Quattro Kingcycle

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Ciclo do rei
Design de Ciclo
Quatro
Quattro (Um batedor de feijão??)
Por Miles Kingsbury
Imagem CAD Quattro Design Inicial
Eu tive uma temporada muito agradável correndo com meu triciclo carenado Bubble & Squeak, mas o inverno está quase chegando, então é hora de começar a pensar em uma máquina para 2010. Eu
poderia, é claro, usar o mesmo triciclo para a temporada de 2010, mas eu amo projetar e construir, mas o mais importante é que estou desesperado para vencer Slash.
FUNDAMENTOS
Primeiramente, gostaria de recomendar dois livros que me ajudaram muito.
1 The Leading Edge, de Goro Tamai, que é principalmente sobre carros solares.
2 The World's Most Fuel Efficient Vehicle, de vários autores, que é sobre projetar e construir um carro com célula de combustível.
Antes de entrar em detalhes sobre um novo design, vamos primeiro tirar a matemática do caminho.
A maioria das nossas corridas de circuito HPV são vencidas (por Slash) com uma velocidade média de cerca de 35 mph (15,5 m/s).
Se eu quiser vencer o pequeno s###, terei que ir um pouco mais rápido ou serrar seu Beano!
A potência necessária para manter 35 mph é composta de dois elementos principais.
Potência de Resistência do Ar = CdxA x½ρV³
Onde Cd é o coeficiente de arrasto, A é a área frontal em m², ρ é a densidade do ar (1,2 kg/m³ a 20 °C) e V é a velocidade em m/s.
Potência de Resistência ao Rolamento = CrxVxN
Onde Cré o coeficiente de resistência ao rolamento, V é a velocidade em m/s e N é a força normal em Newtons (kgx9,81) no pneu.
Existem outras perdas mecânicas, como rolamentos e atrito da corrente, mas elas são pequenas e eu as ignorarei nos exemplos a seguir.
Potência Beano de 35 mph
O Cd para o Beano é provavelmente cerca de 0,12, levando em consideração folgas, rodas, etc. A área frontal é cerca de 0,35 m².
Air Resistance Power = CdxA x½ρV³ dá 0,12×0,35×0,5×1,2×15,5³ =94W
O Cris cerca de 0,006 para bons pneus de ciclo, Slash pesa cerca de 65kg e o Beano cerca de 17kg dando um peso total de 82kg.
Rolling Resistance Power =CrxVxN dá 0,006×15,5x82x9,81 =75W
Portanto, Slash precisa de cerca de 169W para manter 35mph no Beano. Então por que ele está tão suado quando sai depois de uma corrida?
Isso ocorre porque é seu poder de cruzeiro e não leva em consideração a aceleração nas curvas e subidas de colinas.
Potência Quattro de 35mph
A área frontal do Quattro é de cerca de 0,6m². Vamos torcer para que o coeficiente de arrasto caia para o mesmo valor do Beano em 0,12.
Air Resistance Power = CdxA x½ρV³ dá 0,12×0,6×0,5×1,2×15,5³ =160W
Vamos mostrar algum respeito a Mike Burrows e assumir que as rodas menores têm um Crof ligeiramente maior de cerca de 0,0065, eu peso cerca de 73 kg e acho que o Quattro pesará cerca de 20 kg,
dando um peso total de 93 kg.
Rolling Resistance Power =CrxVxN dá 0,0065×15,5x93x9,81 =92W
Isso faz um total de 252W, que é um número atingível, mas nos dá uma ideia do que estamos enfrentando.
Bicicleta de corrida “vertical” de 35 mph
Colocando as coisas em perspectiva, um ciclista de corrida em posição agachada tem uma área frontal de cerca de 0,3 m² e um Cdof de 0,9.
Potência de resistência ao rolamento = CrxVxN dá 0,006 × 15,5 x 82 x 9,81 = 75 W
Potência de resistência ao ar = CdxA x½ρV³ dá 0,9 × 0,3 × 0,5 × 1,2 × 15,5³ = 603 W
Isso dá incríveis 678 W! Eu provavelmente conseguiria uma Knighthood se conseguisse gerar esse tipo de potência.
O novo design
Bubble & Squeak é muito divertido de dirigir e é bastante competitivo, principalmente em circuitos sinuosos. Posso jogá-lo nas curvas com abandono alegre e, se eu errar, posso simplesmente pisar no
freio ou ir para a grama. No entanto, ele tem algumas falhas.
Distância do solo
Com apenas 25 mm de distância do solo e um piso plano, o Trike afunda em todos os circuitos, exceto nos mais suaves, e também gastei os saltos dos meus caros sapatos de ciclismo Sidi. Então, quando
fomos ao campeonato mundial na Holanda este ano, não levei o triciclo, pois só poderia competir em três dos seis eventos por causa das superfícies ásperas e irregulares. Uma distância do solo de 75 mm
para lidar com lombadas seria adorável.
O Turning Circle
Curborough foi um pesadelo para mim este ano. Depois de bastante lixamento e lixamento, ainda não consegui contornar o grampo sem esfregar severamente os pneus dianteiros. O círculo de viragem
ruim também torna as manobras gerais cansativas. Um diâmetro de círculo de viragem de cerca de 7 m me permitiria virar na maioria das estradas.
Peso
O B&S pesa cerca de 27 kg, o que é menos do que um Quest, mas ainda é muito em comparação com a maioria dos outros reclinados. Meus resultados de sprint nesta temporada mostraram que estou
carregando muito peso, sem mencionar a temida Hog Hill.
Um peso total de menos de 20 kg deve ser atingível.
Resfriamento/Ventilação
A combinação de uma grande tela de bolha e ventilação interna ruim torna B&S muito quente, especialmente em dias ensolarados. Descobri que meu desempenho caiu drasticamente após 25-30 minutos
na maioria das corridas deste ano. A tela também embaçou em alguns eventos.
Ventilação direta no meu rosto e na tela ajudaria consideravelmente.
