koppipyörä

[koppisti]

Huomasin että tuolla "polkuautot ja velomobiilit" puolella kyseltiin tekemäni härvelin perään, eli keskustelussa "kaksipyöräinen kinneri".
Kun kyseessä on katettu nojakki, taikka koppipyörä niinkuin itse sitä nimitän, niin postitampa tänne käyttökokemuksia.

Tuossa Juhani Seppovaaran kirjassa esiintynyt peli on järjestyksessä kolmas liikenteeseen asti valmistunut pyörä, eikä täysin onnistunut, joten tein
neljännen jolla olen ajanut muutaman vuoden.

Kaikkiaan tämä viimeisin on hyvä peli käytössä, ja sitä ei juurikaan tarvitsisi muuttaa jos uuden tekisin, - no kun kyseessä on "hifistelemättä" tehty proto,
niin painoa voi pudottaa monessa kohtaa sekä yksinkertaistaa muutenkin rakenteita.
Rakenteeltaan pyörä on "skin frame"tyyppiä, eli muotokuoren muodostaa teräsputkista hitsattu ristikko, mikä on peitetty styrox muovilla ja hiottu oikeaan muotoon.
Saatu muotokuori on sitten päällystetty ohuella lasikuitukankaalla ja epoksihartsilla.
Kun muotokuori hoitaa myös rungon tehtävät, ei painoa ole tullut käyttöä pahasti haittaavaa määrää, -alle 50 kiloa painaa koko pyörä.

Sitten asiaa ajamisesta.
Mitenkä se käyttäytyy sivutuulessa taikka rekan ohittaessa, on varmasti ensimmäinen asia mikä kiinnostaa.
Erittäin sävyisästi se käyttäytyy, ja asiasta ei tarvitse täällä sisämaan pahimmillaan noin 10-15 m/s tuulissa juurikaan piitata.
Tämä yllättävä asia johtuu polkupyörän etupyörän "jättämästä", eli puuskan iskiessä sivulta kylkeen etupyörä kääntyy hieman myötätuulen suuntaan, jolloin
koko pyörä kellanhtaa nojaamaan tuuleen.
Asia tapahtuu salamannopeasti ja jatkokin ilman mitään suurempaa hämminkiä, - asiassa pelaa vahvasti ohjausgeometrian automatiikka mikä tasaa kallistuksen
sopivaksi.
Asiaa auttaa lisäksi se että kaikki tapahtuva ei mitenkään riitele "selkäytimeen" opitun polkupyörällä ajon kanssa, eli horjahdusten korjaus sekä
suunnan säilyttäminen menee tämän automatiikan mukaan.
Tuulta vasten kallistuneen koppipyörän polkeminen muistuttaa hieman sitä tuntumaa mikä oli kun pikkupoikana opetteli ajamaan miestenpyörällä, - kun jalat
eivät yltäneet polkimille rungon päältä polkiessa, saati sitten satulasta, niin silloin edettiin kaameassa kallistuksessa rungon välistä polkien.

Liikkeelle lähtö ja pysähtyminen:
Alusta on avoin polkimien kohdalta joten eipä vaikeuksia. Lisäksi sivuovien alaosa on vahakangasta, joka sallii jalkojen levittämisen sivulle.
Vahakankaan alareunaan on kiinnitetty vaakasuora sauva joka levittää sitä ulospäin, niin että alareuna muodostaa kuin deltasiiven, - toimii kohtalaisen hyvin
lepattamatta ja ilman suurta lisää ilmanvastukseen.

