fot_01_800_piasta_przod

Od blisko trzech lat używam dynamo wbudowanego w piastę przedniego koła. Dlaczego? Bo na co dzień dojeżdżam do pracy rowerem i pewne, niezawodne i bezobsługowe oświetlenie, które po prostu działa, jest mi bardzo potrzebne. Nie chcę pamiętać o konieczności naładowania akumulatorków, czy konieczności ich wymiany. Nie chcę płacić za kolejne baterie. Przecież od wielu lat istnieje rozwiązanie, które pozwala mi po prostu wsiąść na rower i nie myśleć o oświetleniu.

 

Zapraszam do lektury!

 

 

Pomysł, by wyposażyć rower w prądnicę, jest prawie tak stary jak próby wykorzystania energii elektrycznej do oświetlania. Kombinowano z umiejscowieniem prądnicy, rozmiarem, sposobem wytwarzania energii elektrycznej. Zasadniczo powstały dwie koncepcje: wydzielania prądnicy jako osobnego, zewnętrznego elementu wyposażenia roweru lub umieszczania prądnicy we wnętrzu jednego z podzespołów roweru.

 

Pierwsza koncepcja wydaje się prosta w realizacji, bo nie wymaga wprowadzenia zmian konstrukcyjnych w żadnej części roweru. Chcemy mieć dynamo, to je sobie zakładamy i już. Dynama tego typu zamieniają energię mechaniczną obrotu kół na energię elektryczną. Wałek dynamo przylega, ociera się o płaszczyznę kół. Do tej pory spotkałem następujące punkty umieszczenia dynama zewnętrznego:

  • w pobliżu korony widełek przednich – najczęściej,

  • w pobliżu mocowania bagażnika tylnego – rzadziej,

  • w miejscu połączenia rur tylnego trójkąta z rurą podsiodłową – najrzadziej, chociaż to rozwiązanie wydaje się najbardziej uzasadnione.

 

Obroty wału dynamo są uzależnione od siły z jaką sprężyna go dociska do opony oraz od tarcia pomiędzy oponą a końcem wału. Intuicyjnie wyczuwamy, że każdy spadek tarcia powoduje spadek sprawności działania prądnicy. Kolejna wada to konieczność zachowania odpowiedniego kąta pomiędzy wałem a oponą, chociaż wydaje się, że tej wady pozbawione jest trzecie z wymienionych rozwiązań. Wreszcie tarcie powoduje zużywanie się tak samego wału jak i opony.

 

Druga koncepcja zakłada modyfikację któregoś z elementów roweru i zintegrowanie (zabudowę) wewnątrz prądnicy. Takich miejsc w rowerze jest kilka. Do tej pory spotkałem się z następującymi:

  • piasta przedniego koła – najczęściej,

  • piasta tylnego koła – rzadziej,

  • suport – najrzadziej.

 

Korzyści widoczne są gołym okiem. Korpus prądnicy jest chroniony przed wpływem wilgoci. Dzięki integracji uzyskano znacznie wyższą sprawność zamiany energii mechanicznej na elektryczną. Wadą jest ciągła praca dynama. Nie można go po prostu wyłączyć lub wyjąć, ono działa przez cały czas. Stało się częścią roweru. Co najwyżej możemy zdecydować, czy chcemy podłączyć energię elektryczną do odbiorników, czyli włączyć oświetlenie, czy nie.

 

Skoro omawiam różne techniki produkcji energii elektrycznej stosowane w konstrukcjach rowerowych, to warto wymienić jeszcze jedną metodę. Na szprychach jednego z kół umieszczane są bardzo silne magnesy neodymowe. Podczas obrotu koła magnesy indukują wystarczającą ilość energii elektrycznej, by zapewnić w miarę jednostajne oświetlenie. Tego typu rozwiązanie jest oferowane przez firmę Reelight (http://www.reelight.com/). Nie miałem możliwości osobiście przetestować tego rozwiązania, ale jeden z moich kolegów twierdzi, że poza absurdalnie wysoką ceną (od 34 do 54 Euro) rozwiązanie to jest mało sprawne energetycznie, co oznacza słabe światło specjalnych diodowych lampek. Póki co rozwiązanie to jest stosowane raczej przez entuzjastów, ale warto o nim pamiętać. Na pewno na uwagę zasługuje wyjątkowo mała masa takiego układu.