Especificações iniciais
Comprimento 2300 mm
https://kingcycle.org/
Largura 730 mm
Altura 930 mm
Peso 18 kg TBC
Área frontal 0,6 m² TBC
Trilho 650 mm Distância entre
eixos 850
mm Distância ao solo
75 mm Altura do assento 100 mm
Coroa 80T
Cassete 9 velocidades 11-34T Shimano Eixo da roda dianteira Pedivelas 150 mm Rodas
personalizadas 16″ Aros de liga leve 349 em discos Cellite Cubos personalizados Pneus Freios Schwalbe Kojak 349 x 32 Discos mecânicos Avid 160 mm nas rodas dianteiras Direção Quatro rodas –
Traseira Chassi progressivo Carroceria tubular de aço GRP SOLUTIONS
Minha ideia de ir para quatro rodas é principalmente porque eu quero tentar algo diferente em vez de ir para um layout do tipo Quest. O Quest é um polivalente muito bem organizado e é difícil de superar
em praticidade e desempenho.
Quando comecei a pensar sobre o design, eu não estava planejando competir em corridas de carros a pedal. Seus regulamentos tinham uma restrição de comprimento de 2030 mm, o que era muito curto
para o meu design; agora foi aumentado para 3000 mm.
A principal vantagem que posso ver com um veículo de quatro rodas é manter a estabilidade nas curvas do B&S com a distância extra do solo que eu gostaria de alcançar. Afinal, quantos carros de três
rodas você vê nas estradas?
A direção nas quatro rodas oferece um melhor círculo de giro para a mesma quantidade de movimento da roda e talvez menos atrito nas curvas, mas se vale a pena a complexidade extra terá que ser visto.
Decidi ir para rodas de 16″ por uma série de razões. Agora há uma boa seleção de pneus para este tamanho, eles são menores e mais fáceis de embalar, especialmente ao dirigir, e são mais leves. Eu estimo
uma economia de peso total de mais de 1 kg em 5 rodas (incluindo o sobressalente).
Todas as quatro rodas serão as mesmas com um cubo simples. Os rolamentos e freios permanecerão com o chassi, o que deve manter o peso baixo e tornar possível carregar um sobressalente.
As rodas estão inclinadas em 80 para dar largura máxima da pista com área frontal mínima. Eu baseei esse ângulo na pesquisa que foi feita para o carro de eficiência de combustível PACII. Eles sugerem
que ângulos de até 80 têm uma penalidade muito pequena na resistência ao rolamento.
As rodas inclinadas dificultaram a classificação da tração dianteira. Eu brinquei com várias ideias, incluindo um eixo de apoio com correntes curtas e juntas universais.
A tela é muito menor do que a B&S e terá um duto de ventilação em sua base. Espero que ela se articule como uma viseira de motocicleta para dar para a frente. É uma tela envolvente, então será fácil
instalar película solar para manter o calor do lado de fora.
AERODINÂMICA
O formato aerodinâmico básico do Quattro é muito mais complicado do que o B&S ou uma moto carenada. As saliências das rodas, a proximidade do solo e a carenagem da cabeça tornam muito difícil
imaginar o que está acontecendo.Graham Sparey-Taylor foi de grande ajuda para me ajudar a começar com CFD. Ele analisou meu modelo original e me indicou a direção certa em relação ao ajuste do formato.
Como pode ser visto nas imagens CFD iniciais, há muita coisa acontecendo, principalmente em torno das saliências das rodas. O resultado de toda essa agitação é um arrasto aerodinâmico estimado de
18N a 35 mph (15,5 m/s), o que equivale a 290 W. Se a potência de resistência ao rolamento de cerca de 92 W for adicionada, você pode ver que um velhote como eu vai lutar contra outro velhote como
Slash no Beano. Mais trabalho é necessário!………
Quattro Parte 2 (Um batedor de Beano??)
Por Miles Kingsbury
Forma antiga
Novo formato
Como você pode ver, o formato final é muito diferente do original.
Aprendi muito sobre fluxo de ar nas muitas etapas entre os dois. Devo ter feito cerca de 30 alterações de design e testes usando o software CFD para chegar ao novo formato. Cada teste CFD leva cerca de
cinco horas em um computador razoavelmente rápido.
A combinação das polainas e do formato inclinado para cima estava causando muito arrasto no formato original. A inclinação estava incentivando o ar a se mover das laterais para baixo, mas as polainas
estavam no caminho. Isso resultou no ar fluindo para fora das polainas dianteiras e, em seguida, para dentro das polainas traseiras, causando muita turbulência.
Fiz os testes CFD iniciais em formatos sem rodas e obtive alguns números de arrasto muito baixos, mas assim que as rodas foram adicionadas, o arrasto aumentou e muita força descendente foi gerada.
Como qualquer tipo de elevação causa arrasto extra, eu estava determinado a reduzi-lo o máximo possível.
Rodas
Sempre acreditei que o quarto inferior da roda pode sair da carenagem com pouca penalidade de arrasto. Isso ocorre porque ele está efetivamente indo muito mais devagar do que o veículo. O ponto de
contato fica instantaneamente estacionário em relação à estrada. Infelizmente, esse fenômeno não aparece na análise de CFD. Por esse motivo, me livrei das polainas no modelo CAD e simulei esse efeito
afinando as rodas da largura total na altura do eixo até um ponto no nível do solo.
O fundo plano do novo formato produziu um fluxo de ar paralelo sob o veículo que não tentou ficar entre as rodas. Ao ter o nariz 1/2 grau para cima, isso foi melhorado ainda mais. O fundo plano também
facilita a construção e a vedação ao redor das rodas. Sempre posso adicionar polainas de roda ou meias carenagens mais tarde, se quiser.
Formato geral
Tive um desses momentos eureka enquanto estava no banho com Goro Tamai (The Leading Edge) lendo sobre força descendente quando perto do solo. Ter o nariz e a cauda na mesma altura faz muito
sentido quando você pensa sobre isso. Se uma partícula de ar atinge o nariz, viaja ao longo do corpo e então acaba 200 mm mais alto na cauda, então outra partícula tem que preencher a lacuna deixada.
Isso está fadado a causar turbulência com uma cauda horizontal. Este é um problema que não existe com um triciclo ou bicicleta com uma cauda vertical.