Nopeus ja ilmanvastus:
Tasamaan nopeus riippuu ruismoottorin tehosta, mikä itsellä riittää pystypyörällä 100-200 metrin matkalle noin 36-40 kilometrin tuntivauhtiin, - tähän
kyllä vaaditaan hieman alamäkeä kiihdytysvaihessa.
Koppipyörällä taas ennätys on 58 km/t, ja alkukiihdytys myöskin alamäen avittamana, - tosin välitykset alkoivat loppua joten täyttä tehoa ei siirtynyt
takapyörään.
Alamäessä rullaten tehdyt kokeet antavat sitten paremman kuvan asiasta.
Käytän mittaukseen noin 150 metrin osuutta maantiestä joka on kaltevuudeltaan 1,2 senttiä metriä kohti.
Mittaus tehdään ottamalla alkuvauhti, mikä sovitetaan mahdollisimman tarkoin arveltuun rullausnopeuteen ja katsotaan kiihtyykö vauhti vaiko hidastuu.
Sitten vain paljon kokeita peräkkäin ja tietenkin tyynellä säällä sekä lämpötiloiltaan mahdollisimman samansuuruisina aikoina.
Renkailla on asiaan suuri vaikutus, kuin myös pyörän koolla joten kokeet samoilla nokian rollspeed renkailla

Näimpä sitten kävi.
Pystypyörällä kädet suorina 18-19 km/t.
Pystypyörällä kilpapyöräilijän alamäkiasennossa 21-23 km/t.
Koppipyörällä 43-48 km/t.

Tällainen alamäkikoe on sillä tavoin kätevä että se antaa myös kulkuvastukseen kuluvan energiamäärän, mikä on tietenkin sama minkä mäki taikka gravitaatio antaa.
Tarvitsee vain tietää kuinka paljon pyörä ajajineen painaa, sekä kuinka paljon se milläkin vauhdilla putoaa sekunnissa, ja laskutoimituksen jälkeen saadaan
vauhtiin tarvittava teho watteina.
Koppipyörän vaatima teho on 45 km/t vauhdilla 173 wattia, josta ilmanvastukseen kuluu 93 wattia ja vierintävastukseen 80 wattia.
Tähän vauhtiin kuluu tasaisella polkien hieman enemmän, eli ketjuvälityksen häviöt sekä renkaan muokkautuminen siirrettäessä tehoa tiehen lisää tehontarvetta.

Näistä arvoista voikin sitten tehdä paljonkin päätelmiä mihin suuntaan kannattaisi jatkokehityksessä edetä.
Koppipyörän vauhtiin on sen painolla vaikutusta vähemmän kuin luulisi, johtuen ensiksi siitä että kuskin paino on edelleenkin määräävä, ja sitten siitä ettei se
kasva samoin kuin ilmanvastus.
Jos nopeutta nostetaan 45 vauhdista 48 kilometriin tunnissa, niin kuskeineen 109 kiloa painava koppipyörä vaatii silloin tehoa 184 wattia, josta 99 kuluu ilmanvastukseen ja
85 vierintäkitkaan, eli yhteensä lisäystä 11 wattia.
Vierintäkitkan osuus on 0,73 wattia yhtä pyörän painokiloa kohti, joten vaadittaisiin 15 kilon kevennys siihen että saavutettaisiin 3 kilometrin nopeuslisä entisellä
tehonkulutuksella .
Eipä tässä kuitenkaan olla väheksymässä painon merkitystä, ylämäet on otettava lukuun.
Ylämäet laskevat keskinopeutta merkittävästi jo rasituksesta palautumisen takia , mutta onhan sähköapu keksitty ja sitä onkin aikomus jatkossa käyttää.
Koppipyörä on tasamaalla liian nopea että sallitusti käytettynä sähköstä olisi apua, ja käyttö rajoittuisi vain ylämäkiin.

Alla linkkejä kuviin joista näkyy kuinka alkuaan päältä avointa pyörää on kehitetty sateellakin käyttökelpoiseksi.
.lisää selitystä seuraa myöhenmmin, - kysyäkin sopii ja vastaan jos osaan.

http://aijaa.com/004779957805
http://aijaa.com/002409957871
http://aijaa.com/002709957882
http://i1.aijaa.com/t/00950/9957897.t.jpg

[terppa]

Mielenkiintoisen näköinen pyörä, miten hyvä näkyvyys tuosta on ulospäin? http://aijaa.com/002409957871 -kuvan perusteella päättelin, että pää jää kokonaan tuulilasin alapuolelle? Miten on tuulilasin huurtuminen sateella tai mahdollisessa talviajossa? Minulla on Pioneerissa pieni kate + tuulilasi ja kostealla kelillä alle 12 km/h mäkeä vääntäessä huurtumista alkaa esiintymään.

