Riepilogo della simulazione aerodinamica rispetto al peso del Monte Ventoux

Introduzione:

Lo scopo di questo studio è determinare se una bici da arrampicata leggera o una bici aerodinamica più pesante sarebbero più veloci per la tappa 11 del Tour de France 2021, che è una tappa di montagna, che supera due volte il Mont Ventoux. Per rispondere a questa domanda, sono stati simulati cinque scenari:

1. Ciclista in solitaria per l'intero percorso. (Bici leggera vs Aero)
2. Effetto di due ciclisti che lavorano insieme durante l'intero percorso.
3. Solo pilota in solitaria in salita. (Bici leggera vs Aero). -Per questo, viene utilizzata la salita finale evidenziata in rosso sulla mappa del percorso sottostante.
4. Squadra (due corridori) solo in salita. (Bici leggera vs Aero). -*Vedi nota sotto.
5. Ciclista in solitaria nella discesa finale evidenziato in blu sulla mappa del percorso qui sotto. (Bici leggera vs Aero).

*Con lo scenario 4, viene simulata solo la salita finale (in rosso), poiché l'ipotesi realistica è che i corridori della classifica generale arrivino alla base della scalare insieme ai loro domestici e che la gara si svolge su quella salita.

Le simulazioni sono state effettuate utilizzando lo strumento di simulazione delle prestazioni di Swiss Side, che simula il tempo necessario per coprire un corso, tenendo conto di tutti i parametri rilevanti, tra cui:

• Fisico: peso, profilo del percorso, aerodinamica, resistenza al rotolamento, perdite della trasmissione
• Ambientale: temperatura, pressione, densità, vento
• Fisiologico: Rider Critical Power (CP), Wprime (W')
  
  

Le simulazioni vengono effettuate sia su un singolo corridore che su più corridori in una situazione di squadra, in cui i corridori condividono il lavoro in modo ottimizzato per portare il pilota della classifica generale al top nel minor tempo possibile. Per le simulazioni di squadra viene considerato anche l'effetto pescaggio, che non è trascurabile anche a velocità inferiori.

Panoramica sulla configurazione della simulazione:

• Percorso: 2021 TdF Stage 11. Per semplicità, il tempo è considerato un giorno asciutto e senza vento.
• Sono state utilizzate le caratteristiche fisiologiche di un tipico contendente GC con un peso di 63 kg e una potenza critica di 360 W.
• La bici leggera è stata considerata avere un peso legale minimo UCI di 6,8 kg.
• La bici aerodinamica è stata considerata più pesante di 1 kg, pari a 7,8 kg
• La resistenza aerodinamica si basava su numeri tipici per un ciclista di questo tipo, con un CdA base di 0,260 sulla bici aerodinamica e 0,280 sulla bici da arrampicata. La resistenza aerodinamica viene regolata per le diverse posizioni del ciclista a diverse velocità. Per esempio. Scendere in una piega aerodinamica o alzarsi in piedi su una salita ripida.
• Per l'impostazione della simulazione "Squadra", per semplicità, sono stati considerati solo due corridori. Al corridore della classifica generale viene assegnato un domestico da supportare durante la salita. La strategia di potenza del domestico è impostata in modo tale che tutta l’energia disponibile venga utilizzata (W’=0), 3 km prima della vetta, lasciando il corridore della classifica generale da solo per la parte finale della salita. È inclusa la riduzione della resistenza aerodinamica per il pilota successivo (di draft).
• Inoltre, per la discesa finale, viene simulata la perdita/guadagno di tempo della bici da aero rispetto alla bici da arrampicata per determinare se la bici da aero recupera tempo durante la discesa a causa delle velocità più elevate.
• Il coefficiente di resistenza al rotolamento (Crr) è fissato a 0,0033 per entrambe le bici, anche se la bici da arrampicata leggera normalmente avrebbe pneumatici tubolari con una maggiore resistenza al rotolamento. Per quantificare questo effetto, viene effettuato anche uno studio sulla sensibilità alla resistenza al rotolamento.
  