Túneis de vento e testes de CFD estão de trás para frente na maneira como eles testam um veículo, pois normalmente o ar está parado e o veículo está passando por ele. Às vezes, acho que ajuda pensar
sobre o veículo separando o ar e então deixando-o voltar para onde estava antes de você aparecer. Essa maneira de pensar foi bem demonstrada no outono passado enquanto pedalava por entre as folhas
atrás de alguém em uma bicicleta vertical. Apesar da maior parte do ciclista estar bem longe do chão, as folhas se moveram para fora cerca de 300 mm e depois voltaram em um movimento giratório
conforme ele passava.
Dito isso, não consegui me livrar dos vórtices na esteira do veículo, mas os números de arrasto ainda estavam saindo muito melhores do que o formato original.
Fizemos todos os testes de CFD a 15 m/s (velocidade de batimento de Slash de 35 mph) e a força de arrasto caiu de 18 N para menos de 6 N, o que equivale a 90 W. Adicionar a potência de resistência ao
rolamento de 92 W calculada anteriormente dá um total de 182 W. Slash, cuidado!!
Linhas de fluxo na parte traseira do Quattro mostrando os vórtices finais.
 Distribuição de pressão sobre Quattro (vermelho alto, azul baixo) mostrando boas posições para pontos de ventilação no nariz e na base da tela.
Fabricação de molde de carenagem
O método de produção de carenagem que estou usando é em três estágios, primeiro fazer um modelo em tamanho real (plugue), fazer um molde a partir disso e então fazer a peça a partir daquele molde.
Carenagem da cabeça
Pensei em começar com o plugue da carenagem da cabeça primeiro, pois na minha experiência essa parte sempre demora mais do que o esperado por causa de suas curvaturas fechadas. Também posso
fazê-lo separadamente do molde principal. O topo é um perfil de aerofólio revolvido construído simplesmente a partir de um nariz elíptico e uma cauda curva. Eu tentei algumas formas mais sofisticadas,
mas elas não deram números de arrasto significativamente melhores e eram menos práticas para meus propósitos.
Dimensões do disco MDF
Discos de MDF Serrados e Torneados
Girando o 'Kebab'
Por causa dos problemas que tive no passado, decidi tentar girar uma revolução completa no torno. Fiz isso dividindo o formato em discos de MDF de 25 mm de espessura e colando-os em um tubo de aço
de 38 mm. O resultado ficou bem parecido com uma das minhas iguarias locais favoritas.
Lixar a revolução da carenagem da cabeça no torno foi definitivamente mais rápido do que fazer à mão e produziu um acabamento mais suave. Então adicionei uma cauda de náilon torneada e uma tela
simulada e misturei.
Superfície de enchimento
Enchimento Alisado.
Revolver montado
Colagem de tela de compensado de 1,5 mm
Corpo principal ajustado e lixado na tela
O plugue do corpo principal foi feito dividindo o formato CAD em fatias verticais de 25 mm, 50 mm e 100 mm de espessura e plotando essas seções em tamanho real. Usei apenas as fatias mais finas para o
nariz (2×25 e 3x50 mm), onde a curvatura era mais fechada. Os gráficos de papel foram então cortados grosseiramente e colados em placas de isolamento Xtratherm (usei Celotex no passado) com fita
dupla face. Em seguida, serrei grosseiramente as formas e as finalizei com precisão na serra de fita.
Decidi usar esse tipo de placa de isolamento, pois é um material à base de poliuretano, o que significava que eu poderia usar resina de poliéster e enchimento diretamente na superfície sem derreter.
Seção de papel plotado
Todas as Seções
Plots presos à placa de isolamento
Os plots de papel também tinham uma linha central vertical e dois furos de 19 mm marcados neles para fins de alinhamento. Os furos foram perfurados e um pequeno corte de serra foi feito na parte
superior e inferior da linha central.
Eu removi o suporte de folha de prata das peças cortadas e as montei em dois tubos de aço de 19 mm de diâmetro. Eu também encaixei uma régua no corte de serra da linha central inferior. Eu montei as
seções alternadamente voltadas para frente e para trás, pois não tinha certeza se meu formato CAD era perfeitamente simétrico. A bancada para a montagem é uma grande porta corta-fogo que é
razoavelmente leve de manusear e muito plana.
Seções cortadas
Assembleia de julgamento
Depois de montado,
decidi pintar tudo com um pouco de emulsão vinílica rosa restante (outras cores funcionam), que funciona bem como um adesivo e também deixa as linhas de intersecção visíveis para serem esfregadas.
Juntas pintadas
Lixar Topo
Lixando o fundo
Levou apenas algumas horas para terminar o formato áspero, mas foi aí que cometi meu primeiro erro. Decidi usar apenas massa para carroceria para obter uma superfície dura no plugue.
Parte preenchida
Topo cheio
Fundo de compensado
É muito difícil obter uma espessura uniforme de enchimento em uma superfície e, portanto, acabei introduzindo mais ondulações do que comecei. O último plugue em que trabalhei foi para um veículo
elétrico escolar Greenpower,que cobrimos com duas camadas de fibra de vidro. Foi muito difícil de esfregar, mas foi mais rápido no final para chegar a um acabamento decente.
Meu segundo erro foi cobrir as seções planas e de curvatura única do fundo com compensado de 1,5 mm. Achei que isso economizaria tempo, mas não ficou plano e causou mais trabalho onde distorceu.
Carenagem da cabeça em posição
Filete de carenagem da cabeça
Plugue finalizado
Em seguida, lixei uma face angulada na parte superior do plugue e encaixei a carenagem do cabeçote. Ela foi fixada e filetada usando massa para carroceria. O plugue foi lixado para um acabamento suave
usando lixa úmida e seca de 600 grãos, mas não polido. Meu moldador prefere alguma textura quando encera a superfície.
Faces divididas do molde
O molde precisa ser dividido para tal formato a fim de extrair a peça acabada.
Decidi dividir o molde em quartos, embora uma única divisão vertical fosse suficiente para fins de extração. A principal razão para essa divisão superior/inferior é permitir que eu adicione alguma altura
no futuro, se necessário. Sou conhecido por deixar meus veículos um pouco apertados no passado!
