Een fietsblender is een pedaalaangedreven apparaat dat de menselijke kracht van het trappen op de fiets gebruikt om een blender rechtstreeks van stroom te voorzien via een mechanische verbinding of om elektriciteit op te wekken die zal worden gebruikt om hem van stroom te voorzien.
- Als je op zoek bent naar voorbeelden van doe-het-zelf-fietsblenders gemaakt door Appropedia-gebruikers, bekijk dan het projectengedeelte .
Inhoud
Basisprincipes
In de natuurkunde is een calorie de hoeveelheid warmte die nodig is om één kilogram water één graad Celsius te laten stijgen. In de voeding is een calorie 1000x de natuurkundige calorie, ook wel kilocalorie genoemd, maar het wordt nog steeds een 'calorie' genoemd. Wanneer mensen voedsel eten dat calorieën bevat, slaan ze deze calorieën op voor later gebruik, zoals fietsen of een hometrainer. Wanneer ze fietsen, zetten ze de opgeslagen calorieën om in warmte en werk. [1]
Iemand die op een fiets trapt, kan een bepaalde snelheid bereiken en deze gedurende een langere periode comfortabel volhouden. Dit wordt ‘pacing’ genoemd. Voorbij dit punt kan de snelheid van een berijder hoge snelheden bereiken, maar de hoeveelheid energie die nodig is om bij te blijven neemt snel toe tot een punt waarop alle energie van de berijder is opgebruikt. Dit komt omdat de hoeveelheid energie die nodig is om het toerental (rotaties per minuut) van de krukas op peil te houden, groter is dan de hoeveelheid energie die de rijder daadwerkelijk kan produceren en verbruiken. Deze punten variëren afhankelijk van de vaardigheden en atletische conditie van elke rijder. [2]
De fiets zelf werkt met twee versnellingen of tandwielen. Eén versnelling bevindt zich onder de voeten van de berijder en wordt het kruktandwiel genoemd. Hier worden de pedalen met elkaar verbonden via de pedaalarmen. Het andere tandwiel is bevestigd aan het achterwiel (mobiele fiets) of het voorwiel (stationair, hometrainer) en wordt het achtertandwiel of het voortandwiel genoemd. Over het algemeen heeft het tandwiel onder het krukwiel meer tanden (groeven waar de ketting in past) dan het andere tandwiel. Een overbrengingsverhouding kan worden bepaald door het aantal tanden van het krukwiel te delen door het aantal tanden van het achter- of voortandwiel. Als het kruktandwiel bijvoorbeeld 48 tanden heeft en het voortandwiel 13 tanden, is de overbrengingsverhouding 48/13 of 3,69. Dit betekent dat voor elke omwenteling van het grote tandwiel het kleine tandwiel 3,69 keer ronddraait. [3]
Soorten
Er zijn verschillende soorten fietsblenderontwerpen beschikbaar om te kopen en/of te dupliceren met gefabriceerde onderdelen.
Type 1 - Stationair mechanisch
Bij dit ontwerp draait het vliegwiel van een hometrainer een skateboardwiel dat aan een aandrijfas is bevestigd. Deze aandrijfas wordt rechtstreeks bevestigd aan de fitting van het mengbekeronderdeel van een blender. De blender is gestabiliseerd met een aanrechtachtig tafelblad dat voor de fiets is gemonteerd. Een voordeel van deze fiets is dat er geen elektrische componenten aan te pas komen! Dit ontwerp is puur mechanisch, wat ook een nadeel kan zijn vanwege de zeldzaamheid van onderdelen. Sommige onderdelen voor dit ontwerp moesten speciaal worden ontworpen en vervaardigd in een machinewerkplaats, wat kostbaar kan zijn. Ook zijn de voor deze fiets gebruikte onderdelen niet weerbestendig en onderhevig aan roest. Het hele ontwerp is ook wat zwaar, waardoor er minimaal twee mensen nodig zijn om te bewegen. [4]
Type 2 - Stationair Elektrisch
Dit ontwerp past ook een hometrainer aan door het vliegwiel aan te sluiten op een elektrische generator met een ventilatorriem. De generator werkt met zeer lage toerentallen, waardoor de rijder hem gemakkelijk van stroom kan voorzien. Een voordeel van deze generator is dat elk apparaat dat op gelijkstroom werkt, niet alleen een blender kan gebruiken. Een nadeel is dat de generator extra gewicht aan de fiets toevoegt. Ook moet de bedrading van de generator worden onderhouden om te garanderen dat de fiets veilig functioneert. Dit ontwerp is ook niet weerbestendig. [5]
Type 3 - Mobiel
Dit ontwerp omvat een standaard die aan een gewone fiets wordt bevestigd op een manier die het achterwiel van de grond tilt. Zodra de standaard op zijn plaats staat en het achterwiel omhoog staat, kan een berijder de blender aandrijven door te trappen. Een voordeel van dit ontwerp is dat de standaard en de blender gescheiden zijn van de fiets, waardoor elke fiets een mogelijke fietsblender kan zijn. Het nadeel is het mogelijke verlies aan efficiëntie doordat er geen standaard en blender op maat zijn gemaakt voor een bepaalde fiets. [6]
Ontwerp Overwegingen
Maximaal uitgangsvermogen
Volgens ergometertests uitgevoerd door Grosse-Lordemann en Muller bedraagt het maximale vermogen voor een 34-jarige man, die geen atleet is, ongeveer 110 watt bij 80 tpm en 160 watt bij 40 of 50 tpm gedurende 10 minuten. [7] Uit een test uitgevoerd door studenten van het Dartmouth College bleek dat voor een ongetrainde gemiddelde volwassen man een vermogen van 37 watt voor onbepaalde tijd kan worden volgehouden bij 65 rpm, en een vermogen van 71 watt kan worden volgehouden gedurende 60 tot 60 minuten. 120 seconden bij 90 tpm. [7] [8] Uit een ander onderzoek bleek dat de gemiddelde piekproductie van proefpersonen 142 watt bedroeg gedurende perioden van meer dan 60 minuten. [7] [9] In een onderzoek onder professionele wielrenners [7] [10] en op basis van schattingen van UCI-recordhouders [11] kunnen professionele atleten meer dan 400 watt genereren gedurende perioden van minimaal een uur of langer. In een gerelateerd experiment kon Renzo Sarti, een Italiaanse sprinter, gedurende 5 seconden 1.644 watt produceren. [12] Variaties in het geleverde vermogen zijn waarschijnlijk te wijten aan de bekwaamheid van de proefpersoon en de testomstandigheden, zoals de uitrusting, de kwaliteit van de pasvorm van de fiets en de rijhouding.
