tr?id=505297656647165&ev=PageView&noscript=1 Aerodynamika kasków motocyklowych

Aerodynamika kasków motocyklowych

Autor: Lovtza 2005.05.30, 00:12 Drukuj
arai test

kw Zobacz film z testu porównawczego kasków w tunelu aerodynamicznym (4,78Mb)

O tym, jak istotny wpływ na użytkowanie kasku motocyklowego mają jego parametry aerodynamiczne, dowiadujemy się zazwyczaj po kilku godzinach spędzonych za sterami motocykla.

Ból w karku, ból głowy i popękane bębenki uszne mogą wskazywać, że najwyższa pora na upgrade naszego podstawowego wyposażenia ochronnego, jakim jest motocyklowa skorupa. Problem ten dotyczy w szczególnym stopniu motocyklistów poruszających się na bardzo szybkich motocyklach sportowych, gdzie obcowanie z bardzo dużymi siłami aerodynamicznymi jest codziennością. Jedynym sposobem empirycznego sprawdzenia jakości zastosowanych w kasku motocyklowym rozwiązań technicznych jest przetestowanie go w tunelu aerodynamicznym.

Aby przekonać się jak aerodynamika kasku wpływa na jego właściwości użytkowe sięgnęliśmy po badania przeprowadzone przez włoską firmę Modutech w laboratorium “Leonardo da Vinci”. Specjaliści ze słonecznego Bari przeprowadzili ten test na zlecenie firmy Arai w celach szkoleniowo porównawczych. Co można dowiedzieć się z wyników ich pracy? Postaramy się wam to przybliżyć w poniższym artykule.

Współczynnik oporu powietrza to jeden z najbardziej istotnych parametrów kasku. Choć w pierwszej chwili mogłoby się wydawać, że w przypadku każdego kasku wygląda to podobnie, to wyniki badań zdecydowanie temu przeczą. Na wynik końcowy wyrażany współczynnikiem Cx składa się wiele detali takich jak konstrukcja systemu wentylacji, sposób mocowania wizjera, powierzchnia czołowa kasku oraz, rzecz jasna, samo ukształtowanie skorupy kasku.

Kask w przypadku większości motocykli jest wystawiony bezpośrednio na działanie pędu powietrza opływającego motocykl i motocyklistę. Ogromne znacznie ma zatem siła, jaką mięśnie szyi muszą wygenerować na przeciwstawienie się naporowi wiatru. Im bardziej opływowy kask, tym mniejsze zmęczenie mięśni utrzymujących głowę w pionie.

tabela1
Tab1. Porównanie powierzchni czołowych kasków (Modutech Srl, 2004)

tabela2
Tab 2. Współczynnik Cx przy zamkniętym systemie wentylacji

tabela3
Tab 3. Współczynnik Cx przy zamkniętym systemie wentylacji

Już pobieżna analiza (Tab 1 i Tab 2) nie pozostawia wątpliwości co do faktu, iż przy otwartych chwytach powietrza systemów wentylacyjnych opór powietrza wymiernie rośnie. Mając już określony Cx możemy określić opór jaki kask stawia powietrzu (Tab 3).

tabela4
Tab 4. Porównanie oporu stawianego powietrzu przez kaski

Hałas

Hałas generowany w czasie jazdy przez pęd powietrza, podobnie jak opór, jest wynikiem sposobu w jaki powietrze opływa kask. Kupując kask musimy liczyć się z tym, że wszystkie dodatkowe chwyty powietrza oraz wloty będą przyczyną szumu. Na wykresie (Tab 5) przedstawiono czułość ludzkiego ucha na dzięki o charakterze ciągłym. Częstotliwości pomiędzy 1 a 3,5 KHz są bardzo stresujące dla ludzkiego aparatu słuchowego.