Jos se on kerran noin toimiva niin voisin ottaa virikkeitä tästä tulevien vuosien tuunaukseen

[koppisti]

Huurtuminen on tosiaan ongelma ja eipä pimeällä näe tuulilasista vastaantulevien autojen valojen takia mitään.
Asia piti ratkaista kuvista näkyvällä tavalla, - toimii hyvin myös pakkaskelillä jolloin avomallilla ajaessa pyrki nenä jäätymään.
Toimii niin hyvin että saa heittää mielestään ideat tuulilasin pyyhkijöistä tai muista vempaimista.

"Hattu" osa katteesta nousee kypärällä pukkaamalla ylös, ja kuvassaa hatun takareuna on sillä korkeudella mihin se nousee tuulilasin yli kurkittaessa.
Etureunaa voi säätää erikseen alemmaksi.
"Lipan" alla oleva katteen osa estää pisaroiden tippumisen polville, ja hatun räystäät tiputtavat ne katteen päätien taikka kauluksen ulkopuolelle.
http://aijaa.com/005569963490

Sadepisarat kohtaavat katteen suurinpiirtein tästä suunnasta
http://aijaa.com/008599963475

Koppipyörän yläkatte tulee olla ehdottomasti avattava ja mieluummin tähän tapaan, Syynä tähän on se että kaaduttaessa sivuovista on vaikea tulla ulos.
Menee suurinpiirtein nanosekuntti kun hemmo on tästä ovesta pihalla ja ensimmäinen voihan rähmä kajahtaa ilmoille.
http://aijaa.com/006429963590

[PW]

Onks tuo ite pyörä minkälainen ? Onko kuvia ilman koppia ? Näyttää tosi kapeelta, onko keskiötä esim. kavennettu normaalista ?

Petri

[koppisti]

Valitettavasti ei ole kuvaa rungosta rakentamisen ajoilta, eikä siitä saa nyt otetuksi sellaista kuvaa josta jotain selviäisi.
Poljinkeskiön kohdalla menee kapea useasta putkesta hitsattu välirunko joka liittää etuosan katteen takaosan istuin ja tavaratilaan, sekä tietenkin
takapyörän rakenteisiin. Keskiö on vakiokokoa.
Olen siinä uskossa että liiallista väätöjäykkyyttä kannattaa välttää tässä rungon osassa.
Ovet eivät osallistu rungon jäykistämiseen mitenkään, mikä olisikin huono idea kuten tuossa alla ilmenee.

Moni saattaa parhaillaan suunnitella omaa katettya kaksipyöräistä niiden lisäksi joiden projekteja on esitelty foorumilla, joten seuraavassa muutamia
huomionarvoisia kokemuksia.
Noissa kuvissa näkyvät läpyskät etupyörän mölemmin puolin ovat erittäin toimivia, ja jos etupyörä ei ole muuten piilotettu katteen sisään, niin ne
kannattaa tunkea projektiin mukaan.
Vaatimattomasta ulkonäöstään huolimatta ne lisäsivät koppipyörän alamäkinopeutta melkein 10 % eli jotain 3-4 kilometriä tunnissa.
Läpyskät eivät puutu ohjaukseen mitenkään, toisin kuin Seppovaaran kirjan kuvassa olevan värkin vastaava osa.
Se oli kylläkin hyvä ilmanvastuksen kannalta, mutta se lisäsi etupyörän painoa ja haittasi tästä syystä sen nopeaa reagointia esimerkiksi sivutuuleen,
lisäksi pyörä pyrki loivaan kaartoon puolelle tai toiselle, joten sitä piti jatkuvasti paimentaa menemään suoraan.
Läpysköiden idea tuli mieleen senverran jälkijunassa että en ehtinyt optimoida katteen etuosaa täysin yhteensopivaksi idean kanssa, ja seuraavaan
peliin tulisi muutoksia, eli pohja myös sileäksi.
Luulisin että kilometri kaksi olisi mahdollista parantaa tuntinopeutta.

