No meu pescoço, existem algumas descidas de montanhas bastante substanciais: digamos 600 metros verticalmente com média de 7% de grau, com muitas curvas e outros obstáculos, como buracos. Normalmente, a superfície é de asfalto de qualidade razoável; Eu tenho uma bicicleta de turismo.

Estou curioso para saber se existem técnicas ou dispositivos para moderar minha velocidade, a fim de diminuir a necessidade de frenagem (por exemplo, em um carro, é possível reduzir a marcha).

Como um cálculo de volta ao envelope, considere um sistema de ciclista / bicicleta de 110 kg que desce 7% a 50 km / hora, ou cerca de 13 metros / segundo. Devido ao grau, para cada 13m horizontal, ele desce 0,91m na vertical; portanto, a cada segundo, a energia potencial de uma massa de 110 kg com queda de 0,91 m é adicionada ao sistema bike & rider e deve ser removida para não acelerar. Essa energia potencial ( U = mgh ) é de aproximadamente 980 joules; ou seja, o ciclista deve dissipar cerca de 1kW para não acelerar.

Isso me surpreende; parece que muita energia está sendo despejada no meio ambiente. Mas está em pé de igualdade com o que pode ser produzido pelos pilotos para atingir velocidades semelhantes no plano.

O que eu não sei calcular é quanta energia é consumida pelo arrasto de ar, atrito mecânico na bicicleta, resistência ao rolamento, etc., para saber realmente o que mais um dispositivo de desaceleração precisaria consumir.

Uma coisa que pensei foi em um hub de dínamo; mas esses parecem consumir menos de 5 watts, o que não faria diferença real.

(Devo acrescentar que sei que não devo frear continuamente até o fim. Minha pergunta é se há outras coisas que posso fazer ou acrescentar à bicicleta para diminuir a velocidade.)

Há duas partes na sua pergunta e duas respostas. A primeira parte da sua pergunta é se existem dispositivos para moderar a velocidade nas descidas. Esse é um problema comum em bicicletas tandem (e ocasionalmente em bicicletas projetadas para turnês carregadas). Muitos hubs traseiros específicos para tandem têm um lado esquerdo rosqueado no qual pode ser montado um "freio de arrasto". Normalmente, um freio a tambor, eles podem ser ajustados para uma pequena quantidade de arrasto; os freios da jante são retidos como o freio primário para parar. A vantagem do freio a tambor é que ele está longe do aro (já que o aquecimento excessivo no aro pode ter consequências terríveis para o tubo ou o pneu) e eles têm uma alta capacidade de aquecimento. Embora não seja mais fabricado, o venerável e venerado freio a tambor Arai Tandem foi um exemplo disso.

Sua segunda pergunta é sobre como estimar a demanda de arrasto em uma bicicleta. Esse é um problema bem compreendido, embora talvez menos conhecido, e é discutido na Seção 2 da Ciência de Ciclismo de Wilson e Papadopoulos.. Como você supôs, o componente de energia potencial precisa ser compensado pelo arrasto em outro lugar: seja por resistência aerodinâmica, frenagem ou resistência ao rolamento. A velocidade terminal é alcançada no ponto em que a perda de energia potencial equilibra exatamente as forças de arrasto geradas em outro local. O coeficiente de resistência ao rolamento (Crr) é escalado exatamente como a inclinação, portanto, uma mudança na inclinação de 1% é exatamente como uma mudança no Crr de 0,01. Infelizmente, para esse fim, você não poderá confiar muito no Crr para obter um arrasto extra apreciável - geralmente, o Crr varia de cerca de 0,004 a talvez 0,01. Assim, embora, no sentido teórico, você deva levar em consideração a resistência ao rolamento, na prática, ela dissipa pouca energia para importar. Esvaziar os pneus para aumentar a CRr em uma descida sinuosa não é apenas insuficiente, é uma má ideia.

O arrasto aerodinâmico é mais facilmente manipulável, mas também tem eficácia limitada. A área de arrasto (normalmente indicada pelo produto da área de superfície frontal, A e o coeficiente de arrasto aerodinâmico, Cd) para um ciclista típico em uma bicicleta de estrada típica varia de cerca de 0,3 metros quadrados (aproximadamente 3 pés quadrados) até talvez 0,5 metro quadrado ou superior. A força de arrasto aerodinâmica varia com o quadrado da velocidade do ar (já que a força varia com o quadrado da velocidade do ar, a força necessária para superar essa força varia com o cubo de velocidade). algum CdA; no entanto, raramente mais de ~ 0,2 metros quadrados.

Isso deixa a frenagem, ou seja, a conversão da energia potencial por meios cinéticos em calor e o local para o freio de arrasto, conforme descrito acima.

Você não diz em que tipo de bicicleta está, mas há algumas coisas simples que ajudarão.

