Katetun nojapyörän rakenne ja määritelmä

Katettu nojapyörä eli velomobiili, suomalaisittain kinneri, on makaavassa asennossa poljettava polkupyörä, jossa kuljettaja on suurimmaksi osaksi suojattu jonkinlaisella katteella. Aerodynaamisesti muotoillun kinnerin ilmanvastus on erittäin pieni ja siksi ratkaisu mahdollistaa kulkupelille todella suuret nopeudet.

Riippumatta katteen muotoilusta se suojaa ajajaa sateelta ja ilmavirralta.

Useimmissa kaupallisissa kinnereissä on nykyään itsekantava lasikuitu- tai hiilikuitukori, johon renkaiden ripustukset ja voimalinja kiinnittyvät, mutta erityisesti itse rakennetut kinnerit tehdään usein kiinnittämällä kate kattamattoman nojapyörän metallirungon ympärille.

Kate on yleensä lasi- tai hiilikuitua. Myös muovia (kennolevyä, telttapatjaa yms.), metallia tai puuta on käytetty erityisesti itse rakennetuissa kinnereissä.

Ajajan istuin on yleensä melko makaavassa asennossa. Ajajan ja koko ajoneuvon painopiste on yritetty saada mahdollisimman matalalle, mikä mahdollistaa hyvin aeroduynaamisen muotoilun ja mutkien ajamisen suurella nopeudella ajoneuvon kaatumatta.

Pienissä kolaritilanteissa tai kaatumisissa kate antaa suojaa kuljettajalle.

Useimmissa kaupallisissa kinnereissä on edessä kaksi ohjaavaa rengasta ja takana yksi vetävä pyörä. Myös kaksi- ja nelipyöräisiä kinnereitä teka- tai etuvetoisena on olemassa.

Ohjaus tapahtuu joko jalkojen välissä olevalla kapealla ohjaustangolla, tillerillä, tai kuljettaja sivuilla olevilla vivuilla, ns. tankkiohjaus.

Kinnerin polkimet ovat kuskin edessä. Kate voi olla alapuolelta avoin tai siinä voi olla jalka-aukot peruuttamista ja ilmanvaihtoa varten, mutta myös täysin umpipohjaisia kinnereitä on myynnissä.

Yleisin jarruratkaisu kinnereissä on rumpujarrut tai levyjarrut ohjaavissa etupyörissä.

Voimansiirto ja vaihteet ovat tuttuja polkupyöristä, sekä avovaihteita että napavaihteita on käytössä. Joissain malleissa vaihteisto on erillisellä väliakselilla takapyörän ja poljinten välissä.

Takavetoisen kinnerin ketju on pidempi kuin tavallisessa polkupyörässä ja katetun korin ansiosta voimansiirto pysyy paremmin puhtaana.

Useimmista kinnereistä löytyy myös etu- ja takavalot sekä suuntavilkut, sivupeilit, jousitus yms.

Painoa kinnerillä on mallista riippuen noin 20 - 40 kiloa. Suuremman massan takia kinneri kiihtyy hitaammin kuin tavallinen polkupyörä ja ylämäkeen kiipeäminen on raskaampaa. Toisaalta hyvän aerodynamiikan ansiosta kinneri rullaa tavalista pyörää pidemmälle, mikä auttaa pineissä kumpareissa. Tasaisella ja alamäessä aerodynamiikkaetu tekee kinneristä kuitenkin tavallista polkuyörää huomattavasti nopeamman samalla polkuteholla.

Kinnerin edut

  • Kate suojaa sateelta ja viimalta
  • Kuori suojaa törmäysvoimilta ja matala painopiste vähentää kaatumisriskiä
  • Nojatuolimainen istuin ei puuduta takapuolta
  • Autoon verrattuna säästää parkkitilaa, ei polttoainekuluja tai esim. vakuutusmaksuja
  • Korin katteen sisään mahtuu paljon tavaraa, pyörämatkalla tavarat ovat säältä suojassa
  • Aerodynaaminen muotoilu mahdollistaa suuren nopeuden maltillisella polkemisteholla

Aerodynaaminen etu

Tiedekirjan kirjoittaja Max Glaskin kertoo kirjassaan Pyörä ja ihminen: Miten pyörä ja polkija pelaavat yhteen, että ensimmäiset nojapyörät ilmestyivät 1800 luvun lopulla. Ne nousivat valokeilaan 1933, kun ensimmäinen nojapyörä voitti tunnin aika-ajon maailmanennätyksen. Vähän tämän jälkeen ne kiellettiin kilpailuista, koska ylivoimaisuuden takia nojapyörät voittavat perinteiset polkupyörät mennen tullen aika-ajoissa. Glaskinin mukaan niiden aerodynaaminen etu on niin suuri, että tavallisella polkupyörällä ajavalla ei olisi mitään mahdollisuuksia sellaisiin nopeuksiin.