 

Porównanie jakościowe pomiędzy dynamem zewnętrznym a dynamem wbudowanym w piastę:

Kryterium

Dynamo zewnętrzne

Dynamo wewnętrzne

Opory ruchu

Wyczuwalne

Słabo wyczuwalne

Odporność na deszcz

Typowo nie

Tak

Odporność na śnieg

Nie

Tak

Zużywanie opony

Tak

Nie

Zużywanie wału prądnicy

Tak

Nie

Rozcentrowane koło

Cierpi

Działa jak zwykle

Hałas

Od małego do dużego, zawsze zauważalny.

Nigdy nic nie usłyszałem.

Trwałość

Niska

Wysoka

 

Opory ruchu

Nieco komentarza wymaga wyczuwalność oporów ruchu dynamo wewnętrznego. Niestety trudno tę właściwość oddać liczbowo bez posiłkowania się eksperymentem i odpowiednimi miernikami. Powiem tak. Swobodnie rozkręcone dłonią koło do zatrzymania wykonuje jakieś 2-3 obroty. Dużo to, czy mało? Wg mnie dużo. Spotykałem już piasty na tyle zapuszczone, że nie osiągały nawet takiego wyniku, czego ich właściciele nie dostrzegali. Zjeżdżając po nawet nieznacznych pochyłościach nie odczuwam dodatkowej siły hamującej. Jest dobrze.

 

Dla porównania spróbujmy zakręcić kołem, do którego będzie przyłożony wałek dynama zewnętrznego. Oczywiście opór powodowany przez dynamo zewnętrzne jest znacznie większy!

 

Opory ruchu nieco się różnią w zależności od tego, czy aktualnie zamknęliśmy obwód z prądem, czy nie. Różnice są jednak nieznaczne. Kolejna krzepiąca obserwacja: w zasadzie nie ma większego znaczenia, jakiego producenta dynamo wykorzystamy. Mają one dosyć zbliżone sprawności i masy. Po szczegóły odsyłam na przykład tutaj: http://www.vintagebicyclepress.com/VBQgenerator.html.

 

 

Odporność na deszcz i śnieg

Zdecydowałem się na dynamo wewnętrzne przede wszystkim ze względu na jego odporność na deszcz i śnieg. Nieraz zdarzało mi się podczas dojazdów do pracy widzieć, jak wałek dynamo zewnętrznego zaczyna ślizgać się po mokrej oponie. Śnieg tylko pogarszał sprawę, lubiąc się gromadzić i nabijać wokół korpusu zewnętrznej prądnicy. W ekstremalnych przypadkach dynamo zamarzało. Świadomość, że jadę w ciemnościach, w padającym śniegu, a do tego jestem niewidoczny, spowodowała poszukiwania rozwiązania alternatywnego.

 

Trwałość

Dynama zewnętrzne, które do tej pory miałem w swoich rękach, odznaczały się niską trwałością. Brak jakiegokolwiek łożyskowania, bardzo prosta budowa wału i miękkie materiały powodowały, że po najwyżej jednym sezonie takie dynamo nadawało się do wyrzucenia. Najszybciej zużywały się głowice przylegające do opony. Pomijam już fakt zdzierania brzegu opony. Znacznie szybciej ścierały się same głowice. Ich wymiana jest kłopotliwa. W niektórych modelach można było wymieniać tylko gumową osłonkę głowicy, ale zaraz okazywało się, że lokalne sklepy rowerowe nie dysponują zamiennikami. Oczywiście wierzę, że na rynku są dynama zewnętrzne o wyższej trwałości, pozbawione części wymienionych mankamentów. Nic to jednak w porównaniu z dynamem wewnętrznym, które działa rok po roku, podczas każdego jednego obrotu koła.

 

Zdarza się, że rozcentrujemy koło. Na takim kole dynamo zewnętrzne skacze, przerywa, pracuje nierówno. W przypadku dynama wewnętrznego nie odczujemy różnicy – prąd jak płynął, tak płynąć będzie.

 

Podobno w końcu nieubłaganie przychodzi kres życia dynamo w piaście. Po trzech latach eksploatacji dwóch różnych egzemplarzy jeszcze mi się to nie zdarzyło. A jeśli ten moment nadejdzie, wyłożę bez żalu stosowną sumę na kolejny egzemplarz.

 

 

Cena i masa

Porównanie ilościowe pomiędzy dynamem zewnętrznym a dynamem wbudowanym w piastę:

 

Kryterium

Dynamo zewnętrzne

Dynamo wewnętrzne

Cena dynamo

od 15 pln

od 70 pln (DH3N20)

Masa dynamo

około 200 g

822 g (Shimano DH3N20)

Cena instalacji

Mocowanie do ramy, często w komplecie z dynamo

Komplet 36 szprych (36 pln, 2009) + przewinięcie koła (20 pln, 2009) + montaż włącznika (we własnym zakresie)

Dane w powyższej tabeli pochodzą z września 2009.