Koppipyörän rakentamisen aikana ilmeni koeajoissa ikävä taipumus resonanssiin, eli etupyörä alkoi vatkata puolelta toiselle niin että vauhtia oli pakko
hiljentää.
Ensin yritin poistaa värähtelyn runkoa jäykistämällä, se kun vaati vain pienen muutoksen rakenteisiin.
Rungosta tuli kuin yhtä kappaletta ja ensimmäisellä koeajolla arvelin ensin että ongelma ratkesi helposti. Eipä ratkennut,- eräässä loivassa alamäessä
aivan arvaamatta alkoi kaamea vatkaus ja jouduin ajamaan paniikkiratkaisuna pyörän luiskaan.
Rungon jäykistys oli vain nostanut sen luontaista värähtelytaajutta, ja ongelma oli entinen.
Ongelman syyksi paljastui lopulta liian suuri etupyörän "jättämä", mikä oli sitten helppo poistaa muuttamalla ohjainakselia pystympään.
Helppoa se oli siksi että ohjausakselin laakeristo oli liitetty runkoon pulttiliitoksella, ja aluslevyjä vain liitokseen ja ongelma poistui.
Kannattaa kuitenkin suunnitella tämä osa jo ennalta säädettäväksi, koska melkoisen varmaa on että ongelmia tulee.
Nyt jättämä on lähinnä viitteellinen, minkä arvelen olevan sävyisän sivutuulen puuskiin reagoinnin takana.
Pystympi ohjausakseli on myös parantanut jostain syystä pyörän suuntavakavuutta ja se menee kuin juna kiskoilla, eli pystyn ajamaan 20 - 30 sentin
kaistaa pitkin.

[Nojailija]

Moi,
onpa kivan näkönen ja ilmeisen toimiva pyörä, kiinnostava tarina. Olen juuri ite postittamassa päivitystä "Cone" projektiini jossa yritän tehdä riittävän käytännöllistä ja nopeaa koppipyörää Itseäni mietityttää erityisesti pysähtyminen, miten olet sen ratkaissut? pääsetkö yllättävässä tilanteessa pysähtymään hallitusti vai kellahdatko kumoon? Mulla on mielessä joku laskeutumistelinetyylinen jutta tai vain avoin koppa/jalka maahan pysähtyminen.

[koppisti]

Koppiksessa on vain tavalliset polkupyörän vannejarrut, ja eihän niiden teho riitä äkkipysähdykseen kun painoa ja varsinkin
nopeutta on enemmän kuin normaalipyörässä.
Rakentamisen aikana ajoin paljon ilman jarruja ja silloin tarttui selkäytimeen kenkäjarrutus, eli jalat etuviistossa tiehen.
Istuinkorkeus on 55 senttiä tiestä mitattuna ja kun kantapää käy polkiessa noin 5 sentin päässä tiestä, niin jarrutus alkaa
nopeasti.
Kädet eivät ehdi jarrukahvoille kun jalat jo jarruttaa, - istuma asento on koppiksessa lähes sama kuin tuossa cone 1 teräsproto4
kuvassa, eli kädet suorana eteen, selkänojan kallistus sama, mutta jalat alempana.
Jarrutus on tukevan tuntuista, eli voima välittyy selkänojan kautta pyörään, ja tietenkin suurin hidastettava massa on kuski itse.
Jarrutus päättyy tukevaan asentoon ja tähän mennessä ongelmitta, - tosin täydestä vauhdista ei vielä ole tarvinnut tehdä
äkkijarrutusta.
Samoja ideoita on pyörinyt päässä jarrutuksen suhteen, - yksi oli sellainen että suurinpiirtei istuimen kohdalla olisi
molemmin puolin kaksi pyörän sektoria jotka pyörähtäisivät jarrutettaessa tien pintaan kiinni ja nostaisivat pyörähtäessään
jopa takapyörän ylös tiestä.
Tietenkin niissä olisi stoppari joka lukitsisi ne jarrutusasentoon.
Eli systeemi olisi sama kuin moottoripyörän seisontatelineesä , mutta jalat eteenpäin saranasta.
Sopivasti laakeroituna nämä sektorit tai seisontajalat leviäisivät sivulle leveään haara-asentoon, eli pyörä päätyisi kolmen
pisteen varaan joista etupyörä olisi yksi.
Aika raju pysähdys luulisin, uskaltaisikohan kokeilla.