Kun pyöräilijän nopeus ylittää noin 16 km/h, suurin osa polkijan energiasta kuluu ilmanvastuksen voittamiseen. Nopeuden kasvaessa tilanne vain pahenee. Ilmanvastuksen voittamiseen tarvittava teho on suurin piirtein verrannollinen nopeuden kuutioon (kolmanteen potenssiin), joten nopeuden kaksinkertaistuessa tarvittava teho kahdeksankertaistuu. Tiedekirjailija Glaskinin mukaan merenpinnan tasolla ja 20 C lämpötilassa kuutiometri kuivaa ilmaa painaa noin 1,2 kg ja jokainen pyöräilijä joutuu työntämään sitä tieltään liikkuessaan. Ratkaisevaa tässä on menopelin etupinta-alan suuruus. Nopeimmat kilpapyöräilijät kuluttavat 90 % energiastaan ilmanvastuksen (ilman työntäminen, turbulenssi ja taakse jäävä matalapaine) voittamiseen.

Kun suuren etupinta-alan (0,57 m2) omaava maastopyöräilijä puskee liikkuessaan sivuun 100 kg ilmaa 146,2 metrin matkalla, niin Glaskinin mukaan sutjakka nojapyörä voi ajaa 63 % enemmän saman kaasumassan siirtäessään (etupinta-ala 0,35 m2). Polkupyörällä liikkuva ihminen on yksinkertaisesti aerodynamiikan kannalta väärä. Nojapyörän etu pystypyörään perustuukin juuri pienempään etupinta-alaan, virtaviivaisiksi muotoiltuihin katteisiin ja siten pienempään ilmanvastukseen. Kinnereille tyypillisellä pisaramuodolla pyritään estämään ilmavirtauksen irtoaminen kappaleen pinnasta, jolloin sen taakse syntyy mahdollisimman vähän turbulenssia. Ajaakseen nopeudella 50 km/h pyöräilijän on tuotettava tehoa noin 420 wattia, mikä on lähellä huippu-urheilijan maksimitehoa yli viiden minuutin jaksoilla. Paremman aerodynamiikan ansiosta nojapyörällä voi saavuttaa saman nopeuden Glaskinin mukaan noin 75 watilla, eli alle viidenneksellä alkuperäisestä tehosta.

Kinnerin nopeusennätys

Perinteisen kilpapyörän huippunopeus ajastetulla 200:lla metrillä on noin 72 km/h, kun se on nojapyörällä melkein kaksinkertainen, eli vähän yli 130 km/h. Polkeakseen tällä 130 km/h nopeudella tavallisen kilpapyöräilijän pitäisikin kuluttaa noin 5 800 wattia (reilut pari saunan kiukaan teho), johon yksikään ihminen ei yksinkertaisesti pysty. Virtaviivainen nojapyöräilijä saavuttaa tämän 130 km/h nopeuden Glaskinin mukaan vain 350 watin teholla. Tunnin aika-ajoennätys täysin kuomupeitteisellä nojapyörällä seisovasta lähdöstä on 90,6 km.

Kinnerin hinta

Kinnerin hinnat liikkuvat noin 6 000 eurosta jopa yli 10 000 euroon. Hyvä peruskinneri on uutena noin 8 000 euroa. Valmistusmaina on Saksa, Hollanti ja Australia. Erilaisia malleja on paljon, mutta suosituimpia taitaa olla WAW, Strada, Quest, DF, Mango ja Rotovelo.

Sähkömoottori kinneriin

Kinnerin tehokkuutta voi parantaa lisäämällä siihen pienen akun (noin 288 Wh) ja sähkömoottorin (250 wattinen). Tällöin moottori antaa lisäapua mäen nousuun ja kiihdytyksiin, kun taas alamäessä ja tasamaastossa pääsee polkemaan moottorin sammuttaessa itsensä. Painoa moottori ja akku lisäävät esimerkiksi WAW-kinneriin vain noin 5 kg, kertoo Low Tech-Magazine.

Aiheeseen liittyvää sisältöä...