Tuesday, August 30, 2011
Velomobile III
Tal como referi anteriormente, os velomobiles de produção comercial são maioritáriamente feitos numa estrutura monocoque, em materiais que vão desde matérias plásticas diversas até estruturas em kevlar e fibra de carbono, passando pelo alumínio. No que toca a protótipos home-made, a variedade é bastante maior: há modelos em coroplast, contraplacado, fibras de vidro e/ou carbono e/ou kevlar e diversos tipos de plásticos - básicamente tudo o que puder ser utlizado com sucesso como revestimento, sê-lo-á. No que concerne aos modelos chassis + cabine (que regra geral utilizam uma trike já existente como chassis ao qual se adapta uma estrutura de cabine), o refinamento vai à utilização de estruturas de tecido ou folhas plásticas sobre uma armação de varetas de madeira, carbono ou pvc - um pouco como fiz aqui. A escolha é feita em função dos critérios de cada um - e dos recursos financeiros, claro.
Exactamente como acontece com as reclinadas em geral, no mundo dos velomobiles existe uma comunidade de construtores caseiros que é muito significativa, em termos de números e no somatório das investigações e experiencias feitas a título individual. Creio que uma das razões para a existência destas comunidades se prende com o custo elevado que estes veículos têm no mercado, resultado entre outras coisas da produção em números reduzidíssimos - algumas marcas fabricam apenas uma ou duas unidades por mês, para dar uma idéia de um nicho onde existe cerca de uma dúzia de fabricantes. Digamos que ainda não há mercado que justifique o investimento em infraestruturas de produção em massa, ainda que as que existem não consigam dar resposta às solicitações. É aquele limiar em que ainda não é pinhal, mas já não é praia. E ainda bem que existe esta comunidade de construtores caseiros, dado que uma parte não dispicienda dos custos com a investigação e dos testes de novas soluções tem passado por esta comunidade, tal como acontece no mundo das reclinadas em geral.
Voltando atrás: a escolha (para o que aqui interessa) é entre uma estrutura monocoque ou chassis + cabine. E como sempre, depende de qualquer outro factor, ao qual será necessário fazer algum tipo de concessão. Em termos globais a estrutura monocoque pode ser mais leve, mas depende. As suspensões e eixos standard nos velomobiles comerciais recorrem a um conjunto McPherson, que tem o grande mérito de permitir distribuir o esforço por diferentes pontos da estrutura. O contra desta solução é que obriga ao reforço da mesma em sítios em que não seria de todo necessário esse reforço, a não ser por causa da suspensão utilizada. É melhor? Depende - se for um projecto fechado sim, senão não, dado que qualquer alteração a meio poderá implicar o reforço de novas zonas da estrutura, ficando os anteriores a contribuir para o lastro. São estes pequenos "dependes" que fazem ou não um bom produto final, conforme cumpram ou não os requisitos iniciais. E em função deste exemplo que acabei de dar, parece-me que, na óptica da necessidade de uma possível alteração de fundo a meio do projecto a versão chassis + cabine é a mais vantajosa, porque permite concentrar as diferentes funções em estruturas específicas e ainda assim ser mais versátil com um custo mais reduzido. Independentemente de já não ser requisito a capacidade de transportar duas pessoas, não é demais não abrir o flanco no capítulo da resistência mecânica - o que conseguirei mais facilmente com um chassis. E com a vantagem de facilitar a construção de toda a estrutura, caso opte mesmo por um leaning velomobile. Ou seja - e até ver é uma decisão "fechada", postas as vantagens: o chassis será feito em tubo de aço de secção quadrada e a "cobertura em contraplacado de 3mm revestido a fibra de vidro, tal e qual como o método "stich and glue" usado na construcção de kayaks (e outras pequenas embarcações). Apesar do peso acrescido (que se deverá manter dentro de valores aceitáveis, espero) todos os demais pontos me parecem facilitados com esta abordagem.