Marcando a linha de divisão
Placa MDF 6mm
Suporte Dividido
Encontrei a linha de divisão no ponto mais largo esfregando um giz de cera ao longo da borda de um quadrado grande e então deslizando-o ao longo do comprimento do plugue. Uma tira de suporte foi
então cortada nesse formato e a superfície dividida foi colada a ela.
Colagem de superfície dividida no suporte
Superfície dividida
Fita adesiva como camada de liberação
As superfícies divididas foram então endurecidas de um lado e fixadas na posição com grampos na bancada da porta corta-fogo. Parafusos de madeira foram usados nas pontas e no plugue quando
necessário.
Usei fita adesiva ao longo das linhas centrais para proteger o plugue e atuar como uma camada de liberação enquanto preenchia as lacunas com o mesmo enchimento de carroceria.
MDF se divide e produz furo no molde
Preto pulverizado
Moldes finalizados
A parte inferior do Quattro tem um grande furo retangular que provavelmente será preenchido com uma folha plana de Correx que será facilmente removível para trocas de rodas e manutenção geral. Este
grande furo no molde também é útil, pois permitirá que as molduras sejam facilmente unidas por dentro.
Tentei borrifar o plugue de preto brilhante para esconder a irregularidade do enchimento, o que eu esperava que ajudasse a mostrar qualquer ondulação no formato. Isso não funcionou e acabei com um
formato preto irregular, então decidi deixar assim e trabalhar no interior dos moldes quando os recebi de volta.
Meu cérebro desapareceu em fevereiro, então tenho lutado com os detalhes internos do Quattro, mas agora está se encaixando.
Coisas ainda a fazer
Molduras estruturais internas não iniciadas
Suspensão e direção não iniciadas
Manivelas e coroa não iniciadas
Tela e escotilha não iniciadas
Engrenagem de rodagem (rodas, cubos e tração dianteira) sendo fabricada
Parece que ainda há muito trabalho a fazer, mas espero ter o Quattro funcionando bem antes do final desta temporada. Até lá, cabe a outra pessoa destruir o Slash!!
Quattro Parte 3 (Um Beano Beater??)
Por Miles Kingsbury
Layout Final
No momento em que escrevi a parte 2 da construção, a estrutura interna do Quattro seria semelhante à B&S com placa Cellite Composite dobrada e colada e a transmissão era com manivelas Z. A
dificuldade de construir os para-lamas e montagens de componentes com a placa Cellite, bem como a rigidez torcional necessária, significava que moldagens internas feitas sob medida pareciam fazer mais
sentido. Isso também levou à decisão de usar manivelas (um pouco) mais convencionais com transmissão central.
Montagem CAD
 Acabamento Monza
Rodas
Colando o disco de Cellite na borda
Colado em ambos os lados
Cubo colado e roda balanceada
As rodas de 16″ (349) são semelhantes em construção às B&S, mas são menores. Elas têm apenas um cubo simples, sem rolamentos ou suporte de freio a disco. Fiz isso para que todas as quatro rodas
(mais o sobressalente) pudessem ser iguais. Os freios a disco e as caixas de rolamento permanecerão presos ao chassi.
Dirigir
Depois de muita deliberação, decidi usar juntas universais caseiras (UJs) para a tração dianteira, que agora incorpora rodas livres, direção e suspensão. Meu projeto original não tinha suspensão, mas
depois do inverno passado, as estradas de Buckinghamshire estão um pouco irregulares, para dizer o mínimo! Se você falar com um especialista, ele dirá que você deve sempre usar UJs em pares
cuidadosamente organizados, caso contrário, você obtém uma variação de velocidade de saída angular para uma entrada de velocidade constante. Consultar a Wikipedia me deu uma fórmula complicada
para calcular essa variação de velocidade. Para um ângulo de cambagem da roda de 9 graus, a variação de velocidade angular saiu em cerca de 1,2%, o que é o mesmo para uma corrente rodando em uma
roda dentada de 20T. (2% para 16T, 4% para 11T e 6% para roda dentada Capreo de 9T) Além disso, uma UJ de rolo de agulha adequada e eficiente capaz de suportar meu torque custa cerca de £ 40 para
uma simples e £ 80 para uma dupla e são pedaços de aço pesados.
Calculei o requisito de torque do UJ com base no peso em cada roda de 25 kg (250 N), raio do pneu de 16″ de 210 mm e um coeficiente de atrito estrada/pneu de 1. Embora eu pudesse potencialmente
gerar mais torque, estou assumindo que os pneus vão escorregar para limitar o torque máximo. O valor que cheguei foi de 52,5 Nm, o que me deu um guia na seleção dos rolamentos de esferas para meu
projeto UJ e também o tamanho da embreagem Sprag necessária para as rodas livres. Ao virar um projeto UJ padrão do avesso e ter os rolamentos de esferas em um anel externo, as forças sobre eles são
bastante reduzidas.
Imagem CAD Unidade Frontal
Eixo dianteiro
Realidade enlameada e oleosa
Engrenagem
Como sou muito velho, ainda penso em polegadas de marcha e preciso de uma bem baixa para subir as colinas.
A B&S tinha uma faixa de 145″ a 47″, ambas muito altas para mim. A única vez que usei a superior foi em Hog Hill e eu estava com uma marcha muito alta na subida. Sou naturalmente um pedaleiro
rápido e com pedivelas mais curtas, fico confortável em cerca de 100-110 rpm. Minha bicicleta de estrada tem 130″ a 32″ e está um pouco com marcha alta nas colinas de Chiltern.
Com um bloco Capreo estendido de 9t a 34t, rodas de 16″ e rodas dentadas triplas de 45t/60t/72t, a parte superior é 72×16/9=132″ e a inferior é 45×16/34=21″,
os pneus Kojak da Quattro têm um OD de 420 mm, o que dá uma circunferência de 1,32 m. A 35 mph (15,5 m/s), isso é 705 rpm na roda, que é 705×9/72=88 rpm nas manivelas.
