 Sep 2011, 10:14

Bonjour,
---
Voici 3 photos de l engin brut.
Il n y a pas la mousse du siège.
Ce n'est qu une maquette pas un proto.
Il est destiné à expérimenter, donc modifié en permanence.
Il est dans l état de la dernière expérience qui permettait de rouler normalement.
Mais je ne suis pas sûr que ce soit la configuration la plus intéréssante.
Dés que je le pourrai je vais reprendre les essais.
Et je serai plus sérieux dans les notes à prendre.
Les idées me reviennent peu à peu mais je retrouverai tout cela petit à petit...
---
Au début les roues arrière étaient des 700mm.
Au passage à des 24" j ai fait des modifs géométriques importantes.
---
Le grand empâtement et la roue avant peu chargée fait patiner au démarrage.
Le levier de vitesse est au plancher.
La sangle verte actionne le frein central Mafac.
La direction est déportée pour ne pas exposer les doigts au bitume rugueux!!!!
---
Si question ? .. pas d hésitation....




Dernière édition par cebd le Sam 19 Jan 2013, 21:41, édité 2 fois
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MessageSujet: Tricyle rafistolé. Reprise des essais.   Jeu 01 Sep 2011, 20:22

Reprise des essais.
---
A force de lire des avis négatifs sur la direction arrière je me suis mis à douter de ma mémoire.
J'ai donc repris mon engin en bois, regonflé les pneus,et piste d'essai.
Dans l'état où j'ai retrouvé mon tricycle , il se comporte comme je m'en souvenais.
---
Essais sur vielle route en bitume.
Par vent latéral de 5 à 7 m/sec.
Pneus  de 24" sous gonflés un lisse l'autre cranté.
---
Vitesse environ 36 km/h. (10m/s).
Puissance environ 150Watts.
Pas de pompage dans la direction.
En réponse à un ébranlement sur la direction,l'amortissement du retour donne un mini rebond , donc trés stable.
Si les problèmes arrivent ce sera aprés 55 km/heure.mais encore jamais apparus.
---
Autres constatations:
Pertes importantes par les pneu de 24" , à changer.
Siège et dossier trop droit .Pertes par trainée importante sur la tête et le haut du corps.
Rayon de braquage de l'ordre de 6 mètres.
La poutre en hêtre a travaillé et s'est vrillée..
---
à faire:
Améliorer les roues arriére. pneu supportant la pression et lisses.passage en 20".
Incliner le dossier.
Tests de stabilité, en pente ,sans pédalage: à vitesse plus élévée.
Mesure du scx.
*******************************************************************************************************************************************************************************
============================================================================ 22 mars 2016
......................... Trajectoire pour le 200mDL
_________________________________________________________________________________________
Comme la ligne de début de chronométrage est un rayon du cercle de la piste ,,,le point de passage sur cette ligne change la longueur à parcourir.
Mais d'autre part la courbure de la trajectoire et la pente de la piste agissent sur la dérive du pneu sur le sol faisant perdre de la vitesse.
Pour savoir où entrer dans la zone de chronométrage il faut savoir si la perte de vitesse par la dérive compense le gain sur distance  à parcourir...
============================================================================ 22 mars 2016
.........................Mesure de la dérive des pneus soumis à une force  latérale.
________________________________________________________________________________________
On peut mesurer la décéleration dans un rond point en chronomètrant les passages sur 2 tours.
Je l'ai fait...
On peut aussi trouver une digue ou un canal où on peut rouler en dévers et mesurer la perte de hauteur en laissant rouler le Milan ,ou autre, de son plein grès.
Autre solution déja utilisée: produire une force latérale grâce à la traction d'une corde ancrée au sol , loin du véhicule, et mesurer l'angle d indifférence.
On repére les 2 positions où le mobile commence à avancer et à reculer.C'est le paramètre de rendement des chars à voile...
ATTENTION!!! cette méthode tend à étre rigoureuse pour des efforts modérés.
Pour des efforts importants il faut soit tenir compte de l angle de dérive qui porduit une translation latérale qui se cumule sur un aller retour.
soit utiliser 2 cordes , une de chaque côte , et alterner les tractions de manière à annuler la translation ...l'ordre des actions est important....!!!!
....
On peut définir un Crr transversal caractérisant le rendement comme le Crr normal.
Dans les deux cas le Crr est le rapport entre 2 accélérations appliquées à une masse.ou de 2 forces.
Pour le Crr classique dans le plan vertical on fait le rapport de l' acceleration de la pesanteur à  la décéleration horizontale du mobile.
Ce qui revient au rapport des forces et est égal à l'angle de frottement.
C'est la pente qui permet au mobile de commencer à avancer.
Pour le Crr transversal c'est le rapport de la force qui tend à faire avancer le Mobile à la force transversale.
Je l'ai mesurée rapidement sur le Milan avec les  pneus "One" à 10 bars sur du ciment.cette pente est de l'ordre de 2%...
Ainsi on peut prédire la perte de vitesse dans un vélodrome si on connait l inclinaison de la piste.
Exemple : à 5m/s/s latéral ça équivaut à monter une pente de 1%. donc pour 100 mètres parcourus à 72km/h ça produit une perte de vitesse 0,5m/s ( v*dv=g*h).
sur 200 m ça fait perdre 5 mètres !!!....
On doit pouvoir prédire le point d'entrée sur la ligne de chronométrage , en Milan ,du moins à 72 km/h....
============================================================================ 23 mars 2016
.........................Cipale    considératione trop statiques préalable .... inutiles pour la Cipale....
________________________________________________________________________________________
La hauteur de départ + hauteur correspondante à la pente du Crr de dérive produisent une accélération  qui donne une avance en concurrence avec la longueur du trajet
Le trajet pour un 200m  fait environ 210 m en partant d'en haut.
La hauteur totale précédante est de l ordre de 4 à 5 m
Pour une vitesse de 72km/h v*dv = g* h   dv= 40/20 = 2m/sec soit 10%  ...on est gagnant ..puisque les 10 m / 200 = 5%
...
Autre approche pédagogique....
...
à 20 m/s l'énergie cinétique est la même que pour 20m de hauteur.
si on dispose de 4m en plus la vitesse varie de la moitié de la variation relative de l 'énergie soit 4/20/2 = 10%
....ATTENTION ce qui précède est peut être valable pour un départ arrèté ...pas pour le 200 ni le km ni l heure !!!!!
================================================================
..............................................................................Cas de l'heure = régine continue.
____________________________________________________________________________________________________
Si la piste était plate= non relevée dans les virages , pour un Milan dont l'erre est gratuite la trajectoire de moindre force latérale pour les pneus est un cercle tangeant au point de corde et aux balustrades de la ligne droite.
C'est le grand cercle translaté de la largeur de la piste vers le centre du vélodrome.
Dans le cas d une piste inclinée la trajectoire optimale est celle ou la force d inertie fait un angle constant le plus faible avec la piste.
Donc dans le cône c est un cercle tangent au point de corde.
Dans la rampe montante c'est un cercle tangeant à la balustrade de la ligne droite et se racordant au cercle précédant.à l application au sol prés à cause de l élévation...
Dans la descente .....
...
à 20m/sec sur un rayon de 49m g=V²/R= 400/50=8m/s/s  la force d inertie est inclinée de 39° /verticale.
avec une piste inclinée à24° la force est inclinée de 15° / piste .
C'est cet angle qui va nous donner/ le crr latéral et la perte de hauteur en virage ( hauteur = energie )
à 24°
.....
On à , en première approximation, en concurrence 2 trajectoires simples: 2 hipodromes: la cordre , et celuide moindre courbure .
Ils différent en distance parcourue de "Largeur de la piste" * 2pi -4*largeurs de piste...
Engros 9*(pi-4)= 8.8 * 2.28 =20 mètres pour un tour complet...
or l'acceleration transversale varie peu entre les 2 cercles : (Rayon Exterieur / rayon intérieur)² soit (50/40)² =25/16...
Reste à savoir si la  variation pente due au Crr transversal ralentit la vitesse de façon à faire perdre 20mètres au tour ????
Par exemple avec un Ctrr = 2% :

