#arodynamics - Lähtökohtia

Esimerkki aerodynamiikan tärkeydestä tyypillisellä stetsonvakiolla CdA = 0,27 ja 5% muutoksella (huom. stetsonvakio= valistunut ja perusteltu hatusta vedetty arvio tyypillisestä arvosta):

Viitteellisessä esimerkissä ajaja haluaa saavuttaa 40km/h keskinopeuden ja tiedämme sen vaativan 275W keskitehoa täysin tasaisella, suoralla, tyynellä reitillä. Tuosta tehosta menee vähintään yli 85% pelkän ilmanvastuksen voittamiseen (ERO Sports). Mainittakoon, että luku voi olla jopa yli 90%. Kuten huomataan 5% parannuksella aerodynamiikassa pääsemme 0,6kmh kovempaa tai 11W pienempään tehon tarpeeseen. 

Mäet, mutkat ja niiden mukanaan tuomat nopeuden vaihtelut vaikuttavat tehon tarpeeseen vierintävastuksen kanssa, mutta niiden vaikutus kokonaisuuteen jää todella aerodynamiikan jalkoihin tasaisessa maastossa. Myös jarrutukset ja asennon hajoamiset ovat lopulta kokonaisuuteen vaikuttavia tekijöitä. 

Aerodynamiikka pyörän päällä tutkii siis ilman ja kuskin sekä pyörän vuorovaikutusta. Toisin sanoen, kuinka kuski 'läpäisee' ilmavirran. Moni tietää tuon maagisen lyhenteen, joka tunnetaan myös nimellä CdA. Nuo kolme kirjainta kuvaavat juuri tuota ilman läpäisevyyttä. CdA on yksinkertainen kertolasku, jossa ajajan otsapinta-ala (A) kerrotaan liukkaudella (ilmanvastuskertoimella, Cd).

Otsapinta-ala muokatusta valokuvasta

Otsapinta-ala ilmaistaan yleisimmin neliömetreinä, Se on se pinta, joka kohtaa ilmavirran – kuinka suuri möykky muodostuu ilmanvastukseksi. Se on mitä suurimmissa määrin suoraan kiinni koostasi, liikkuvuudestasi ja asennostasi, ja vähemmän varusteista. Sen kautta aerodynaamisuuden parantaminen on kokemukseni mukaan selkeämpää; kun ala pienenee – asento nopeutuu.

Tuo liukkauskerroin (Cd) on monimutkaisempi käsittää ja parantaa. On raportoitu, että tuo arvo sijoittuu 0,7 ympärille aika-ajoasennossa ja 0,9-1,1 ympärille maantiepyörällä otteesta riippuen. Se ilmaisee objektin käytöstä ilmavirrassa - kuinka sujuvasti ilma virtaa tuon möykyn yli, ohi ja ympäri. Karrikoidusti voimme verrata luotia ja arpakuutiota, joiden otsapinta-ala on sama. Ammu luoti ja arpakuutio samalla lähtönopeudella; kumpi lentää pidemmälle? Pyörälijän kohdalla asennon ”kompaktius ja luotimaisuus” pienentävät tuota kerrointa yhdessä sopivien varusteiden kanssa. Tähän vaikuttaa esim. missä kulmassa eri ruumiinosat kohtaavat ilman, asu, kypärä, kiekot ja muu materiaali?

Yleensä, kun subjektiivista CdA:ta testataan ns. jokamiehen työvälinein lopputuloksena nimenomaan on CdA. Tehtyjen muutosten vaikutusta on vaikea pilkkoa jomman kumman (A tai Cd) syyksi. Asentoa muuttamalla todennäköisesti tulee vaikuttaneeksi molempiin tekijöihin, mutta tuloksen ollessa entistä pienempi – onko sillä niin väliä kumpi paranee ja missä suhteessa? Tosin, jos tiedät otsapinta-alasi, tiedät myös kuinka liukas asentosi on.

Pähkinänkuoressa; mitä pienempään CdA-arvoon pääset sen vähemmän tarvitset tehoa samaan vauhtiin tai pääset samalla teholla kovempaa. On kuitenkin syytä muistaa, että CdA ei ole kaikki kaikessa, vaikka niin on helppo kuvitella. Siksi CdA:ta ei tule minimoida – mieluummin optimoida eli tähdätä parhaaseen mahdolliseen tehontuoton ja aerodynamiikan suhteeseen:

Kuskin minimoitu CdA on usein epämukava, tehoton ja epätaloudellinen. Ääripään hakeminen on kuitenkin hyväksi optimia etsittäessä. Optimointi on siis ”the way” ja se tarkoittaa aerondynamiikan, biomekaniikan ja fysiologian yhdistämistä. Tuo yhtälö ja balanssi taas on riippuvainen suorituksen kestosta: 10 tempo vaatii erilaista lähestymistä kuin täysmatka.