Tudo muda
por volta do Natal de 2010. Descobri uma aventura que senti que não poderia perder. O ROAM foi um evento organizado por Josef Janning da Alemanha, no qual cerca de 50 malucos com ideias
semelhantes em Velomobiles planejaram pedalar 3.000 milhas em 26 dias de Portland Oregon a Washington DC pelos EUA em agosto de 2011.
Tendo sentado nos moldes, o ajuste era apertado para mim, seria bom para corrida (apenas), mas passar até 10 horas por dia espremido em um espaço tão pequeno seria loucura. Então tomei uma decisão
difícil e adicionei um espaçador de 25 mm entre os moldes superior e inferior. Eu sempre poderia retirá-lo no futuro se quisesse uma versão mais rápida ou uma mais adequada para alguém da estatura do
Sr. Slade.
Assento
Como a parte inferior do Quattro é plana e eu precisava ser capaz de ajustar o comprimento das pernas, o design do assento era um pouco diferente do que eu tinha feito no passado. Ao tornar o encosto do
assento articulado e ajustável em comprimento, ele deve se adequar à maioria dos pilotos.
Assento CAD
Tampões de assento
Assento Ajustado
Entrando e saindo
Acredite ou não, quando os principais moldes externos foram feitos, eu ainda não sabia como entrar e sair. A maioria dos velos, incluindo Quests, tem furos reforçados como canoas. Isso nãoaproveitaria
ao máximo o espaço do meu porta-malas, o que é uma das grandes vantagens de ir com quatro rodas. Decidi dobrar a parte superior na cauda e colocar a resistência à torção de volta com duas anteparas
incorporadas nas molduras internas.
Cockpit Split com Flange de MDF
Molde do corpo principal
Molde de carenagem de cabeça
Moldes Internos
Construindo plugues de molde interno
Plugues de molde interno acabados
Visão interna
As molduras internas também têm uma série de outras funções e incorporam para-lamas, apoios de braço, painel, suportes superiores e inferiores da suspensão, pivôs da alavanca de direção,
compartimento do conjunto de correntes e suportes do encosto do assento.
Os plugues do molde interno foram feitos de MDF, compensado e enchimento e tiveram que combinar com o interior dos moldes principais, menos a espessura do material acabado. Eles eram muito
difíceis de descobrir e fazer por causa da necessidade de pensar de dentro para fora em um formato tão complicado.
Ventilação
A ventilação é fornecida por uma entrada cônica no ponto de estagnação do nariz e um orifício na parte inferior da tela, as saídas são dois orifícios de 50 mm na cauda truncada. O centro da ventilação
frontal é projetado para segurar o farol dianteiro.
Ventilação
Método de rastreamento mostrando recortes na parte inferior
Moldes para capas recortadas
Capas Suspensão Ajustada
O design final da suspensão é o mesmo em todas as quatro rodas e é a combinação de um braço oscilante inferior e um suporte McPherson. Esse arranjo é muito comum em carros modernos. Passei
muitas horas folheando manuais antigos da Haines e procurando inspiração na internet. Por um tempo, fiquei realmente preso no design e decidi chamar nosso especialista residente em suspensão, Geoff
Bird. Tivemos uma conversa muito útil que me esclareceu sobre uma série de questões.
O meio de suspensão que usei para começar foi uma pilha de cerca de 20 anéis de vedação de neoprene de 14 mm de diâmetro interno e seção de 5 mm. Achei que esse arranjo tinha a vantagem de ser
relativamente barato, simples, leve, autoamortecimento, com uma taxa de mola progressiva e ajustável. Os anéis de vedação eram um encaixe deslizante nos eixos de alumínio anodizado duro de 14 mm e
ficavam em copos na parte superior e inferior. O giro superior é uma combinação de um mancal liso Igus para deslizamento e um mancal de esferas padrão para impulso e giro.
Direção
A direção é semelhante à B&S com alavancas estilo "tanque" de cada lado do piloto com bielas curtas para os suportes McPherson. A diferença é que algumas bielas longas vão para os suportes McPherson
traseiros para dirigir as rodas traseiras. A ideia de dirigir todas as quatro rodas é dar o máximo de giro possível no formato mais estreito. As rodas traseiras foram inicialmente configuradas com cerca de
50% do movimento da frente para manter o Quattro estável em altas velocidades.
O ângulo do pino mestre na vista lateral é de 75⁰, dando cerca de 55 mm de trilha e foi projetado para dar raio de fricção zero. Isso significa que na vista frontal, uma linha central desenhada através dos
pontos de articulação superior e inferior passa pelo centro da área de contato do pneu com a estrada.
Corrente
As manivelas de 140 mm são usinadas em alumínio e são semelhantes em design ao que foi usado no K-drive alguns anos atrás. Elas são travadas com duas cunhas de 30⁰ e um parafuso M8 e transmitem
o torque para as coroas por meio de dois pinos de 6 mm.
Monza
No verdadeiro estilo de construtor de HPV, o primeiro passeio para Quattro foi no Campeonato Mundial em Monza, em junho de 2011.
Fiz um test drive no estacionamento do trabalho e depois fomos. Foi um fim de semana muito agradável, mas não uma estreia brilhante para Quattro.
Aproveitei a oportunidade de mais test drives no acampamento de Monza em um caminho molhado e muito acidentado. Sem que eu soubesse na época, a combinação de umidade e solavancos fez com que
os anéis de vedação da minha suspensão passassem um sobre o outro. Isso reduziu minha distância do solo e causou desalinhamento de rastreamento dianteiro e traseiro.
Combinado com minha falta de preparo físico, Quattro parecia muito lento e abandonei a corrida de 3 horas depois de uma hora com uma corrente terminalmente emperrada.
Leitura
Após o desempenho decepcionante em Monza, eu queria eliminar algumas das variáveis que poderiam estar causando minha lentidão, então travei toda a suspensão com espaçadores de nylon e
desconectei a direção traseira. O resultado foi encorajador, pois consegui acompanhar Mike B e Andrew S com uma velocidade média de 28 mph (de acordo com meu Garmin), mas ainda tinha a sensação
de estar pedalando em melaço. A tampa estava levantando nas condições tempestuosas, um dos freios a disco estava quente quando terminei e um dos rolamentos da roda já havia falhado, então fiquei
ainda mais encorajado que ainda havia mais espaço para melhorias, é claro que um pequeno ajuste do motor também ajudaria!