Exactamente como acontece com as reclinadas em geral, no mundo dos velomobiles existe uma comunidade de construtores caseiros que é muito significativa, em termos de números e no somatório das investigações e experiencias feitas a título individual. Creio que uma das razões para a existência destas comunidades se prende com o custo elevado que estes veículos têm no mercado, resultado entre outras coisas da produção em números reduzidíssimos - algumas marcas fabricam apenas uma ou duas unidades por mês, para dar uma idéia de um nicho onde existe cerca de uma dúzia de fabricantes. Digamos que ainda não há mercado que justifique o investimento em infraestruturas de produção em massa, ainda que as que existem não consigam dar resposta às solicitações. É aquele limiar em que ainda não é pinhal, mas já não é praia. E ainda bem que existe esta comunidade de construtores caseiros, dado que uma parte não dispicienda dos custos com a investigação e dos testes de novas soluções tem passado por esta comunidade, tal como acontece no mundo das reclinadas em geral.
Voltando atrás: a escolha (para o que aqui interessa) é entre uma estrutura monocoque ou chassis + cabine. E como sempre, depende de qualquer outro factor, ao qual será necessário fazer algum tipo de concessão. Em termos globais a estrutura monocoque pode ser mais leve, mas depende. As suspensões e eixos standard nos velomobiles comerciais recorrem a um conjunto McPherson, que tem o grande mérito de permitir distribuir o esforço por diferentes pontos da estrutura. O contra desta solução é que obriga ao reforço da mesma em sítios em que não seria de todo necessário esse reforço, a não ser por causa da suspensão utilizada. É melhor? Depende - se for um projecto fechado sim, senão não, dado que qualquer alteração a meio poderá implicar o reforço de novas zonas da estrutura, ficando os anteriores a contribuir para o lastro. São estes pequenos "dependes" que fazem ou não um bom produto final, conforme cumpram ou não os requisitos iniciais. E em função deste exemplo que acabei de dar, parece-me que, na óptica da necessidade de uma possível alteração de fundo a meio do projecto a versão chassis + cabine é a mais vantajosa, porque permite concentrar as diferentes funções em estruturas específicas e ainda assim ser mais versátil com um custo mais reduzido. Independentemente de já não ser requisito a capacidade de transportar duas pessoas, não é demais não abrir o flanco no capítulo da resistência mecânica - o que conseguirei mais facilmente com um chassis. E com a vantagem de facilitar a construção de toda a estrutura, caso opte mesmo por um leaning velomobile. Ou seja - e até ver é uma decisão "fechada", postas as vantagens: o chassis será feito em tubo de aço de secção quadrada e a "cobertura em contraplacado de 3mm revestido a fibra de vidro, tal e qual como o método "stich and glue" usado na construcção de kayaks (e outras pequenas embarcações). Apesar do peso acrescido (que se deverá manter dentro de valores aceitáveis, espero) todos os demais pontos me parecem facilitados com esta abordagem.
Velomobile II
Não o disse no post anterior, digo-o neste, quero ter um velomobile. Também posso dizer que não tenho os 5000€ que uma coisinha daquelas custa (mínimo). Mas creio que posso tentar construir um por uma fracção desse valor, não contando com o tempo dispendido. E, já que vou ser eu a fazê-lo, posso bem começar pelo "caderno de encargos", com uns quantos requisitos aparentemente incompatíveis entre si:
a) Tem que ter mais tracção do que a normal num tadpole - quero continuar a ir para os estradões de terra batida sem andar a escorregar;
b) Tem que levar duas pessoas em configuração de "tandem" (nota: vou acabar por desistir deste ponto por razões de ordem prática, mas para já fica, dado o interesse que tem em termos analíticos);
c) Tem que ser um pouco mais alto do que a altura normal de um velomobile, para ser "visível" - não me venham com a história da bandeira, vê-se primeiro o veículo do que a bandeira, só é bom para carrinhos se supermercado;
d) Tem que ser tão estreito quanto possível.
(Como seria de esperar deverá ser tão leve quanto possível, tão robusto quanto possível, tão barato quanto possível, tão rápido quanto possível e tão funcional quanto possível. Tudo quanto possível de modo a que depois de somadas as concessões, ainda assim valha a pena construir a máquina com a certeza de que será utilizada eficazmente para o que foi concebida).