[Paavo]

Erittäin mielenkiintoinen ja mietityn oloinen peli! Mukava kun laitoit siitä tietoja. Pyörä herättää meikäläisessä monia kymysyksiä:

Taitaa nopeuksista päätellen rullata kolmipyöräisiä sutjakammin? (Minulla ei kylläkään ole kokemusta trikeistä, mutta arvelisin kolmannen renkaan aina löytävän jotain hidastetta, elleivät olosuhteet ole aivan poikkeukselliset.) Ja miten pitkiä päivämatkoja olet tehnyt ja millaisilla teillä -toimisiko pyörä myös Ruuhka-Suomessa, jossa isoja ja pieniä autoja lappaa tiuhaan ohi? Kiertääkö ilma pohjan kautta riittävästi?

Jos vain ehdit, niin rungosta olisi mukava nähdä vaikka piirroskuva.

[koppisti]

Pisimmät matkat tein joskus 10 vuotta sitten koppipyörä numero kakkosella, joka ei ollut nojakki , vaan
ajoasento oli lähes kuin pystypyörässä.
Satula tosin liikui joten alamäessä rullatessä pääsi jonkinmoiseen kyykkyasentoon.
"Testimäessä" se rullasi vain 38 vauhtia, mutta kyllä siitä paremman saisi, vaikka "läpyskät" lisäämällä.
Pisin päivämatka oli 293 kilometriä ja ajoaika oli jossain 11-12 tunnin välillä, ja keskinopeus 26 kmt.
Aikaa taukoineen kului 15 tuntia.
Tietsikalla ei ole nyt kuvia värkistä mutta laitetaan nettiin kunhan kerkiän.

Seppovaaran kirjassa esiintynyt numero 3 oli kyllä nopea mutta koska siinä istuttiin kokonaan katteen
sisällä, se oli ikävän meluinen, - kaikki mahdolliset äänet kiersivät sisällä ja takaa lähestyvää
rekkaakaan ei kuullut ennenkuin se oli kohdalla.
Auringossa se oli lisäksi julmetun kuuma kun kopin seinät hehkuivat lämpöä.
Nyt olen siinä uskossa että liikoja ikkunoita pitää välttää , ja korvien on oltava korin ulkopuolella.