ROAM
Lee Wakefield está escrevendo sobre nossa pequena viagem pelos EUA, então vou me ater aos fatos e números baseados em Quattro aqui.
Modificações para ROAM
Para Monza e Reading, eu estava usando uma única roda dentada e um mecanismo traseiro caseiro para minha tração dianteira. Embora meu mecanismo funcionasse bem, eu não estava convencido de
que funcionaria de forma confiável por 3.000 milhas, então decidi redesenhar todo o sistema de engrenagens. Depois de experimentar vários mecanismos traseiros padrão, decidi por um mecanismo
traseiro Shimano 105 de gaiola curta, um mecanismo dianteiro triplo Shimano e um tensor secundário para compensar a folga. Infelizmente, esse arranjo me restringiu a um bloco Capreo 9-26 padrão,
dando-me uma marcha superior de 72×16/9=128″, o que era bom, mas uma marcha inferior de 45×16/26=28″, pela qual eu pagaria nas colinas da Pensilvânia.
Desisti da ideia de ter uma marcha ré funcionando para ROAM e decidi usar ranhuras de calcanhar mais convencionais, que eu também esperava que dessem mais ventilação.
Substituí todos os rolamentos de roda blindados baratos por alguns selados de qualidade e terrivelmente rígidos, pois não podia arriscar mais falhas rápidas. O atrito adicionado significava que as rodas
giravam apenas por algumas revoluções, em comparação com 15-20 segundos com os rolamentos blindados.
Depois de muita experimentação com minha suspensão de anel de vedação, que parecia uma boa ideia na época, finalmente desisti e fui para molas de aço mais convencionais com anéis de vedação
espremidos, proporcionando algum amortecimento de fricção. Também descobri a necessidade de rastrear o Quattro com o peso do piloto presente, caso contrário, haveria um erro significativo.
Luzes
Para ajudar a tornar o Quattro prático e seguro no trânsito, fiz algumas caixas de espelho que incluíam luzes diurnas e indicadores que Steve e Dave no trabalho conectaram para mim. As luzes e um
soquete de carregamento USB eram alimentados por baterias de célula 5xD que eu podia comprar conforme precisasse delas no caminho.
Espelho Carcaça Plugue de Alumínio
Equipado com espelho B&M Cyclestar
2x LEDs indicadores e 2x LEDs de luzes diurnas de circulação
Cortei a parte da carenagem da cabeça da carroceria para fazer uma versão de cabine aberta e cabeça para fora do Quattro, o que foi um pouco arriscado, mas eu não tinha tempo para nada melhor. Levei
um pouco de espuma amarela comigo e modelei uma série de capas conforme fui avançando, elas ficaram gradualmente maiores e acabaram cobrindo cerca de metade da abertura da cabine.
Versão Head-Out no ROAM Start
Com Cobertura Parcial de Espuma Adicionada
É difícil descrever o pânico e a dúvida que eu estava sofrendo nos dias que antecederam nossa partida para Portland. Com 36 horas para nossa partida, Quattro ainda estava em pedaços e minhas novas
adições não testadas. Eu ainda tinha um plano B na forma de uma Kingcycle ensacada que poderia ser montada e levada em cima da hora.
Finalmente consegui fazer um test driveno dia anterior à partida, subi do trabalho até Christmas Common (220m) e voltei e tudo funcionou! Na subida, correu bem, mas no caminho de volta fiquei
surpreso com a velocidade, mesmo em uma inclinação de 2-3% eu estava rodando livremente a mais de 30 mph!
Os únicos problemas eram que os freios dianteiros individuais puxavam mal se não fossem usados juntos e eu precisava mover a posição do assento, pois esfolei a parte interna dos meus joelhos, pois
estava me esticando demais para os pedais e a carroceria estava apertada em meus ombros.
Peguei Lee e Martin na estação High Wycombe na noite anterior à partida e eles me ajudaram a embalar todas as peças de reposição e ferramentas, bem como a colocar o Quattro em sua bolsa de
aquecedor de pátio, pronto para o voo. Para manter seu peso abaixo do limite de 32 kg, tive que carregar as 6 rodas que estava levando na minha bagagem.
Chegamos a Heathrow de manhã com cerca de 2 horas e meia de sobra e achamos que estávamos com sorte quando fomos desviados para o check-in prioritário por causa do tamanho do nosso pacote.
Com 15 minutos para a decolagem, ainda estávamos sendo empurrados de um lado para o outro pelos seguranças, então disse a Lee e Martin para irem até o portão enquanto eu esperava com Quattro até
que o segurança necessário chegasse. Mais 10 minutos se passaram e a moça finalmente apareceu e me pediu para abrir a bolsa. Quando expliquei que estava prestes a perder meu voo, ela cedeu, deu uma
olhada rápida dentro e me deixou ir. Corri o melhor que pude até o portão e fui recebido por um membro da equipe que reabriu o voo fechado e me deixou entrar.
Minha primeira visão da Quattro quando chegamos em Portland foi ela sendo arrastada por um corredor e por uma porta com pouco cuidado e quando chegamos ao hotel naquela noite, os danos se
tornaram aparentes. Houve danos extensos nos recortes da roda dianteira, caixa do pedal e ambas as juntas dianteiras entre as molduras superior e inferior.
Graças ao piloto e suporte Craig Johnsen, consegui ir a uma loja de artigos de decoração próxima na manhã seguinte e comprar um kit de reparo West System Epoxy e começar a trabalhar entre todos os
outros velos em uma sala de conferências reservada como uma garagem colorida.
Outro test drive muito curto e então partimos!!
O primeiro dia foi relativamente curto e fácil, mas fiquei bastante alarmado com os guinchos e ruídos de rangidos que já haviam se desenvolvido. Eu me convenci de que a Quattro duraria apenas alguns
dias antes de algum tipo de falha terminal. Os dias seguintes foram muito difíceis, com subidas de até 1900m sobre as Montanhas Rochosas.