tabela5
Tab 5. Czułość ludzkiego ucha

Poziom hałasu (dB)
Prędkość m/s
Arai RX7RR5
Dainese Airst.
BMW Sportint
AGV TiTech
X-lite X801
SchuberthS1
Shark RSR
Shoei Xr1000
5
107,75
105,21
110,23
107,3
107,81
108,3
105,23
105,6
9
106,31
104,42
110,56
107,7
108,35
107,6
106,52
105,7
13
108,01
106,02
112,12
109
109,3
108,8
108,15
107,4
16
109,76
107,93
114,36
110
110,06
109,3
108,33
109,1
19
110,75
109,28
115,04
111,6
110,84
110,5
110,36
109,7
23
113,59
110,48
118,25
112,5
113,25
111,2
111,36
111,2
26
113,47
111,96
117,7
113,1
113,44
111,3
111,82
112,4
29
114,54
112,37
118,78
114
113,62
113,6
112,05
112,6
31
114,53
113,28
119,06
114,9
114,75
114,4
112,25
112,6
34
114,8
112,9
119,08
114,9
114,45
115,5
112,91
113,4
37
116,01
114,44
119,69
115,8
115,81
116
114,46
114
39
115,82
114,16
119,96
115,4
115,74
116,3
114,9
115,5
42
115,98
113,67
119,79
115,8
115,51
117,5
116,1
114,5
45
115,84
114,67
120,27
116,2
115,87
116,4
115,99
114,9

Tab 6. Hałas w testowanych kaskach w dB.

Dłuższe wystawienie na działanie hałasu prowadzi do bardzo szybkiego i głębokiego zmęczenia organizmu i bólu głowy. O ile w przypadku kasków wyścigowych poziom hałasu ma mniejsze znaczenie, to w przypadku kasków używanych do turystyki będzie to jedno z ważniejszych kryteriów wyboru.

Zastosowanie motocyklowej kominiarki znacznie wycisza hałasy dobiegające do uszu kierowcy. Jeszcze lepsze skutki daje zastosowanie, dostępnych w każdej aptece, stoperów do uszu. Takie rozwiązanie ma jednak swoje wady, gdyż odcina nas do większości dźwięków dobiegających z otoczenia, w tym także sygnałów ostrzegawczych.

Drgania

Zaburzenia przepływu wokół kasku mogą prowadzić do dokuczliwych wibracji odbieranych przez kierowcę jako „trzepotanie głową”. Zjawisko to dotyczy wszystkich kasków, jednak w niektórych ujawnia się ono przy większych prędkościach, a w innych uwidacznia się już przy niższych. Czasem zjawisko może być potęgowane przed ukształtowanie owiewek i szyb motocykla. Poniższe zestawienie (Tab. 7) przedstawia zależność częstotliwości drgań w zależności od prędkości przepływ powietrza wokół kasku. Uwagę zwraca spore zróżnicowanie wyników pomiędzy poszczególnymi producentami, znacznie większe niż w przypadku takich parametrów jak poziom hałasu, czy też stawiany powietrzu opór aerodynamiczny.

Model
Drgania przy 20 m/s (Hz)
Drgania przy at 40 m/s (Hz)
Drgania przy 60 m/s (Hz)
Arai Quantum E
20,3
26,9
29,7
Arai Quantum I
19,3
25
28,5
Arai Quantum M
20,2
24,3
25,8
Arai RX7RR4
24,5
28,7
31,1
Arai RX7 2002
24,3
28,2
30,4
Arai RX7 Corsair
24,4
28,1
30,7
Dainese Ergon
17,2
20,2
26,8
Shoei X8R SP
12,1
15,3
18,2
Arai GP5
14,5
18,0
-
Arai GP5 rear mod.
14,4
18,1
-
Arai GP5K
11,2
12,1
-
Arai GP5K with ears
24,1
29,1
-
Arai SK5
10,8
12,9
-
Arai SK5 with ears
21,7
26,7
-
Shoei X4
7,9
8,8
10,4
Bieffe Grand prix
4,3
5,1
5,9
Arai SZ/f
4,8
8,6
9,2
Arai Tour X
12,9
16,6
20,1
AGV TiTech
20,1
21,7
17,4
Arai SV
18,8
20,5
22
Lazer Fibertech
10,0
11,2
12,0
Suomy Spec 1R
9,9
10,7
11
Schuberth S1
4,2
5,5
4,5
Roof Diversion
14,4
15,9
16,2
Shark RSR
8,2
10,1
11,1
Dainese Airstream
34,2
38,1
42,5
Shoei XR1000
42,2
45,6
46,5

Tab 7. Częstotliwości drgań kasków w zależności do prędkości przepływu powietrza.