A primeira solução que me ocorreu foi efectivamente a utilização de uma plataforma com quatro rodas - o cumprimento do ponto a) exige-me duas atrás para tracção e o do ponto b) exige-me duas à frente para a travagem. Mas mesmo com a imposição dos dois lugares, pareceu-me excessivo acrescentar mais uma roda, dada a complexidade e o peso acrescidos, até porque o objectivo não é ter dois lugares lado a lado, mas em tandem - um à frente do outro, para não penalizar a eficiencia aerodinâmica. Com a agravante de que ou acabava com um veículo demasiado baixo ou tinha que ter uma largura no mínimo idêntica à que conseguiria com uma configuração em delta ou em tadpole. E se por um lado a plataforma delta me parece (numa apreciação inicial) pouco prática, a tadpole também não dá resposta nem ao ponto a) se não levar as duas pessoas - nem ao c). Com efeito - e creio que se percebe nas imagens - o condutor vai sentado práticamente sobre o eixo dianteiro, o que deixa muito pouca tracção à roda traseira se ele for o único passageiro; por outro lado, numa plataforma destas não se pode subir a altura dos ocupantes (e do centro de massa) sem aumentar a largura total do veículo. Ora, o objectivo não é construir uma alfaia agrícola que faça parar o trânsito por onde passa... Relativamente ao formato delta, o problema da tracção mantém-se (para o cenário em que só tem um condutor sem passageiro) e agrava-se claramente a distribuição de massa em curva.
Outra solução possível passa por uma abordagem mais radical, que ainda assim tem um ónus não dispiciendo ao nível da complexidade mecânica: uma leaning trike (ou tilting trike, dependendo da fonte), que consiste grosso modo numa plataforma que, tendo três rodas, se comporta em curva de modo similar a uma bicicleta. Nota: O link que já indiquei anteriormente (http://jetrike.com) tem muita informação (e muito completa) acerca de algumas das principais variações a este tema, e há um grupo no Yahoo Groups (creio que se chama mesmo Tilting Trikes) que constituirá eventualmente o maior repositório de informação disponível online acerca do assunto.
Dados os objectivos definidos anteriormente, esta solução poderá ser a mais viável, ainda assim dependente do acréscimo de peso e da complexidade que implicar. Tendo apenas como contras o aumento de peso e da complexidade, resolve contudo a grande maioria dos problemas que se colocam a qualquer uma das soluções anteriormente analisadas - a localização do centro de massa é menos crítica e poderá ser ajustada em função das necessidades de tracção, a distância entre vias não fica tão dependente da altura do centro de massa ao chão e o comportamento global deverá ser idêntico ao de um veículo de duas rodas com duas vantagens comparativas: uma menor sensibilidade aos ventos laterais e uma maior capacidade de travagem, ambas resultado da existência de uma terceira roda. A questão é, é possível? E em que moldes? Parece-me que sim, é possível, com uma limitação severa relativamente às definições iniciais: um veículo com um só passageiro. Seja qual for a abordagem, um veículo de propulsão humana deverá ter tendencialmente uma característica de base: ser (bastante) menos pesado do que o menor numero de passageiros possível - típicamente um. Creio que não consigo um peso aceitável de ser puxado por uma só pessoa num veículo preparado para duas pessoas, e não me parece que consiga solucionar o problema da distribuição de massa em função da tracção e/ou da travagem.
a) Tem que ter mais tracção do que a normal num tadpole - quero continuar a ir para os estradões de terra batida sem andar a escorregar;
b) Tem que levar duas pessoas em configuração de "tandem" (nota: vou acabar por desistir deste ponto por razões de ordem prática, mas para já fica, dado o interesse que tem em termos analíticos);
c) Tem que ser um pouco mais alto do que a altura normal de um velomobile, para ser "visível" - não me venham com a história da bandeira, vê-se primeiro o veículo do que a bandeira, só é bom para carrinhos se supermercado;
d) Tem que ser tão estreito quanto possível.
(Como seria de esperar deverá ser tão leve quanto possível, tão robusto quanto possível, tão barato quanto possível, tão rápido quanto possível e tão funcional quanto possível. Tudo quanto possível de modo a que depois de somadas as concessões, ainda assim valha a pena construir a máquina com a certeza de que será utilizada eficazmente para o que foi concebida).