Foi depois de uma dessas subidas que tive minha primeira falha mecânica. Saindo de uma Pizza Hut (refeição típica da noite) com Lee antes de irmos para o acampamento em Missoula MT, meu eixo de
transmissão dianteiro quebrou. Era a única coisa com a qual eu não estava preocupado e eu não tinha trazido um sobressalente! Felizmente, o dia seguinte foi um dia de descanso e conseguimos encontrar
uma oficina mecânica perto do acampamento que poderia fazer uma nova. A empresa chamada Westside Machine & Supply Inc estava mais acostumada a trabalhar em motores de tratores enormes, então
não foi surpresa que eles tivessem apenas uma barra de aço sólida de 3/4 pol. em vez de um tubo, mas pelo menos não quebraria, mesmo que acrescentasse outro quilo. Muito obrigado a Hans, que fez a
usinagem do meu esboço improvisado.
Passo MacDonald de 1900m
Eu (Miles) e Miles (dono de loja de bicicletas) em Miles City Montana,
fui atormentado por furos durante as duas primeiras semanas e bati um recorde invicto de 8 em um dia em nosso caminho para o acampamento Kim's Marina, Helena, MT. Eles foram causados 
principalmente por lixo no acostamento em que passamos grande parte do nosso tempo pedalando. A maioria das estradas americanas tem um acostamento para quebras e ciclistas, mas a qualidade varia
de lisa a campo arado a monte de sucata, mas em geral são boas. Os culpados típicos eram vidro, pedras afiadas e os fios de pneus de caminhão explodidos. Nesta fase, eu estava correndo Kojaks, assim
como vários outros ciclistas sem meus problemas. Várias pessoas (incluindo Miles, o dono da loja de bicicletas em Miles City) apresentaram a mesma teoria, que meus pneus dianteiros perturbam o que
está deitado na estrada e os pneus traseiros são então furados por esse objeto perturbado. Essa teoria foi apoiada pelo fato de que eu provavelmente tive cerca de 20 furos no total e acho que apenas três
foram na frente. Por alguns dias, eu estava carregando minhas duas rodas sobressalentes, bem como um pneu extra e tantas câmaras de ar remendadas quanto eu podia colocar em minhas mãos.
Meus problemas de furos foram eliminados completamente quando recebi um conjunto de seis pneus Schwalbe Marathon Plus que eu tinha entregue no Ambush Park Campground, Benson, MN a pouco
mais da metade da distância.
O único outro problema mecânico que tive foi a falha, em duas ocasiões separadas, dos rolamentos de esferas de 6 mm em meus UJs. Eu tinha rolamentos sobressalentes, então consegui trocar o primeiro
à noite e a segunda falha foi no último dia.
Alinhamento de Velomobile em Chicago
Performance
No início do passeio, eu era um dos pilotos mais lentos. Isso se deveu em parte à minha forma física e também ao meu medo de descer em uma máquina pouco testada. No meio, com a adição de uma capa
macia sobre cerca de metade da abertura do meu cockpit e melhor forma física, coragem e técnica, consegui acompanhar alguns dos garotos (e garotas) rápidos.
Apesar da carenagem de cabeça bruta, descobri que descia colinas na mesma velocidade ou um pouco mais rápido do que os Quests (dependendo do peso do piloto), mas parecia precisar de mais esforço
nas seções planas. Isso pode sugerir boa aerodinâmica, mas menor resistência ao rolamento. Os rolamentos rígidos das rodas podem ser parte da causa, bem como possíveis problemas de rastreamento.
Efeitos das encostas
Sendo novo nessa brincadeira de velomobilismo, fiquei surpreso com os efeitos de encostas até mesmo muito rasas. Na parte 1 da minha redação sobre o Quattro, descobri com bastante otimismo o que
precisava fazer para vencer o Sr. Slade. Em uma corrida de circuito típica que ele normalmente vence, sua velocidade média é de cerca de 35 mph ou 15,5 m/s.
A área frontal do Quattro saiu em cerca de 0,42 m² e dos testes CFD; o Cd sai em um valor de 0,106. Este valor de Cd é para uma carroceria sem lacunas etc., então vamos assumir um coeficiente de
arrasto do mesmo valor do Beano em 0,12.
Potência de resistência do ar = CdxA x½ρV³ dá 0,12 × 0,42 × 0,5 × 1,2 × 15,5³ = 113 W
Usei um coeficiente de resistência ao rolamento Cr de 0,0065, mas estava muito longe do peso total. Peso cerca de 73 kg e o Quattro acabou pesando 35 kg, não os 20 kg que eu esperava. Isso dá um peso
total de 108 kg.
Potência de Resistência ao Rolamento = CrxVxN dá 0,0065×15,5x108x9,81 =107W
Isso dá um total de 220W.
O efeito de uma inclinação de +/- 1% na mesma velocidade é 0,01×15,5x108x9,81 =+/-164W!!
Olhando para isso de outra forma, inserir uma potência constante de 200W atingirá uma velocidade de subida de 1% de 9,8m/s, 22mph. Descida de 1% dá uma velocidade de 20,8m/s, 46,5mph!
Descida livre de 5% dá uma velocidade de 38,5m/s, 86,1mph e 10% dá 56,6m/s, 126mph.
Esses números surpreendentes foram de alguma forma confirmados pelo corajoso Lee em sua Quest, enquanto descia livremente o MacDonald Pass, que tem cerca de 8% no início e sua velocidade
máxima era de 72 mph, apesar de ainda usar os freios!!
Há um excelente site criado por Tom Compton que usei para obter esses números de potência, velocidade e inclinação. www.analyticcycling.com/QCHome_Page.html
Ventos laterais
Minha estabilidade de vento lateral era muito semelhante à dos velos de cauda curta como os Mangos. Se eu estivesse seguindo um descendo uma colina em um dia tempestuoso, eu sabia exatamente quais
rajadas estavam vindo em minha direção e eu poderia me preparar para o empurrãolateral. Os Quests eram notavelmente sólidos em tais condições e pareciam em grande parte não afetados por ventos
laterais. Presumivelmente, a cauda mais longa traz de volta o centro de pressão na quantidade certa. Isso é algo que eu posso experimentar quando tiver a carenagem completa da cabeça novamente.