Tässä nykyisessä pelissä ilma kiertää riittävästi, mutta päälle 20 asteen lämmöissä ajan paidatta, mikä
onkin vaaratonta koska mikään osa ihosta ei pala auringossa.
Tuuletuksessa on kehittämisen paikka, koska epämääräinen tuulahtelu haaskaa jäähdytysilmaa.
Haaskaus on tässä oikea ilmaisu koska jokainen gramma ilmaa joka kulkee läpi ohjaamon, edustaa energian
kulutusta.
Tämä ilmahan on alkuaan enemmän tai vähemmän paikallaan, ja tulee energiaa kuluttaen temmatuksi päälle
10 metrin nopeudella kiitävän koppipyörän sisuksiin.
Poistoilmastakin on haittaa, se kun pursuu ulos sieltä missä on alipaineen alue, eli pahimmasta mahdollisesta
paikasta ilmanvastuksen kannalta.
Poistoilma siten muodostaa eräänlaisen "patin" jota virtaus joutuu kiertämään, ja tämä ylimääräinen lenkki
sotkee virtauksia korin ympärillä, - paine nokan edessä hieman kasvaa ja pyörteisyyden lisäys kasvattaa
alipainetta takaosassa.
Koppiksessa ilma imeytyy sisään ovien raoista sekä jonkinverran "kauluksesta", poisto on jossain alaosassa.
Kaikenlaisia ratkaisuja ongelmaan on tullut mieleen, ja eräs on akkukäyttöisen puhaltimen asettaminen
kopin takaosaan, puhallussuunta taaksepäin.
Eihän se monta grammaa työntäisi, mutta vastuskerroin saattaisi parantua paljonkin.

Koppipyörän vastuskerroin on aika tarkkaan 0,14 ja otsapinta noin 0,5 neliömetriä.
Arvo on saatu laskemalla ensin vierintävastus rengastietojen perusteella, ja loppu onkin sitten ilmanvastusta.
Eihän näin saatu ilmanvastuskerroin ole aivan tarkka, ja virhelähteinä on vaikeus määrittää tarkasti
se nopeus jolla alamäkeä rullatessa nopeus ei kasva taikka vähene, lisäksi renkaiden vierintävastus
saattaa heittää.
Asia ei ole aivan akateeminen, kyllä vastuskertoimen tietäminen on jatkokehityksen kannalta tärkeää.
Eipä tuo vastuskerroin ole kovinkaan huono kun ottaa huomioon että pohja on polkimien kohdalta avoin.
Pitäisi olla tuulitunneli että asiasta saisi selon.

Sitten koppiksen toimimisesta vilkkaassa liikenteessä.
Ajan itse paljon teillä joissa ei ole kevyen liikenteen levennystä lainkaan, isoja rekkoja lappaa ohi
myötäänsä ja muuta liikkuvaa lisäksi.
Lienenkö niin paatunut että asia ei juurikaan vaivaa.
Jos ajelee vain kevyen liikenteen väyliä, jää hyöty sadekelin reissuille, koska eihän niillä uskalla porhaltaa
kolmea kymppiäkään.
Pitänee jonkunlainen runkopiirustus vielä postittaa.

[tm]

Kiitokset pyörän esittelystä, vaikuttaa erittäin toimivalta vehkeeltä.
Missäpäin maata koppipyörä majailee, ja minkämittainen on kuski?

[koppisti]

Itäsuomessa värkkäillään ja Joensuu, Lappeenranta ja Savonlinna osuu päivämatkan säteelle.
Tuossa tuli puhetta muista koppipyöristä joita olen tehnyt, joten alla kuvia niistä.

Tässä ensimmäisen tähteet. Kyseessä on normaalin miestenpyörän keulaan kiinnitettävä kate, tai oikeammin
katteet, eli alimmainen kiinnitettiin etupyörään.
Toimi kohtuullisen hyvin ja antoi aihetta jatkaa kokeita.
http://aijaa.com/007089995834

Etumaisena hieman kärsineen näköinen koppipyörä numero 2 jolla tein pitkiä päivälenkkejä.
Vastuskerrointa huononsi eniten lepattavat sivukankaat, - muuten ihan kehityskelpoinen tyyppi, ei mitään
ongelmia ajo-ominaisuuksien kannalta.
Joitain suunnitelmia olen tehnyt erittäin pitkänokkaisesta pyörästä jonka etuosaan mahtuu yöpymään.
Vaihtoehtona pituudelle voisi kyllä ajatella jonkinlaista päästävedettävää mallia.
http://aijaa.com/000729995885

Sama edestä päin katsottuna.
http://aijaa.com/005589995944