A primeira solução que me ocorreu foi efectivamente a utilização de uma plataforma com quatro rodas - o cumprimento do ponto a) exige-me duas atrás para tracção e o do ponto b) exige-me duas à frente para a travagem. Mas mesmo com a imposição dos dois lugares, pareceu-me excessivo acrescentar mais uma roda, dada a complexidade e o peso acrescidos, até porque o objectivo não é ter dois lugares lado a lado, mas em tandem - um à frente do outro, para não penalizar a eficiencia aerodinâmica. Com a agravante de que ou acabava com um veículo demasiado baixo ou tinha que ter uma largura no mínimo idêntica à que conseguiria com uma configuração em delta ou em tadpole. E se por um lado a plataforma delta me parece (numa apreciação inicial) pouco prática, a tadpole também não dá resposta nem ao ponto a) se não levar as duas pessoas - nem ao c). Com efeito - e creio que se percebe nas imagens - o condutor vai sentado práticamente sobre o eixo dianteiro, o que deixa muito pouca tracção à roda traseira se ele for o único passageiro; por outro lado, numa plataforma destas não se pode subir a altura dos ocupantes (e do centro de massa) sem aumentar a largura total do veículo. Ora, o objectivo não é construir uma alfaia agrícola que faça parar o trânsito por onde passa... Relativamente ao formato delta, o problema da tracção mantém-se (para o cenário em que só tem um condutor sem passageiro) e agrava-se claramente a distribuição de massa em curva.
Imagens retiradas do site http://www.atomiczombie.com/ (Viking Tandem Trike) - uma excelente fonte de informação para quem pretende construir algo - bicicletas, trikes, quads...
No site http://jetrike.com poderão encontrar muita informação respeitante à construcção de trikes, principalmente no que concerne à análise técnica. Foi de lá que retirei as imagens seguintes (http://jetrike.com/tadpole-or-delta.html) que são bem demonstrativas dos problemas com que me deparei nesta análise inicial:
Na figura de cima temos esquematizada uma delta (duas rodas atrás, o sentido do movimento é da esquerda para a direita e a curva no sentido da seta). O ponto azul indica o centro de massa ideal, que deverá estar sempre atrás da intersecção das bissectrizes do triângulo formado pelos centros das rodas. Ora, se considerarmos um veículo apenas para um ocupante, é relativamente fácil dimensionar a estrutura para corresponder de perto a esta imposição; para aquilo que pretendo tenho sempre forçosamente o condutor sentado à frente deste ponto, o que do ponto de vista do centro de massa coloca toda a estrutura na situação mais desfavorável possível quando só tem este ocupante - este factor, aliado à menor capacidade de travagem (comparativa) levam-me a ter sérias reservas quanto à utilização desta plataforma. Neste cenário, o comportamento em curva será sempre bastante mau, para não dizer deplorável.
Na figura de cima temos esquematizada uma tadpole (duas rodas dianteiras, o sentido do movimento é da esquerda para a direita e a curva no sentido da seta). O ponto azul indica o centro de massa ideal, que deverá estar sempre à frente da intersecção das bissectrizes do triângulo formado pelos centros das rodas. Nesta estrutura temos dois problemas, talvez menos críticos do que os que se colocam com a plataforma anterior. Para manter o centro de massa sempre na "zona de conforto" será necessário deslocar o condutor bastante para a frente, o que implica uma séria perda de tracção quando não levar o segundo ocupante. Por outro lado, a presença deste fará deslocar forçosamente o centro de massa para trás, o que acarreta uma menor velocidade máxima admissível em curva.
Não encontrei nenhum esquema similar para um veículo com quatro rodas, mas terá seguramente o centro de massa coincidente com o centro do paralelogramo formado pelos centros das quatro rodas, com uma variante interessante: o centro de massa de cada um dos ocupantes deverá estar tão próximo quanto possível do eixo correspondente, para optimizar o comportamento em curva - o que remete para um comportamento bastante idêntico ao de uma tadpole para o cenário de um só ocupante, e com a agravante do acréscimo do peso e da complexidade mecânica. No caso de um quad (tal como numa delta) a tracção deverá ser às duas rodas traseiras; a direcção às duas dianteiras (tal como numa tadpole), e terá forçosamente que ter um qualquer tipo de suspensão às quatro rodas - o que apesar de ser recomendável, não é condição sine qua non para as outras plataformas (um quad deverá ter sempre as quatro rodas apoiadas no chão, o que só se garante recorrendo a um qualquer tipo de suspensão).