Quatro rodas boas
Sendo o único velo de quatro rodas, foi interessante comparar as vantagens / desvantagens da minha configuração em comparação com as outras. Do ponto de vista da segurança, a roda extra me deu
muito mais estabilidade ao cruzar faixas de vibração, o que coloca o medo de Deus nos pilotos de triciclo. Alguns deles se recusaram a cruzar uma faixa de vibração a mais de 15 mph, enquanto eu
conseguia cruzá-los em qualquer velocidade. Havia dois triciclos que realmente capotaram ao cruzar faixas de vibração durante o ROAM. Nenhum dos meus 20 furos me deu momentos assustadores, na
verdade, em várias ocasiões, não percebi que tinha furado até que o aro estava batendo no chão.
Ter quatro rodas idênticas e carregar um sobressalente era uma grande vantagem para trocas rápidas e o porta-malas grande era ótimo para as compras de comida à noite.
Há um ponto de interrogação sobre minha resistência ao rolamento e ter quatro rodas provavelmente significa mais peças personalizadas, mas no geral estou muito feliz com minha decisão de ir com um
quadriciclo. Afinal, quantos Reliant Robbins você vê nas estradas hoje em dia, Rodney?
O motor
No final da turnê, eu estava lutando novamente, pois minha marcha mais baixa não era baixa o suficiente para as colinas implacáveis da Pensilvânia e eu não estava conseguindo me recuperar durante a
noite para a ação do dia seguinte. Uma mordida feia no meu cotovelo, um dedo do pé séptico nos joelhos e uma hérnia podem ter algo a ver com minha morte física, mas a Quattro continuou indo mais ou
menos consistentemente até o fim.
Chegando em casa
Apesar dos melhores esforços da Mãe Natureza com um terremoto de magnitude 5,6 e o furacão Irene e com uma grande ajuda do companheiro de viagem Mike Woelmer em nos transportar para o
aeroporto, conseguimos chegar em casa no dia certo, mas em voos separados. Desta vez, embrulhamos o Quattro em plástico-bolha e ele retornou sem danos extras e sem problemas para passar pela
segurança. Lee e Martin estavam em um voo posterior do mesmo portão, o que deu a Lee a oportunidade de pegar o Quattro sendo carregado com um cuidado surpreendente no meu voo.
http://www.analyticcycling.com/QCHome_Page.html
Fuga de Washington antes do furacão Irene
Quattro sendo cuidadosamente carregado no avião!
Futuro
Há rumores de uma versão europeia do ROAM em 2013, o que pode ser interessante. Se for um pouco menos resistente, um pouco mais curto e der mais tempo para coisas turísticas, posso tentar (o Sr.
Slade também demonstrou interesse).
Para uma máquina de turismo/deslocamento, o Quattro precisa ser mais leve e confortável, com mais curso de suspensão e mais espaço para os ombros (para mim, pelo menos). O espaçador de 25 mm
que adicionei aos moldes precisa ser substituído por uma cunha começando em zero no nariz e adicionando 75 mm à cauda. Isso também me ajudaria a ver melhor sobre o nariz, ajudando-me a evitar
buracos e detritos, o que por sua vez pode reduzir o número de furos.
A caixa do pedal tem que ir e ser substituída por uma lança mais convencional, talvez com uma tampa. Isso porque é impossível trabalhar nela do jeito que está. Passei 3.000 milhas ouvindo-a chiando e
rangendo, bem como trocas de marchas dianteiras ruins. Não tive tempo suficiente à noite para desmontá-lo e ver o que estava acontecendo.
Definitivamente, é necessária mais manobrabilidade, preciso aperfeiçoar a direção da roda traseira ou obter muito mais movimento das rodas dianteiras. Fiquei envergonhado na viagem ROAM em várias
ocasiões, principalmente nas seções de ciclovia, tendo que andar para frente e para trás para contornar uma curva fechada.
Usar raio de fricção zero na direção pode não ser a melhor configuração para Quattro, pois os freios puxam com bastante força para o lado se aplicados de forma irregular. Também foi o mesmo na B&S.
Conversando com Frans van der Merwe, um dos outros pilotos/construtores da ROAM, ele tem cerca de 25 mm de raio de fricção negativo, o que significa que a linha central está fora do ponto de contato.
Isso fornece um torque de giro durante a frenagem que pode reduzir ou eliminar a tração para um lado. Ter freios separados pode ser um recurso útil em corridas, pois a roda interna pode ser muito leve e
travar ao fazer curvas e frear ao mesmo tempo.
Quando troquei o Quattro por uma versão com a cabeça para fora para o ROAM, acho que devo ter tomado uma decisão ruim. Vários pilotos estavam usando tetos Flevo ou similares para manter o sol
longe de suas cabeças. Poderia ter feito mais sentido para mim remover toda ou parte da tela. Minha intenção original era uma viseira tipo capacete de motocicleta.
Corrida
De volta às corridas onde tudo começou. No momento em que escrevo, ainda não descobri o verdadeiro potencial do Quattro em comparação com outras máquinas.
Estou planejando fazer uma versão de fibra de carbono neste inverno e se eu adicionar uma cunha no formato, acho que a cauda truncada maior que isso cria causará muito arrasto extra. Mantive o
comprimento total em menos de 8 pés para fins práticos, como transporte. Os melhores resultados do teste CFD foram com uma cauda de comprimento total, então uma cauda de corrida adesiva
provavelmente ajudará minha velocidade.
Tendo falado com Mike B, quero encontrar algumas pistas de teste de rolamento locais, uma de alta velocidade para aerodinâmica e uma de resistência ao rolamento de velocidade mais baixa. A alternativa
a isso poderia ser alcançada no velódromo em Reading com um motor elétrico calibrado ou manivelas SRM. Também estou pensando em comprar uma filmadora e fazer alguns testes de tufos, para tentar
descobrir o que está acontecendo no mundo real em comparação com o mundo CFD.
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