Ääripään metsästystä Liettuassa turvallisessa olosuhteessa.

Vielä sana CdA:sta:

Kun kuulet itsetestattuja CdA lukemia, ne ovat suhteellinen. Ei absoluuttinen, ei väärä, mutta suhteellinen. Absoluuttisen CdA:n saa varmimmin mitattua tuulitunnellissa, joka soveltuu hitaampiin nopeuksiin. Muut CdA-arvot ovat subjektiivisia arvioita: tehomittarin kalibraatiot vaihtelevat, vierintävastus vaihtuu ja perustuu arvioon, kaikki CdA:ta määrittelevät laskentametodit ovat arvioita. CdA:n kanssa kikkaillessa on tärkeää, että omat tulokset ovat toistettavia ja keskenään verrannollisia.

Okei, tämä oli tässä tällä erää. Toivottavasti sain havainnollistettua. :)

#arodynamics

Eräänä kauniina päivänä osallistuin Facebookissa keskusteluun liittyen ajoasentoon, aerodynamiikkaan ja muuhun siihen liittyvään. Viestejä meni ja tuli, kunnes tuttuni Marcus Lindqvist sen sanoi about näin: ”Anton, tiedät että n. 1% tämän foorumin lukijoista on enää samalla taajuudella?” Pysähdyin mietin, ja ymmärsin – ehkä. Varmasti Marcus karrikoi paljon. Samalla huomasin latovani itselleni tuttuja termejä niitä yhtään avaamatta - ei erityisen fiksua. Ehkä asiasta kannattaisi kirjoitella.

#arodynamics on tekstisarja aerodynamiikasta pyöräilyssä ja triathlonissa kerrottuna minun kokemastani, lukemastani ja havainnoistani. Haluan tuoda esiin asioita kiinnostuneille ja samalla tehdä asiaa lähestyttävämmäksi kaikille pyöräilyn ja triathlonin harrastajille. Kysyä saa ja pitää, kirjoituksen aiheita saa heitellä ja toivonkin sitä, mutta tässä on ajatusta mitä tuleman pitää (mutta varaan mahdollisuuden muutoksiin):

• Lähtökohdat
• Terminologiaa
• Asento (tämä voi ottaa parikin tekstiä)
• Varusteet (tosin, tämäkin voi ottaa pari tekstiö
• Asusteet (ei voi mitään; tämäkin voi ottaa pari tekstiä)
• Lukijoiden kysymyksiä (montako tämä ikinä ottaakaan?)

Pohjimmiltaan #arodynamics kulminoituun tähän yhtälöön:

Ref: R. Chung - Estimating CdA with Power Meter

”Aerodynamiikka on virtausmekaniikan osa-alue, joka tutkii ilman ja kiinteiden kappaleiden vuorovaikutusta niiden liikkuessa toistensa suhteen.” (Wikipedia)

Watch this space. #arodynamics

World Cup Levi, part 2

 So last time, I quite simply created some means for further discussion and out of pure interest as I find numbers intriguing when they have something to do with athletic performance. Now it is time to build a perspective to a run of slalom skiing. Lets just bear in mind that this is just a way to look at it. Still I want to maintain that all this is circumstantial and a subject for further discussion rather than concrete evidence for conclusions.

So, again we are working with the top 40 skiers' data for the reasons mentioned previously. Thereby, the mean time was 54,39 seconds. That number by itself may not be indicative of lot, when just thinking about it: a short time, less than a minute, only fraction of an hour and so on. However, it is a hell of a long time to work intensively through out – even too long in my opinion. So I guess what I am trying to say is that one doesn't win anything on the first gates.

To elaborate a bit on the last blog, I checked the correlation/relationship for the part I studied last time: Start to I2 and from I2-Finish. The time at each given split is correlated to the position at finish. As we can see, the performance on the latter part of Levi Black is far more important for the finish position:

However, I still wanted to split the last part in to two, which indicated that performance between I2 and I3 was far more important than the last bit of slope. It was the steep part as we know, but also at the latter part of the run. 