Uma solução interessante que poderia eventualmente resolver alguns dos problemas que encontrei passaria por ter um sistema de tracção dianteira e direcção à roda traseira (numa configuração tadpole). Podem encontrar aqui (entre muitas outras fontes disponíveis) alguma informação sobre tentativas diversas feitas ao longo do tempo no sentido de implementar sistemas de direcção traseira. Apesar da muita investigação feita acerca deste tema, ainda não se encontraram soluções cabais para alguns dos problemas que esta solução levanta, e que a tornam impraticável na grande maioria das situações. Um veículo com direcção traseira não se desvia de um obstáculo próximo; a realimentação é positiva, i.e., depois de iniciada a tendência é no sentido de acentuar a curva e não no sentido de a corrigir para um movimento em linha recta. O resultado acaba por ser um comportamento bastante instável em curva, principalmente em velocidades mais elevadas.
Outra solução possível passa por uma abordagem mais radical, que ainda assim tem um ónus não dispiciendo ao nível da complexidade mecânica: uma leaning trike (ou tilting trike, dependendo da fonte), que consiste grosso modo numa plataforma que, tendo três rodas, se comporta em curva de modo similar a uma bicicleta. Nota: O link que já indiquei anteriormente (http://jetrike.com) tem muita informação (e muito completa) acerca de algumas das principais variações a este tema, e há um grupo no Yahoo Groups (creio que se chama mesmo Tilting Trikes) que constituirá eventualmente o maior repositório de informação disponível online acerca do assunto.
Dados os objectivos definidos anteriormente, esta solução poderá ser a mais viável, ainda assim dependente do acréscimo de peso e da complexidade que implicar. Tendo apenas como contras o aumento de peso e da complexidade, resolve contudo a grande maioria dos problemas que se colocam a qualquer uma das soluções anteriormente analisadas - a localização do centro de massa é menos crítica e poderá ser ajustada em função das necessidades de tracção, a distância entre vias não fica tão dependente da altura do centro de massa ao chão e o comportamento global deverá ser idêntico ao de um veículo de duas rodas com duas vantagens comparativas: uma menor sensibilidade aos ventos laterais e uma maior capacidade de travagem, ambas resultado da existência de uma terceira roda. A questão é, é possível? E em que moldes? Parece-me que sim, é possível, com uma limitação severa relativamente às definições iniciais: um veículo com um só passageiro. Seja qual for a abordagem, um veículo de propulsão humana deverá ter tendencialmente uma característica de base: ser (bastante) menos pesado do que o menor numero de passageiros possível - típicamente um. Creio que não consigo um peso aceitável de ser puxado por uma só pessoa num veículo preparado para duas pessoas, e não me parece que consiga solucionar o problema da distribuição de massa em função da tracção e/ou da travagem.
Velomobile I
Construir um velomobile é fazer concessões. Qualquer que seja a abordagem, é necessário fazer concessões. E depois de tomada a decisão, resta saber no que fazer as concessões.
Ou seja, e antes de mais, para quê um velomobile? Ou antes, a pergunta que se impõe é, o que é afinal um velomobile? De acordo com a wikipedia, é um veículo de propulsão humana fechado, para protecção contra colisões e contra o mau tempo e para optimização aerodinâmica. Na realidade esta definição aparentemente simples encerra uma miríade de variantes possíveis (e já existentes): desde as "streamliners" com apenas duas rodas, passando pela plataforma que comumente designamos por velomobiles com três rodas até aos modelos com quatro rodas, (quase) tudo é possível. As streamliners detêm uma parte significativa dos actuais recordes de velocidade da IHPVA nomeadamente a Varna Tempest, com o recorde dos 200 mts "flying start" (133,28 Kmts/h, 5,402 s) e a Eiviestretto com o record da hora, com 91,556 Kmts percorridos. Estes valores superam de longe os recordes reconhecidos pela UCI, respectivamente 9,572 S e 49,700 Kmts - voltarei a este tema mais tarde.
As streamliners têm uma grande vantagem comparativa que é o facto de terem apenas duas rodas, que simplifica ao máximo toda a componente mecânica. São contudo muito vulneráveis a ventos laterais, o que penaliza bastante esta plataforma e tem condicionado de algum modo a sua evolução, que está neste momento muito focada em protótipos de competição - não só, mas digamos que tão maioritáriamente que "streamliner" é quase sinónimo de máquina de velocidade pura (para o que aqui interessa).
Avançando para a plataforma menos comum, com quatro rodas, digamos que em termos práticos é práticamente inexistente. Em termos de concepção, é a pior solução a vários níveis: de concessão em concessão até ao desastre final, dado que as utilização de uma plataforma de quatro rodas apenas se justifica em circunstâncias muito particulares, como a das fotos que se seguem. É uma solução complexa do ponto de vista mecânico, (muito) pesada em termos estruturais e a que tem o pior desempenho aerodinâmico.