 

Pomiary masy wykonano za pomocą elektronicznej wagi kuchennej.

 

Powstaje pytanie, czy masa 822 g umieszczona w piaście przedniego koła to dużo, czy mało. „Typowa” piasta, jaką zamieniłem na piastę z dynamem ważyła 147 g, czyli ponad 5 razy mniej. Prawdę mówiąc w czasie jazdy nie odczuwam dodatkowej masy. Prawdopodobnie dlatego, że jest skupiona bardzo blisko osi obrotu koła. Oczywiście wraz ze spadkiem masy wzrośnie cena dynamo wewnętrznego. Nowsze, droższe modele ważą nawet około 350 g, czyli o ponad połowę mniej od wybranego przeze mnie modelu.

 

Podając cenę dynamo wewnętrznego należy też pamiętać, że odpada nam cena piasty, którą dostajemy przecież w komplecie z dynamo. W sumie więc cena takiego dynamo jest jak najbardziej akceptowalna.

 

Jednym z niszowych zastosowań takich rozwiązań mogą być dalekie wyprawy rowerowe. Jak już wspomniałem taka prądnica pracuje przez cały czas. Uzyskiwaną energię elektryczną w ciągu dnia możemy wykorzystać do ładowania akumulatorków, które następnie zasilą różne urządzenia elektroniczne, jak GPS, czy telefon. W Internecie można znaleźć przykłady takich rozwiązań, które pozwalają na uniezależnienie się od dostępu do sieci energetycznych.

 

Na co jeszcze warto zwrócić uwagę przy zakupie?

Przede wszystkim warto się zastanowić, czy chcemy zasilać jedną, czy dwie lampki, czyli czy przednią i tylną, czy tylko tylną. Przyjęło się, że przednia żarówka pobiera jakieś 2,4 W energii, a tylna 3 W. Dynamo w piaście sprzedaje się właśnie na takie moce. Osobiście polecam 3 W, 6 V.

 

Kolejne kryterium to hamulec. Tak tak, przecież kupujemy zespół dynamo i piasty. Warto rozważyć zakup piasty z mocowaniami pod tarczę hamulca. Takie dynamo będzie co prawda droższe, ale hamulec tarczowy ma parę na tyle istotnych zalet, by poważnie rozważyć zakup droższego podzespołu.

 

Mocowanie piasty. Uogólniając stosowane są dwa sposoby mocowania: na szybkozamykacz lub na nakrętki. Co kto lubi.

 

Tak jak przy okazji zakupu każdej piasty warto pamiętać o ilości otworów. Kupmy piastę o takiej samej liczbie otworów, co w obręczy, w którą chcemy wstawić naszą piastę z dynamem.

 

 

Czar elektroniki

Dynamo daje na wyjściu sygnał zmienny. Częstotliwość zależy od obrotów koła. Przy szybkiej jeździe częstotliwość rośnie, rośnie też prąd. Stąd niebezpieczeństwo przepalenia żarówek. Ale od czego elektronika? W internecie można znaleźć sporo różnego rodzaju udogodnień wykorzystujących energię z dynamo. Wymienię tylko niektóre z nich:

  • Układ, który sam włącza lub wyłącza oświetlenie roweru w zależności od ilości światła słonecznego, czyli wykorzystanie kluczującego elementu fotoczułego.

  • Układ stabilizatora, który nie pozwoli na przepalenie żarówek zbyt dużym prądem.

  • Układ prostownika, który ładuje akumulator, a dopiero z akumulatora są zasilane lampki. Dzięki temu lampki świecą również wtedy, gdy stoimy na światłach, a ponadto nie są narażone na duże udary, takie jak podczas jazdy z dużą prędkością.

  • Układ ładowarki do akumulatorków AA lub AAA. W sam raz na podróż dookoła świata. Własne źródło elektryczności na tyle wydajne, by naładować telefon czy aparat cyfrowy.

  • Zasilanie odbiornika GPS.

 

Oczywiście powyższa krótka lista nie wyczerpuje wszystkich możliwych zastosowań, a raczej zaostrza apetyt. W zasadzie każde z nich nadaje się na osobny artykuł. Fajne jest to, że nawet bez zastosowania tych wszystkich wynalazków będziemy mogli cieszyć się oświetleniem. Ja ograniczyłem się do zamontowania przełącznika bezpośrednio w korpusie przedniej lampki.