Wentylacja

Jak bardzo ważna jest skuteczna wentylacja kasku wie każdy, kto choć raz miał go na głowie. Zapewnienie odpowiedniej cyrkulacji powietrza nie tylko zapobiega parowaniu wizjera, ale zapobiega też poceniu się głowy i poprawia komfort w czasie jazdy. Współczesne kaski mają bardzo zróżnicowaną budowę systemów wentylacji. Rozbudowany układ, wyposażony w wiele wlotów i wylotów będzie działał bardzo skuteczniej, ale jednocześnie będzie bardzo głośny. System mniej rozbudowany będzie cichszy, ale mniej skuteczny. Znalezienie kompromisu pomiędzy tymi sprzecznymi cechami jest sprawą trudną i zależną od osobistych preferencji motocyklisty.

Prędkość (km/h)
25
50
75
100
125
150
175
200
Wlot szczękowy
1,61
2,43
4,33
5,29
6,21
7,26
8,19
9,01
Wloty przednie
1,81
3,33
5,44
6,31
6,85
7,01
7,74
8,02
Wloty górne (suma)
0,61
1,26
2,22
3,71
4,23
4,88
5,34
5,91
Wyloty górne (suma)
-1,65
-1,98
-2,87
-3,54
-3,99
-4,77
-5,12
-5,31
Centralny górny wylot
-0,12
-0,21
-0,6
-0,64
-0,69
-0,71
-0,68
-0,67

Tab 8. Sprawność systemu wentylacji na przykładzie kasku Arai RX7 CORSAIR (m3/min).

Temperatura

W czasie jazdy motocyklem kask to jedyna ochrona naszej głowy, nie tylko przed urazami mechanicznymi, ale też przed wychłodzeniem. Ma to szczególne znaczenie w czasie jazdy w niższych temperaturach, gdzie często nawet zastosowanie kominiarki nie zapobiega wychłodzeniu.

temperatura

Waga kasku

Masa skorupy nie wpływa bezpośrednio na aerodynamikę samego kasku, ale jej ukształtowanie jest wynikiem możliwości stosowanych materiałów. Aby uzyskać formy skorup zapewniające dobrą aerodynamikę kasku producenci zmuszeni są szukać lekkich i wytrzymałych tworzyw. Jeszcze nie tak dawno konstruktorzy dążyli do minimalizacji wagi kasków, tak aby głowa była jak najmniej obciążona masą w czasie ewentualnej kolizji i codziennej eksploatacji.

Wyniki wielu doświadczeń i życie wskazuje jednak na to, że wagi kasku nie należy obniżać w nieskończoność. Ciężar kasku wpływa bezpośrednio na bezwładność całego układu głowa-kask, przez co w bardzo lekkiej skorupie głowa motocyklisty jest narażona na znacznie większe przeciążenia w czasie kolizji. Dziś za optymalną uznaje się wagę kasku w okolicach 1300-1500g.

Wnioski

Aerodynamika kasku ma ogromny wpływ na użytkowanie kasku, zwłaszcza w obecnej dobie superszybkich maszyn sportowych. Bardzo dobre właściwości aerodynamiczne, co prawda, w bezpośredni sposób nie przekładają się na bezpieczeństwo jazdy motocyklem, ale poprawa komfortu oraz redukcja zmęczenia są tutaj nie do pogardzenia. Jako, że każdy użytkownik ma swoje preferencje co do cech użytkowych kasku postanowiliśmy ograniczyć naszą ocenę jedynie do prezentacji najważniejszych wyników testu, tym bardziej, że kaski były testowane przez bezduszne maszyny nie znające takiego pojęcia jak „subiektywne wrażenie”. Każdy zatem może spojrzeć na prezentowane wyniki wyłącznie pod kątem jego specyficznych potrzeb i preferencji.

Polecamy

Aktualności

reklama

sklep Ścigacz

    na górę