E, finalmente, para as três rodas, a configuração mais comum destes veículos. Com as duas variantes possíveis, delta (duas rodas traseiras) ou tadpole (duas rodas dianteiras), esta última é a mais utilizada: a transmissão é bastante mais simples e práticamente idêntica à de uma bicicleta, as duas rodas dianteiras permitem uma travagem muito eficiente e controlada e um comportamento superior em curva. Além disso permite a utilização de uma "carapaça" em forma de lágrima, que é o formato mais eficiente em termos aerodinâmicos. Tem contras: a mecânica da direcção é mais complicada, o que torna esta plataforma mais "sensível" à interferencia da cadência da pedalada em velocidades mais elevadas, e uma questão que poucas vezes vejo referida mas que senti "na pele" de todas as vezes que andei com a minha trike: a distribuição de peso, que é sempre muito penalizadora da tracção (a roda traseira suportará sempre menos de 40% do peso total do veículo, típicamente na ordem dos 30% em em alguns casos extremos menos de 25%. Fora de estrada torna-se muito complicado - leia-se "fora do asfalto", caso em que a falta de tracção pode impossibilitar alguns percursos com subidas mais íngremes.
De um modo superficial e sem entrar em detalhes maçadores, esta foi a introdução possível ao mundo dos velomobiles. Recomendo vivamente a todos os que estejam interessados que pesquisem na net: há muita informação disponível, alguma dela errónea acima de tudo por bondade e desconhecimento de quem a publica. Repararão seguramente que a plataforma de facto da maioria dos velomobiles existentes e comercializados assenta nas seguintes características:
a) construcção monocoque - não para os protótipos "home made" nem para as adaptações de corpos de velomobiles a trikes já existentes, mas é verdade para a esmagadora maioria dos velomobiles produzidos "em série"; este tipo de construção permite manter o peso do veículo relativamente baixo (cerca de 30 Kg);
b) plataforma tadpole (duas rodas à frente e uma atrás): esta configuração permite um melhor comportamento nas duas situações mais críticas com que um velomobile se depara no mundo real: curvas e a travagem; esta plataforma, com uma distância entre eixos curta consegue um comportamento quase óptimo em curva - dado que a roda de fora está na melhor localização em função do centro de massa - e em travagem, onde as duas rodas dianteiras permitem aguentar travagens extremamente violentas;
c) corpo em formato de lágrima (visto de cima): segue quase o formato da plataforma tadpole e tem um comportamento aerodinâmico excelente.
Seja qual for a plataforma, o numero de rodas e o material utilizado, um velomobile será sempre bastante mais pesado do que uma bicicleta. A UCI determina como peso mínimo 6,8 Kg como requisito para obter a homologação; o peso médio de um velomobile anda na casa dos 30Kg, o que dá um factor de multiplicação de 4. Ainda assim e graças ao formato aerodinâmico, os velomobiles não só permitem velocidades de ponta superiores, como também as velocidades médias alcançadas tendem a ser bastante mais elevadas do que o que é possível numa bicicleta de estrada. O que prova que o peso do veículo não é o factor mais penalizador na utilização da propulsão humana, mas sim a resistência aerodinâmica. Esta é de facto a razão que nos amarra ás baixas velocidades. Por essa razão é que as streamliners vêm à cabeça dos veículos mais rápidos movidos a pedal, porque têm uma eficiência aerodinâmica fantástica, e por essa mesma razão é que os quads ficam na cauda, porque têm uma estrutura já de si demasiado pesada à qual somam a desvantagem de terem áreas frontais demasiado grandes para conseguirem um bom desempenho aerodinâmico (em função do motor, claro está). Um velomobile standard fica algures no meio termo e consegue facilmente velocidades na ordem dos quarentas e muitos quilómetros em terrenos planos, e há relatos documentados de velocidades de 70's, 80's e bastante mais (sendo o "bastante mais" já em descidas, claro). O que não deixa de ser impressionante - e estas velocidades mais do que justificam a evolução no sentido da maior potencia de travagem.