To the next thing. Pacing is term used for spreading and distributing the effort from start to finish, which is widely used in endurance and sprint sports. Yohan Blake, Jamaican sprinter, once described 200m sprint as an event requiring pacing and still the event is about 20s only. In this case, 400m sprint is more in the ballpark as far as the length goes for slalom and 400m is even more influenced by pacing.

Ask someone to run 400m, I don't think many will start flat out, I sure hope they don't. If they do, the last hundred is a hilarious to watch. That is because you die at the end, hopefully not literally. Now add the motor skills and we are at Levi. So, I'm saying that pacing could well play its part in alpine skiing, because one can't work flat out over a period of roughly 60 seconds. If you think differently, I dare to ask you to try.

Let's consider an example here from purposefully picked Swiss representatives from their position at each time split:

We have two skiers with negative splits, meaning a slower start and considerably stronger finish. Now I don't know personally any of these skiers, but I don't think the differences in their abilities aren't that apparent. Now a bit more theory and guesswork: Yule and Aerni started ”more relaxed” or probably didn't ”kill” the start. Thus they saved a bit of energy (ATP) to the end. Because during those 54,39s on averge, a skier does certainly use all of their anaerobic capacity after which they start switching to aerobic supply. The aerobic supply is slower and it most likely makes the end of the run slower.

The message here is somewhat confusing maybe. Is it worth smashing it up from the start? Maybe not. Is it worth being smart at the start and spreading the effort? Maybe yes. Could be the pacing be the make or brake at Levi? Oh well, if I only knew for a fact; but here is the TOP 20 at each splits.

Notably, we then have Mr. Hirscher being at the top crop anywhere, anytime. The whole package kind of guy.

My preliminary analysis from the recent Audi FIS World Cup, Levi

...because, after watching the race on my couch, I thought there might be something odd to be found from the results.

…and only preliminary, because I think there could still be more in the available data.

Anyway, I have the couch time at the moment, because of the (evident) tendonitis and consequently extra spare time. So, I typed some of the 1^st run data to my excel and played around a little bit.

I was delighted to watch my old friends skiing today and even more so, impressed by Joonas and Jens blasting the upper part of Levi Black. Evidently pretty damn fast skiing, but we'll come to this a little later.

So far I've only ran some basic calculations between skiers and nations. I decided to go with the top 40 an exclude solo nation representatives - namely Ryding, Kryzl and Khorosilov and just figured out some average nation rankings for the 1^st run. Levi Black is said to be one of the easier slopes in World Cup circus and it certainly has some features for analysis. It is quite simple in terms of shape: flat – steep – flat. More importantly the people at Levi are apparently the best in business, when it comes to the art of slope preparation. In other words, they inject the slope just right with water to make it icy, but in perfect balance, to hold for the whole competition. The difference between bibs is subtle, but arguably of course not negligent. However, the slope conditions at Levi even things up and the differences aren't huge.

A background note: Whilst I skied almost ten years ago, I can remember myself and my friends watching our Swedish and Norwegian compatriots just flying through the flatter parts of the slope. They knew how to 'run' across the plains. Apparently, things have changed. Today the Finnish skiers ousted our Nordic compatriots on the upper part of Levi Black.

So, from the first run results for the top 40 as national averages (2 or more skiers, n=37)presented as Total time, Start to Interval 2 (i.e. The upper flat) and Interval 2 to Finish (i.e. The steep).

One more thing:

Even though our guys rocked the upper flat, we lost considerable amount of time from Interval 3 to the finish line, which consisted of bit of steep and flat. That loss could be a result of few factors. Is it due to a crucial mistake, or maybe something to do with the energy systems or concentration. I can't say, but only think of probable answers. Anyhow mastering the first flats and declining at the last is an opportunity. The sheer 'flat flying' skill did not disappear at the steep.

These stats aren't to be taken too seriously, but maybe goes to raise interest in general.

To conduct a proper analysis of flats, I'd need to go through the videos, time each skier separately and not bluntly use official splits. As it is, I haven't included a video analysis of every performance to account for mistakes made, but as far as I remember – it is part of the sport. Analysing performance and split times in ski racing could yield insight and has therefore a potential for marginal gains.

Whilst I haven't done anything but some averages, I want to bring this babble to a conclusion. Being within two tenths from second round is good, very good indeed. There are great things to come as the season gets bit further, I believe. I keep watching you guys ;)