à 15° = 0,25 rd on a un Crrt = 0,5% sur la grande courbe (le grand cercle) et 0,5 * 25/16 sur le petit, soit 0,78% en plus de pneu,
ça correspond à une variation de force de résistance à l avancement de 9N  sur le petit cercle ...soit 180watts à 20m/sec...
soit 260 m * 9N = 2440 joules perdus au tour ..
Le tour consomme à 72 km/h 320watts donc 25 sec * 320 watts = 8000joules....( pour Milan 070  110kg et duranos !!! )
si le Crrt est de 2% il faut passer sur le grand cercle !!!!
Il faut donc calculer le Crrt critique où il y a équivalence des 2 trajectoires , puis mesurer le vrai crrt avec plus de précision !!!!
============================
.........................................GÉNÉRALISATION
____________________________________________
On ne peut pas se contenter d approximation car la concurrence  (entre les pertes) est sévère.
Il faut traiter rigoureusement 2 cas intéressants à 50 et 60 km/h
La résistance au sol en virage incliné  d'angle a:
c=cos(a)
s=sin(a)
h=v²/r
f/m=crr*(  g*c+h*s) +crrt*(h*c+g*s)
On doit donc trouver la trajectoire qui consomme le moins pour le même temps au tour.
La vitesse vi= 50 vitesse intérieure
ve=vi*540/500
w=F*L
w=(.5*ro*SCx*v²+fsol précédant. ) *Longeur du trajet
ça a l'air bon ?
il ne manque que le crr transversal !!!
http://eric.cabrol.free.fr/DynamiqueVehicule/potentAdherence.html
http://eric.cabrol.free.fr/DynamiqueVehicule/modelesPneu.html
....Suite à épurer...
nouvelle approche de la friction anisotrope...
Cône de limite d'adhérance...
Dans le cas d'une friction isotrope la force d'un corps glissant sur le sol reste dans une cône de révolution d'angle double de l angle de frottement.
Dans le cas d'une roue, la force décrit un cone tordu.
Cela suppose que la direction de la force est indépendante de son module. c'est à dire si on double la charge verticale et transversale sur la roue ,la force est toujours sur le cône.
à prouver...
Si c est les cas alors le comportement de la roue   en presence d'une force transversale qcq est parfaitement déterminé.
Reste plus qu'à mesurer les points de ce cône .
.................................................APPROXIMATION POUR LA 6PALE
Le cône est proche de son plan tangent dans la zone utile pour la cipale....pas pour le char à cerf volant où la force normale est faible et la force tagentielle est très forte....!!!
Donc la formmule ci dessus est bonne...il ne reste plus qu'à trouver le CrrT???   ( w=(.5*ro*SCx*v²+fsol précédant. ) *Longeur du trajet  et f/m=crr*(  g*c+h*s) +crrt*|h*c-g*s|   )
Sa valeur obtenue par la méthode de la corde est de l 'ordre de 2%
Par la méthode du rond point :
Pour 130 m soit r=40m on a environ 29 - 25 km/h de temps de passage au tour...
....
Le Crrt = 0,03 pour nos Milan avec pneus bien gonflés.
Cette valeur est bonne et ne justifie pas de prendre des trajectoires amples en régime continu...
Déception car on pensait qu il y avait une trajectoire magique pour le Milan...
========================================================================24 avril 2016
-----------------------------------------Résumè pour papsy
___________________________________________________________________________________________________________________________
Exercice :
La perte d'énergie en virage dans un vélodrome justifie-t-elle de quitter la corde pour profiter de la diminution de la force centrifuge ?
Plus généralement : existe-t-il  des trajectoires optimales pour les 3 épreuves : KLM , 200DL; Heure...
On a mesuré le Crrt coefficient de résistance au roulement transversal.(peu de donnée dans notre recherche biblio).
On a fait ces mesures sur des ronds points de Valence et Toulouse dont nous avions mesuré la circonférence à la corde (au compteur ou avec l'Arduino).
Cebd tournait comme un fou en regardant le compteur.
Patrice y a cassé des rayons et roulé sur deux roues à la limite du chavirage, en tenant le bouton M/A de l'enregistreur Arduino. Nos mesures étaient cohérentes avec des pneus et des grains de bitumes proches.
Ce Crrt nous a permis de prédire l'énergie à fournir sur 2 trajectoires concurrentes :
- une à la corde ,
- l'autre sur des plus grands cercles dans les virages.
Pour les vitesses utiles la solution la meilleure en régime de croisière reste la corde...
Seulement pour le 200DL, il y a intérêt à s'approcher sur un grand cercle tangent au trajet le plus court sur la ligne d'entrée du 200m.
Décryptage : viser la corde en bas de la ligne de chrono en commençant son virage depuis les balustrades en retrait d'une largeur de piste du raccordement virage/ligne droite...(Patrice installera un cône : quand il va au KIDAM avec NP, ils ont toujours besoins de poser leur repère pour s'élancer : Cf. leur périple en tandem en 2011 ou 2012 ?)