A razão pela qual os velomobiles têm tendencialmente três rodas... Já vi inúmeras discussões acerca do assunto, das vantagens das três rodas sobre as quatro rodas, com motor ou a pedal, e sinceramente creio que há uma explicação razoável para o assunto: simplicidade. Ou se complica na direcção (tadpole) ou se complica na transmissão (delta). Nas duas não, senão complica-se tudo e sem grandes ganhos evidentes - acabamos com um quad. Quando disse que o peso não é o factor mais penalizador no desempenho de um veículo de propulsão humana assumi que não se sairia dos limites do razoável. Qualquer ganho que se consiga de peso é um ganho na eficiência, e se se ajudar a não complicar... Temos portanto como resultado prático a utilização preferencial e esmagadora das plataformas de três rodas "no mundo real", no que aos velomobiles concerne.
Bem, e agora respondendo à pergunta: para quê um velomobile? Para andar mais depressa, ou para andar mais com o mesmo "desgaste", ou para andar à chuva ou ao frio - quem já andou de bicicleta em dias mesmo frios sabe do que estou a falar. Ou para ir mais longe. É para isso que serve um velomobile. Autonomia. Não é seguramente o veículo para quem não se importa de andar à intempérie ou não pretende andar mais depressa. E seguramente não o será igualmente para os "fanáticos" do peso. Quem selecciona componentes "à grama" não irá seguramente aceitar a idéia de arrastar 30 Kg de "peso morto" atrás.
Ou seja, e antes de mais, para quê um velomobile? Ou antes, a pergunta que se impõe é, o que é afinal um velomobile? De acordo com a wikipedia, é um veículo de propulsão humana fechado, para protecção contra colisões e contra o mau tempo e para optimização aerodinâmica. Na realidade esta definição aparentemente simples encerra uma miríade de variantes possíveis (e já existentes): desde as "streamliners" com apenas duas rodas, passando pela plataforma que comumente designamos por velomobiles com três rodas até aos modelos com quatro rodas, (quase) tudo é possível. As streamliners detêm uma parte significativa dos actuais recordes de velocidade da IHPVA nomeadamente a Varna Tempest, com o recorde dos 200 mts "flying start" (133,28 Kmts/h, 5,402 s) e a Eiviestretto com o record da hora, com 91,556 Kmts percorridos. Estes valores superam de longe os recordes reconhecidos pela UCI, respectivamente 9,572 S e 49,700 Kmts - voltarei a este tema mais tarde.
As streamliners têm uma grande vantagem comparativa que é o facto de terem apenas duas rodas, que simplifica ao máximo toda a componente mecânica. São contudo muito vulneráveis a ventos laterais, o que penaliza bastante esta plataforma e tem condicionado de algum modo a sua evolução, que está neste momento muito focada em protótipos de competição - não só, mas digamos que tão maioritáriamente que "streamliner" é quase sinónimo de máquina de velocidade pura (para o que aqui interessa).
Três streamliners.
Um velomobile com quatro rodas. A tracção é dianteira e a direcção efectua-se às rodas traseiras.
Um Duo Quest, quatro rodas, tracção traseira, direcção dianteira.
E, finalmente, para as três rodas, a configuração mais comum destes veículos. Com as duas variantes possíveis, delta (duas rodas traseiras) ou tadpole (duas rodas dianteiras), esta última é a mais utilizada: a transmissão é bastante mais simples e práticamente idêntica à de uma bicicleta, as duas rodas dianteiras permitem uma travagem muito eficiente e controlada e um comportamento superior em curva. Além disso permite a utilização de uma "carapaça" em forma de lágrima, que é o formato mais eficiente em termos aerodinâmicos. Tem contras: a mecânica da direcção é mais complicada, o que torna esta plataforma mais "sensível" à interferencia da cadência da pedalada em velocidades mais elevadas, e uma questão que poucas vezes vejo referida mas que senti "na pele" de todas as vezes que andei com a minha trike: a distribuição de peso, que é sempre muito penalizadora da tracção (a roda traseira suportará sempre menos de 40% do peso total do veículo, típicamente na ordem dos 30% em em alguns casos extremos menos de 25%. Fora de estrada torna-se muito complicado - leia-se "fora do asfalto", caso em que a falta de tracção pode impossibilitar alguns percursos com subidas mais íngremes.
Um velomobile "aberto" sobre um chassis delta.