1. Sentar-se e colocar o corpo o mais largo possível adicionará uma quantidade significativa de resistência. Você também pode usar uma jaqueta e descompactá-la 7/8, para que pegue o vento.
2. Abaixe ligeiramente a pressão dos pneus. Não fique tão baixo que perca a estabilidade, mas a resistência ao rolamento entre 105psi e 120psi fará a diferença
3. Encontre pneus com alta resistência ao rolamento. Existem várias fontes para esses dados com base no seu tipo de bicicleta.
4. Não está diretamente relacionado, mas certifique-se de usar pastilhas e jantes / rotores adequados. Alguns se saem melhor com decantação longa do que outros.

Também existem comentários óbvios, como aprender a descer em alta velocidade ou mudar para uma bicicleta mais lenta.

Algumas bicicletas elétricas têm frenagem regenerativa . Essa é a única coisa em que consigo pensar que chega perto de responder à sua pergunta.

Teoricamente, você poderia usar algo como um para-quedas para diminuir a velocidade, mas isso criaria muitos problemas (ventos laterais, rampa se enrolando na roda traseira, tendo que retraí-la quando não precisar mais dela, etc.).

Se você está pedindo um DISPOSITIVO para controlar a velocidade, alguns tandems (bicicletas de dois lugares) têm um sistema de freio dedicado chamado "Travão de Travão". Na página Sheldon Brown sobre freios em tandem:

Freio de arrasto com controle de fricção

O sistema mais comum e mais satisfatório é configurar os freios do aro, um para cada alavanca de freio convencional, e operar o freio do cubo por um câmbio de desviador do tipo fricção. Pode ser um "Barcon", um manípulo de polegar do tipo mountain bike ou um manípulo de comando do Sun Tour.

Um shifter do tipo fricção permite ao capitão acionar o freio do cubo para aplicar a quantidade desejada de arrasto, mesmo depois de deixar o controle do freio do cubo. o capitão usa as duas mãos nos freios da jante para modular a velocidade da bicicleta e parar se for necessário.

Embora a estratégia mais direta seja usar uma roda traseira com aro + freio de cubo, uma para a alavanca do guidão e outra para o câmbio de fricção, existem alguns hubs dedicados para usar como travões de arrasto (embora provavelmente sejam pesados ​​e difíceis encontrar). Um modelo que encontrei no Google é o Arai Drum Brake (fora de produção).

Nunca ouvi falar de um dispositivo pronto para fazer o que você deseja. A única coisa que consigo pensar é obter o ventilador ou o dispositivo de resistência magnética de um suporte ou rolos de treinamento e, de alguma forma, conectá-lo de uma maneira que possa ser ligado e desligado. Ou melhor ainda, obter um equipamento como o usado em algumas bicicletas ergométricas, onde há um volante de alumínio com um eletroímã disposto ao lado, de modo que a resistência aumente à medida que o campo magnético aumenta. (Em teoria, um aro de alumínio profundo poderia ser usado em vez do volante.)

Mas você teria que recuperar peças de algum lugar para fazer uma dessas coisas e, em seguida, fazer algum trabalho de oficina.

Caso contrário, provavelmente a melhor solução para o seu caso é uma bicicleta com freio a disco.

Você pode construir ou comprar uma rampa drogue. Ele não precisa pesar muito, sendo menos de um metro quadrado de nylon ripstop e alguns metros de corda fina. Pode até ser legal fazê-lo, dependendo de como o seu país redija as leis de "veículo sem motor a vela" (ou se essa lei existe). Eu estaria inclinado a fazê-lo arrancar, anexando-o ao meu corpo com velcro.

Eu fiz o oposto e usei uma pequena porta de para-sol / tenda como vela quando eu estava com um forte vento de cauda e estava subindo minha bicicleta de turismo. Funcionou de maneira perturbadora, pois tive que mover o acessório principal do cinto da mochila para o espigão, pois estava ameaçando me catapultar sobre o guidão (a bicicleta era bastante pesada).

Como freio, sugiro uma rampa de arrasto de estilo cruzado, pois é fácil de fabricar e mais estável do que uma rampa redonda ou retangular (os retângulos são mais controláveis, mas a menos que você esteja acostumado a parasailing ou kitesurf, a curva de aprendizado é íngreme).

O principal problema que vejo é que as montanhas costumam ter vento, e especificamente o vento pode variar drasticamente em curtas distâncias. Por exemplo, se você sair em volta de uma cordilheira, poderá passar do ar parado atrás da cordilheira para o vento comprimido na face exposta, e a mudança no arrasto de uma calha será dramática. Nesse caso, você precisa decidir se deseja soltar a rampa no para-brisa do carro que está seguindo você ou se abrandar repentinamente diante dele. Qualquer um pode ser embaraçoso.

Você sempre pode pegar um equipamento fixo e usar as pernas para desacelerar. Voltar para a montanha apresentaria um problema completamente diferente. Embora com a relação de transmissão correta, provavelmente seria possível subir e descer a montanha em uma marcha fixa.

Talvez use freios de disco, não freios de aro, se o aquecimento for um problema.

Estou acostumado com a ideia de que as pessoas colocam cerca de 1 KW no ambiente apenas existindo; Não sei ao certo qual é o problema: perder um KW extra ao descer.