Voorkeur cadans
De cadans op een fiets verwijst naar het aantal omwentelingen per minuut van de crank. De cadans houdt verband met het geleverde vermogen, omdat het geleverde vermogen een functie is van de kracht die op de pedalen wordt uitgeoefend en de cadans. Deze relatie is: Vermogen (watt) = trapsnelheid (m/sec) * stuwkracht (newton). De cadans kan niet direct in verband worden gebracht met het geleverde vermogen, omdat verschillende crankarmlengtes bij een bepaald toerental verschillende trapsnelheden opleveren. Volgens een onderzoek onder getrainde wielrenners door Coast, Cox en Welch ligt de optimale efficiënte trapsnelheid over een periode van 20 tot 30 minuten tussen 60 en 80 tpm. Bij 80 rpm waren de waargenomen inspanning en het lactaatniveau het laagst. [12] [13]
Zadel of stoel
De zitting kan worden versteld door een klembout los te draaien met een halve moersleutel. Er is ook nog een bout om de kanteling van de stoel aan te passen. Deze twee punten kunnen zwak worden naarmate er meer rijders van verschillende grootte zijn en moeten indien nodig worden geïnspecteerd en vervangen. Er wordt aanbevolen dat er te allen tijde minimaal 5,5 cm van de zadelpen in de zitbuis blijft. Voor langere rijders is het mogelijk dat deze aanbeveling niet wordt opgevolgd, met mogelijk breuk van het zadel of de zadelpen tot gevolg. Deze aanbeveling moet altijd worden opgevolgd om dit te voorkomen. [14]
Gerelateerde projecten
Referenties
- ^ Krausz, John, Vera van der Reis Krausz en Paul Harris. Het fietsboek: transport, recreatie, sport. New York: Kiespers, 1982.
- ↑ "Fietsefficiëntie en kracht - of waarom fietsen versnellingen hebben." Startpagina's van gebruikers. http://users.frii.com/katana/biketext.html (geraadpleegd op 15 februari 2011).
- ↑ Fietsfitnessprogramma: een complete gids voor uitrusting en beweging. New York: McGraw-Hill, 1985.
- ↑ "De pedaalaangedreven mechanische blender." Pedaalaangedreven innovaties door Bart Orlando. Friends.ccathsu.com/bart/pedalpower/inventions/frames_final_htm..htm (geraadpleegd op 15 februari 2011).
- ↑ "De pedaalaangedreven elektrische blender." Pedaalaangedreven innovaties door Bart Orlando. http://friends.ccathsu.com/bart/pedalpower/inventions/frames_final_htm..htm (geraadpleegd op 15 februari 2011).
- ↑ "Bike Blenders - Kenmerken | Rock the Bike." Rock de fiets. http://www.rockthebike.com/node/325/features (geraadpleegd op 15 februari 2011).
- ↑Spring omhoog naar:7,0 7,1 7,2 7,3 Whitt, Frank Rowland en David Gordon Wilson. Fietswetenschap. 2e druk. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1982. 42-52.
- ^ Verslag over de energieopslagfiets, Thayer School of Engineering, Dartmouth College, Hanover, NH, 1962.
- ^ DR Wilkie, De mens als vliegtuigmotor, Journal of the Royal Aeronautical Society 64 (1960): 477-481.
- ^ T. Nonweiler, De werkproductie van de mens: Studies over racefietsers, Procedings of the Physiological Society, 11 januari 1958. 8-9.
- ↑ Perry, David. "Bike Cult Book: online bron: werelduurrecords." BikeCult.com. Np, 28 juli 2005. Web. 15 februari 2011. < http://www.bikecult.com/bikecultbook/sports_recordsHour.html >
- ↑Spring omhoog naar:12.0 12.1 Abbott, Allan V. en David Gordon Wilson. Door mensen aangedreven voertuigen. Champaign, IL: Human Kinetics Publishers, 1995. 34-37.
- ^ Kust, JR, Cox, RH, en Welch, HG (1986). Optimale trapsnelheid bij langdurige perioden van fietsergometrie. Geneeskunde en wetenschap van sport en beweging, 18(2), 225-230.
- ↑ Call, Frances en Merle E. Dowd. Het praktische fietsboek. Nieuw, herv. red. New York: Dutton, 1981.