===========================13 mai 2016
.............. position favirable sous le vent .... aspiration
____________________________________________________

'ai occulté un effet négatif de la proximité des Milans:
La trainée globale augmente.
Donc ,même si il y a aspiration du navire sous le vent il n'est pas sûr que le troisième VM reste derrière , si ce 3ième VM reste loin des 2 premiers...
Pour un record ,ce n'est pas sportif...
En plus je ne suis pas sûr que le virage produise une circulation autour des VM qui produise une légère portance propice à l'aspiration sous le vent....
j'y travaille encore....


Dernière édition par cebd le Ven 13 Mai 2016, 10:40, édité 31 fois
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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Jeu 01 Sep 2011, 22:17

Idea J'ai (enfin) (chez moi y a pas que le vélo qui est lent) compris le principe de la direction. Et j'ai une suggestion : si tu inverses roue avant et pédalier tu te retrouves avec la roue avant entre les jambe, ton engin est moins long et donc + d'adhérence et - de rayon de braquage. Par contre ça te fait + de boulot Embarassed

Peut-être quelqu'un reprendra l'idée ; pas moi pour l'instant, j'ai un autre chantier en cours et il faut pas que je me disperse.

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MessageSujet: Re: ExpErimentations_Simples   Aujourd'hui à 08:43

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