  

Risultati:

1. Ciclista solitario per l'intero percorso:

• Per un ciclista solitario sulla bici da arrampicata leggera, il tempo impiegato per coprire l'intero percorso simulato è di 5 ore 23 minuti 24 secondi con una velocità media di 36,5 km/h
• La configurazione della bici aerodinamica è simulata per essere più veloce sull'intero percorso di -3m 16s (< span style="color: #000000;">-1,0% tempo totale) con una velocità media di 36,9 km/h

1. Effetto di due ciclisti che lavorano insieme durante l'intero percorso:

• Entrambi i ciclisti sono considerati con le configurazioni aerodinamiche più veloci.
• Il lavoro è condiviso tra i corridori in modo ottimizzato in termini di potenza in modo da ridurre al minimo il tempo necessario per coprire la tappa da parte dei due corridori.
  Il tempo risparmiato dai due corridori che lavorano insieme rispetto a un corridore solista, sulle bici aerodinamiche viene simulato un ulteriore -4m 46s (-1,5% tempo) con una velocità media di 37,5 km/h

1. Solo corridore solitario in salita:

• Per un ciclista solitario sulla bici da arrampicata leggera, il tempo impiegato per coprire la salita finale simulato è di 58 m 53 secondi con una velocità media di 21,5 km/h
• La configurazione aerodinamica della bici è simulata per essere più lenta durante la salita finale di +19 secondi con una velocità media di 21,4 km/h

1. Squadra (due corridori) solo in salita:

• Per due ciclisti che lavorano insieme in modo ottimizzato in termini di potenza su bici da arrampicata leggere, il tempo impiegato per coprire la salita finale simulato è di 57 m 51 s con una velocità media di 21,9 km/h. Questo è 1m 2s più veloce del ciclista solitario sulla bici da arrampicata leggera.
• Gli stessi due ciclisti in configurazione aerodinamica sono simulati per essere più lenti durante questa salita finale di + 22s con una velocità media di 21,8 km/h.

1. Ciclista solitario nella discesa finale:

• Nella discesa finale, un ciclista solitario con la configurazione della bici aerodinamica sarebbe ancora -24 secondi più veloce rispetto alla configurazione leggera della bici da arrampicata. Quindi il vantaggio della bici da arrampicata leggera è più che neutralizzato in discesa.
  
  

Sensibilità alla resistenza al rotolamento:

Ai fini di questo studio, la resistenza al rotolamento (Crr) è stata mantenuta costante a 0,0033 per entrambe le configurazioni. Tuttavia, in realtà, la bici da arrampicata leggera utilizzerebbe probabilmente ruote e pneumatici tubolari per raggiungere il peso minimo UCI di 6,8 kg. La configurazione della bici aerodinamica potrebbe utilizzare un copertoncino. I pneumatici tubolari hanno un netto aumento della resistenza al rotolamento. Questo può arrivare fino al + 30%. Per quantificare questo effetto è stato effettuato uno studio di sensibilità sulla resistenza al rotolamento. Aumentando il Crr a 0,0043 (+30%) si ottengono i seguenti aumenti di tempo:

• Intero corso: +2m 45s
• Salita finale: +33 secondi
  
  

Con questi risultati in mente, se la bici da arrampicata leggera utilizzasse pneumatici tubolari e la bici aerodinamica utilizzasse pneumatici copertoncino, qualsiasi vantaggio derivante dal peso più leggero della bici da arrampicata molto probabilmente andrebbe completamente perso a causa dell'aumento della resistenza al rotolamento, anche in pura salita.

Riepilogo:

Nel complesso, la bici aerodinamica è la configurazione più veloce per questo percorso. Per altri percorsi che prevedono un arrivo in vetta, una bici da arrampicata più leggera potrebbe apportare un vantaggio strategico per la salita finale. Tuttavia in questa tappa 11, dove la salita finale sul Mont Ventoux è abbinata ad una discesa di pari entità, il vantaggio in salita derivante dal peso più leggero della bici da arrampicata viene neutralizzato. La bici da arrampicata porta un vantaggio rispetto alla bici aerodinamica solo nelle salite pure. Ciò tuttavia presuppone che entrambe le bici utilizzino combinazioni ruota-pneumatico che hanno la stessa resistenza al rotolamento. Lo studio sulla sensibilità alla resistenza al rotolamento indica che questo effetto non è trascurabile. In particolare, se la bici da arrampicata più leggera dovesse utilizzare pneumatici tubolari e pneumatici per copertoncino per bici aerodinamiche, allora è probabile che qualsiasi vantaggio della bici da arrampicata dovuto al peso più leggero verrebbe annullato a causa della maggiore resistenza al rotolamento dei pneumatici tubolari.