 

Z tych bardziej wydumanych wymienię wiatrak. Śmigła na rowerowym kole, w piaście to samo dynamo...

 

 


 

Nic nie stoi na przeszkodzie, byśmy spróbowali samodzielnie złożyć sobie koło pod dynamo w piaście. Poniższy przykład został zaczerpnięty z życia.

 

Przygotowania, części:

  • Piasta ze zintegrowanym dynamem; w omawianym przykładzie była to piasta Shimano 3N20, waga 824 gramy (bez nakrętek) oraz cenie około 70 pln.

  • Obręcz koła; w omawianym przykładzie była to stalowa obręcz 28 '', 36 otworów; użyłem tej samej obręczy, w którą była wpleciona zwykła piasta (bez zespolonego dynamo). Koszt takiej obręczy (stal nierdzewna) to około 50 pln (2009).

  • 36 szprych. W przypadku piasty o tak wysokim kołnierzu zastosowałem dwie długości szprych i zaplot na dwa krzyże; w omawianym przykładzie było to 18 szprych o długości 26,9 cm oraz 18 szprych o długości 28,3 cm. Szprychy przeważnie są sprzedawane w kompletach z nyplami, czyli specjalnymi czterobocznymi nakrętkami. Komplet szprycha plus nakrętka to 1 pln (2009), czyli komplet na jedno koło to 36 pln.

 

Teraz już tylko wystarczy to wszystko ze sobą poskładać...

 

Przygotowania, narzędzia:

  • centrownica,

  • klucz do szprych w rozmiarze pasującym do rozmiaru nypli,

  • ewentualnie przyrząd do badania siły naciągu szprych.

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_02_800_img_5185_PrzyrzadDoBadaniaNaciaguSzprych.jpg

Fot. 01. Przyrząd do badania naciągu szprych

Na dobrą sprawę można obyć się bez centrownicy. Jej rolę mogą spełnić np. stare widełki od kierownicy. Podobnie przyrząd do badania siły naciągu szprych w przypadku zwykłego koła to raczej ekstrawagancja.

 

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_03_800_img_5188_KluczDoSzprych.jpg

Fot. 02. Kluczyk do nypli

Nyple przeważnie wykonane są z dosyć miękkiego, za to lekkiego materiału, np. z mosiądzu. Stosunkowo łatwo więc je zniszczyć podczas niedelikatnego dokręcania lub odkręcania. Moim zdaniem bardzo ważny jest dobór odpowiedniego narzędzia. Po wypróbowaniu wielu różnych kluczyków, z przyjemnością używam tylko tych marki ParkTool, które jako jedyne trzymają nypel z czterech stron, czyli na każdej ze ścianek. Dzięki temu zmniejszamy prawdopodobieństwo przypadkowego wysunięcia się kluczyka w trakcie odkręcania lub przykręcania i tym samym zniszczenia krawędzi nypla.

 

 

Zaczynamy. Nie święci garnki lepią.

 

Segregujemy szprychy według długości, czyli rozdzielamy je na dwie grupy po 18 szprych. Szprycha, niemal jak kij, ma dwa końce. Ten zakrzywiony, owalny, nazwiemy główką. Drugi koniec jest zakończony gwintem pasującym do nakrętki, czyli nypla.

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_04_800_img_5191_pierwsze9.jpg

Fot. 03. Pierwsze 9 krótszych szprych w otworach piasty

Pierwsza 9. Wkładamy pierwsze 9 krótszych szprych szprych po jednej stronie kołnierza.

 

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_05_800_img_5193_JednaCzwarta.jpg

Fot. 04. Po przykręceniu do obręczy

Przykręcamy szprychy nyplami. Na razie tylko lekko łapiemy gwint. Pierwszą przykręcamy zaraz przy otworze w obręczy, przez który będzie przechodził kominek dętki, a kolejne co czwarty otwór. W ten sposób pomiędzy szprychami powinny zostać po trzy puste otwory na kolejne szprychy. Jedna czwarta szprych jest już w kole!

 

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_06_800_img_5195_Drugie9.jpg

Fot. 05. Wkładamy kolejne 9 krótszych szprych

Druga 9. Obracamy obręcz i piastę. Wkładamy drugie 9 krótszych szprych w otwory kołnierza piasty w taki sposób, by zawisły swobodnie na główkach. Wybieramy te otwory, które leżą prawie dokładnie naprzeciwko tych, które są już zajęte przez szprychy z drugiej strony.

