Bisiklet yarışlarında yarışçılara etki eden kuvvetler nelerdir?
AERODİNAMİĞE GİRİŞ VE SÜRTÜNME KAYIPLARI
Aerodinamik; bisiklet sürüşünde çok büyük bir etkiye sahiptir. Bisiklet aerodinamiğinin, sürücünün bisiklet üzerindeki yerleşiminden, bisikletin nasıl dizayn edildiğine kadar çok çeşitli etkileri vardır. Sürüş araştırmacıları, halen daha, az rüzgar direncine maruz kalacak, yüksek aerodinamik özelliklere sahip bir bisiklet yaratmak için uğraşıyorlar. Son zamanlarda karbon-fiber kafes yapılı Superbike II adındaki bisikletler göz önündedir [2].
Sürücü havanın içerisinden hareket ederken kendi arkasında türbülanslı bir iz akımı üretir. Bu da girdap oluşumuna neden olur. Girdaplar sürücünün arkasında kalan ve sürücü ile birlikte hareket eden bir rüzgar alanı ve düşük basınç alanı meydana getirir. Bir bisiklet sürücüsünü takip ederken, arkasında kalan rüzgar içinde ilerleyebilirseniz, bu sürücüler için %40’a varan bir kazanç oluşturacaktır ve rüzgar direnci sürekli azalma eğiliminde olacaktır. Çünkü düşük basınç sizi ileri doğru hareket ettirir ve girdaplar sizi ileri doğru iter [3].
Bisiklet ve sürücüsü ilerlerken, hıza bağlı olarak havanın direncine karşı gittikçe artan bir güç harcamak zorunda kalacaklardır (Bkz.Şekil 2) [4]. Bu güç, bisikletin ve sürücüsünün, hava ile temas yüzeyleri arasında oluşturduğu sürtünme kuvveti için gereklidir. [5]
Bisiklette akışa paralel ve dik olmak üzere iki farklı parça vardır. Akışa elverişli gövdeler bir balık sırtı görünümündedir ve akım çizgileri parçanın etrafından pürüzsüzce akarlar. Dik şekilli parçaları ise bir tuğlanın şekline benzetebiliriz ve akım çizgileri parça üzerinde bir yön değişimi meydana geldiğinde kırılarak ilerler. Bu iki tip parça üzerindeki en büyük farklılık, elverişli parçalarda kayıpların olduğu bölgelerin, sınır tabaka içerisinde meydana gelmesi ve akışın sürekli ince kalmasıdır. Diğerlerinde ise, kuvvetli girdaplar oluşur ve akış mekanik enerji tüketen ve bu suretle sürüklemeyi artıran bir akış şeklini alır.
AERODİNAMİK YARIŞ BİSİKLETLERİ
Literatürde genellikle performansa eşlik eden etkiler ve düşük sürükleme özellikleri incelenmektedir. Bütün hızlı araçlarda olduğu gibi orta hızlı araçlarda da rüzgar basıncı dengeyi sağlamak açısından dikkate alınmalıdır. Fakat bu durum otomobil gibi dengelenmiş motorlu araçlarla karşılaştırıldığında çok karmaşık bir durum ortaya çıkarmaktadır. Aşağıda bisikletlere aerodinamik yapı kazandırmak amacıyla karşılaşılan problemlerden bazılarına değinilmekte ve bazı çözüm önerileri sunulmaktadır.
Sürükleme
Sürükleme hava içerisindeki bisikletin hareketini süratle önlemeye çalışan bir kuvvettir. Bu yüzden geniş etkili alanlar büyük sürükleme kuvvetlerini doğuracaktır. Bunu engellemek sadece akışa elverişli şekillerle mümkün olmaktadır, aynen klasik gözyaşı damlası gibi. Böyle bir durumda akış laminar olarak adlandırılır. Pratikte akış genellikle türbülanslıdır, girdaplar bisiklet üzerindeki ani şekil değişimlerinin neden olduğu havanın düzensizliğinden kaynaklanır. Bisikletin boyut, şekil ve hızı iz akışının boyutunu etkileyen önemli faktörlerden biridir. Şekil 3’de görüldüğü gibi şeklin ön kısmı etrafında düzgünce dolaşan hava akımı düşük sürükleme üretecektir [6].
image003
Bisiklet üzerinde hava direncinden dolayı hıza bağlı olarak artan güç grafiği [4]. Sürücünün giysileri yüzey sürtünmesini azaltmada büyük bir rol oynar. Neredeyse bütün profesyonel yarış sürücüleri kendilerini sıkıca saran sentetik giysiler ve sürtünmeyi direkt olarak azaltan deri elbiseler giyerler. Bunun yanında, bisiklet kaskı da aerodinamik sürüklemeyi %2 civarında azaltmaktadır. Gerçekten de modern aerodinamik kasklar saçı olmayan bir sürücüden çok daha düşük sürüklemeye neden olmaktadır [5].
image005
Şekil 3. (a) İyi bir aerodinamik şekil üzerindeki laminar akış, (b) Kötü bir aerodinamik şekil üzerinde meydana gelen türbülanslı akış, (c) Arka kısımlardaki çok dik açılar ayrılmaya ve sürüklemenin artmasına sebep olmaktadır [6]