Um velomobile "tadpole" (um WAW, neste caso) ao lado de um Porsche. Mais fotos do WAW ao lado de diferentes carros aqui.
a) construcção monocoque - não para os protótipos "home made" nem para as adaptações de corpos de velomobiles a trikes já existentes, mas é verdade para a esmagadora maioria dos velomobiles produzidos "em série"; este tipo de construção permite manter o peso do veículo relativamente baixo (cerca de 30 Kg);
b) plataforma tadpole (duas rodas à frente e uma atrás): esta configuração permite um melhor comportamento nas duas situações mais críticas com que um velomobile se depara no mundo real: curvas e a travagem; esta plataforma, com uma distância entre eixos curta consegue um comportamento quase óptimo em curva - dado que a roda de fora está na melhor localização em função do centro de massa - e em travagem, onde as duas rodas dianteiras permitem aguentar travagens extremamente violentas;
c) corpo em formato de lágrima (visto de cima): segue quase o formato da plataforma tadpole e tem um comportamento aerodinâmico excelente.
Seja qual for a plataforma, o numero de rodas e o material utilizado, um velomobile será sempre bastante mais pesado do que uma bicicleta. A UCI determina como peso mínimo 6,8 Kg como requisito para obter a homologação; o peso médio de um velomobile anda na casa dos 30Kg, o que dá um factor de multiplicação de 4. Ainda assim e graças ao formato aerodinâmico, os velomobiles não só permitem velocidades de ponta superiores, como também as velocidades médias alcançadas tendem a ser bastante mais elevadas do que o que é possível numa bicicleta de estrada. O que prova que o peso do veículo não é o factor mais penalizador na utilização da propulsão humana, mas sim a resistência aerodinâmica. Esta é de facto a razão que nos amarra ás baixas velocidades. Por essa razão é que as streamliners vêm à cabeça dos veículos mais rápidos movidos a pedal, porque têm uma eficiência aerodinâmica fantástica, e por essa mesma razão é que os quads ficam na cauda, porque têm uma estrutura já de si demasiado pesada à qual somam a desvantagem de terem áreas frontais demasiado grandes para conseguirem um bom desempenho aerodinâmico (em função do motor, claro está). Um velomobile standard fica algures no meio termo e consegue facilmente velocidades na ordem dos quarentas e muitos quilómetros em terrenos planos, e há relatos documentados de velocidades de 70's, 80's e bastante mais (sendo o "bastante mais" já em descidas, claro). O que não deixa de ser impressionante - e estas velocidades mais do que justificam a evolução no sentido da maior potencia de travagem.
A razão pela qual os velomobiles têm tendencialmente três rodas... Já vi inúmeras discussões acerca do assunto, das vantagens das três rodas sobre as quatro rodas, com motor ou a pedal, e sinceramente creio que há uma explicação razoável para o assunto: simplicidade. Ou se complica na direcção (tadpole) ou se complica na transmissão (delta). Nas duas não, senão complica-se tudo e sem grandes ganhos evidentes - acabamos com um quad. Quando disse que o peso não é o factor mais penalizador no desempenho de um veículo de propulsão humana assumi que não se sairia dos limites do razoável. Qualquer ganho que se consiga de peso é um ganho na eficiência, e se se ajudar a não complicar... Temos portanto como resultado prático a utilização preferencial e esmagadora das plataformas de três rodas "no mundo real", no que aos velomobiles concerne.
Bem, e agora respondendo à pergunta: para quê um velomobile? Para andar mais depressa, ou para andar mais com o mesmo "desgaste", ou para andar à chuva ou ao frio - quem já andou de bicicleta em dias mesmo frios sabe do que estou a falar. Ou para ir mais longe. É para isso que serve um velomobile. Autonomia. Não é seguramente o veículo para quem não se importa de andar à intempérie ou não pretende andar mais depressa. E seguramente não o será igualmente para os "fanáticos" do peso. Quem selecciona componentes "à grama" não irá seguramente aceitar a idéia de arrastar 30 Kg de "peso morto" atrás.
Monday, August 29, 2011
91,556 Kmts
O novo record da hora a pedal. Fresquinho. Segue o vídeo.
(Não deixa de ser impressionante, talvez mais ainda do que o record absoluto de velocidade).
(Não deixa de ser impressionante, talvez mais ainda do que o record absoluto de velocidade).
Wednesday, August 24, 2011
Velomobile II
Este fala Português. Bem, quase... Mas é made in Brasil, provavelmente o primeiro do género com nome Português. E linhas espectaculares, diga-se de passagem!
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