 

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_07_800_img_5197_Drugie9.jpg

Fot. 06. Połowa szprych w obręczy

Przykręcamy szprychy nyplami do obręczy. Powinny wejść w otwory sąsiednie do tych, które były już zajęte. Tak oto połowa szprych już tkwi w kole.

 

/images/stories/20090928_DynamoPiasta/fot_08_800_img_5198_3x9szprych.jpg

Fot. 07. Trzecia 9 szprych. Tym razem szprychy dłuższe

Trzecia 9. Wkładamy w kołnierz piasty pierwsze 9 dłuższych szprych tak, jak na Fot. 07. Kładziemy koło na płaskiej powierzchni i przekładamy właśnie włożone szprych tak, by nasza szprychy przeszły pod szprychami włożonymi w pierwszej 9 tworząc krzyż i dały się przykręcić w trzecim otworze obręczy. Czyli w pierwszym otworze szprycha z pierwszej 9, w drugim otworze szprycha z drugiej 9, w kolejnym szprycha z trzeciej 9. Przykręcamy nyple.

 

Czwarta 9. Postępujemy bardzo podobnie jak dla trzeciej 9. Uzupełniamy ostatnie otwory. No to mamy już coś na kształt koła.

 

Kolejny krok polega na dokręceniu nypli. Robimy to stopniowo. Proponuję, by na początek posłużyć się samymi palcami. Dokręcamy nyple w taki sposób, by nad szczytem nypla zostały ze dwa pełne zwoje gwintu. Warto wybrać jakiś punkt odniesienia, na przykład Systematycznie powtarzamy operację dla kolejnych nypli. Przypuszczalnie do dokręcenia ostatnich jednak będziemy musieli użyć kluczyka.

 

Pozostaje wycentrować koło. Dokręcamy kolejne nyple o pół obrotu itd.

 

Reszta to kwestia cierpliwości i wprawy. Jeżeli robimy to po raz pierwszy, budowa takiego koła nie powinna nam zająć więcej, niż godzinę.

 

Usługa zaplecienia koła w serwisie to około 25-30 pln (2009, Trójmiasto).

 

Na zakończenie dodam, że nic tak nie cieszy, jak jazda rowerem na własnoręcznie zaplecionym kole, względnie kołach. A gdy do tego jeszcze koło daje nieco światła...

 

Dziękuję Szymonowi Sygitowiczowi (www.sygit.com) za udostępnienie warsztatu oraz fizyczną pomoc podczas składania koła.

 

Przykręcamy szprychy nyplami do obręczy. Powinny wejść w otwory sąsiednie do tych, które były już zajęte. Tak oto połowa szprych już tkwi w kole.

 

 

Komentarze   
0 # Marek 2015-09-03 17:39
Witam. Ja chciałbym kupić kompletne przednie koło z prądnicą w piaście,ale zastanawiam się czy szerokość osi będzie mieścić się w nieamortyzowanych widełkach mojej starej "holenderki" Heidemann Werke.
Odległość między mocowaniami wynosi 90 mm, lecz są tam też wystające śrubki mocujące pręty od błotnika, które skracają ten dystans do 80 milimetrów.Czy moje obawy są słuszne?
Pozdrawiam.
Odpowiedz | Odpowiedz z cytatem | Cytować
0 # jaroslaw 2016-03-27 10:21
Dlaczego lampka mruga czy jest jakis uklad elektroniczny ktory by temu mruganiu zapobiegl
Odpowiedz | Odpowiedz z cytatem | Cytować
0 # mslonik 2016-04-10 19:50
@jaroslaw. Lampka mruga, ponieważ dynamo produkuje prąd zmienny o częstotliwości zależnej od szybkości obrotu koła. Po prostu przy pewnej prędkości obrotu koła przestajesz widzieć mruganie lampki. Tak, jest układ elektroniczny, który w pewnym stopniu zapobiega mruganiu. Wyższe modele lampek są wyposażone w superkondensator który jest ładowany w trakcie normalnej jazdy. W przypadku postoju lub znaczącego zmniejszenia obrotów koła, energia z superkondesatora jest wykorzystywana do oświetlenia. Dzięki temu lampka świeci światłem ciągłym, ale nieco słabszym.
Odpowiedz | Odpowiedz z cytatem | Cytować
0 # mslonik 2016-04-10 19:53
@Marek. Nie sądzę, by Twoje obawy były słuszne. Ograniczenie wprowadzane przez śrubki prawdopodobnie się zmniejszy po założeniu błotnika. A nawet, jeżeli nadal będą zabierały cały centymetr, to po prostu je... skrócisz :-)
Odpowiedz | Odpowiedz z cytatem | Cytować
Dodaj komentarz