Het is voor een vluchtwagen belangrijk om te weten hoe snel ermee gereden kan worden op bepaalde ondergronden. De snelheid die gehaald kan worden is afhankelijk van meerdere factoren. Deze factoren zullen in dit hoofdstuk uiteen worden gezet en op basis van deze factoren zal de snelheid worden berekend.

vermogen

Er is een literatuuronderzoek uitgevoerd naar het vermogen dat een recreatieve fietser kan leveren. In een artikel van Michael E. Robinson, Jeff Plasschaert en Nkaku R. Kisaalita (2011) is er gekeken of een intensieve training effect heeft op het vermogen. Voor het fietsvermogen is gekeken naar de gemiddelde waarde over de gehele groep op een traject van 20 km uitgevoerd vóór deelname aan een intensieve training. Dit vermogen is een goede weerspiegeling van wat een persoon (ongetraind) kan leveren tijdens een vluchtpoging, welke nooit 20 km zal bedragen. Het been vermogen van deze mensen zal bij benadering overeenkomen met het vermogen dat mensen tijdens het vluchten kunnen leveren. Tijdens een vlucht is de te overbruggen afstand lager en zit men vol adrenaline. Het vermogen is op basis van deze bevinding en redenatie afgerond en vastgesteld op 175 Watt (figuur 1).

Rolweerstand coëfficiënten

De weerstand die de banden ondervinden tijdens het rijden is wederom een factor die bepalend is voor de maximale snelheid die te behalen valt. Deze coëfficiënt is echter niet constant. Afhankelijk van de ondergrond waarop gereden wordt en de eigenschappen van de banden kan deze variëren (figuur 2).

Voor de rolweerstand coëfficiënten is er gekeken naar de onderstaande tabellen (tabel 8, 9). In het parcours komen de volgende ondergronden aan bod: gras, asfalt/beton en zand. De rolweerstand coëfficiënt van gras is 0,08 van asfalt/beton 0,02 van modder 0,2 en zand 0,25.

snelheid

Voor het berekenen van de snelheid is de volgende algemene formule gebruikt:

In deze formule is P gelijk aan het vermogen dat geleverd kan worden. Dit is in paragraaf 3.1 vastgesteld op 175 Watt. De F is gelijk aan de weerstand die het voertuig ondervindt en de v is gelijk aan de snelheid die onder deze omstandigheden behaald kan worden. Er zit echter één addertje onder het gras. De weerstand die het voertuig ondervindt is weer van meerdere factoren afhankelijk. De rolweerstand en de luchtweerstand:

In tabel 3 is te lezen waar de volgende variabele voor staan en welke waarden ervoor zijn gekozen.

Deze formule is in Maple (Maple15) opgelost. In tabel 4 zijn de snelheden die onder deze omstandigheden te behalen zijn. De weerstand van de lucht is gebaseerd op windstil, daar het parcours een rondje bedraagt en de factor meewind bij benadering gelijk zal zijn aan de factor tegenwind. Er is gerekend met de ondergronden die binnen het parcours vallen. Daar het parcours in februari wordt gehouden, is er een reële kans dat de ondergrond drassig is, vandaar dat de wrijvingscoëfficiënt voor modder extra meegenomen is.

overbrengingsverhoudingen

Een kracht van de voeten overbrengen op een wiel vraagt om een constructie. Deze overbrenging zal plaats vinden door middel van een kettingaandrijving. Er dient echter een ideale overbrengingsverhouding bepaald te worden die werkzaam is op verschillende ondergronden. Op basis van de overbrengingsverhouding kunnen het aantal tanden van de kettingenwielen worden uitgekozen. Dit leidt uiteindelijk tot een berekening op levensduur, die zal vertellen wat de benodigde steek van de ketting en de hartafstand van de kettingwielen dient te zijn.

kettingwielen

Om de overbrengingsverhouding van de ketting te kunnen bepalen is noodzakelijk om het toerental van de gebruiker te weten. In de literatuur is gevonden dat er een lineair verband is tussen het optimale toerental en het vermogen (tabel 5). Bij een vermogen van 175 Watt zal het optimale toerental 67 omwentelingen per minuut bedragen.

De overbrengingsverhouding (i) kan berekend worden uit de toerentallen. De ketting draait namelijk overal met dezelfde snelheid. De snelheid van de crank is gelijk aan het toerental per seconde (1,12 m/s). Het toerental van het kettingwiel is berekend uit de diameter van het wiel van de fiets, welke vastgesteld is op 16 inch (0,406 m) en de snelheid waarmee gereden kan worden.

Er is gekozen voor een overbrengingsverhouding die dichterbij gras en modder ligt, omdat de gebruiker anders bijna tot niet weg kan komen op deze ondergronden als de i te klein is. Een gevolg hiervan is dat de gebruiker op asfalt en beton een hoger toerental zal moeten geven voor de snelheid in tabel 13. Een vluchtpoging zal echter nooit op een vlakke ondergrond zijn, dus deze oplossing is netto voordeliger. Het parcours is bij benadering gelijk verdeeld over de ondergronden, maar volgens bovenstaande beredenering weegt de i van gras/modder zwaarder mee. Er is daarom gekozen voor i = 1,5 wat een vertraging is.

Een overbrengingsverhouding van 1,5 zal behaald moeten worden met op basis van twee verschillende kettingwielen. Hier zijn de onderstaande oplossingen mogelijk, gebaseerd op bestaande kettingwielen (tabel 14) volgens het principe te zien in figuur 3.

levensduur

Tot slot is er een kettingberekening op levensduur gemaakt. Dit geeft aan wat de minimale steek van de ketting moet zijn. Tevens volgt hieruit wat de minimale, maximale en de aanbevolen hartafstand tussen de kettingwielen dient te zijn. Bij een constructie van twee kettingwielen, is het rondsel met de minste tanden maatgevend. Fietsen wordt gezien als een regelmatige belasting (geeft correctiefactor). De gegevens zijn te vinden in tabel 8, en afgeleid uit figuur 4.