Köysipyörien hyötusuhteiden mittaamisesta

En tosiaankaan ollut täysin tyytyväinen menetelmiin, joilla mittasin aiemmin erilaisten köysipyörien (useimmat pyörättömiä) hyötysuhteita. Staattisessa tapauksessa (kuinka suuri on liikkumattoman köyden jännitysero pyörän eri puolilla) on ehkä mahdollista saada aikaan riittävän tasainen voima vetämällä rauhallisesti käsin. Lisäksi on helppoa ripustaa hitaasti tunnettu massa köyden varaan ja mitata toiselle puolelle pyörää päätyvä voima. Mutta dynaamisen tilanteen, eli liikekitkan alueella toimivan pyörän kohdalla tilanne on hankalampi.

Köyden olisi siis oltava jännitetty tunnetulla vakiovoimalla, tai jos voima vaihtelee, täytyisi pystyä yhdistämään voiman vaihtelu toisen puolen voiman mittausdataan. Lisäksi köyden tulisi liikkua. Nopeudella ei pitäisi olla merkitystä, jos oletetaan että liikekitka on oleellisesti sama kaikilla järkevillä köyden nopeuksilla. Mutta jos turvaudutaan kaikkein helpoimpaan tapaan tuottaa vakiovoima - joka on kannatella massaa painovoimakentässä levossa - on nopeuden pysyttävä vakiona. Muuten massan inertia tuo oman mausteensa voimaan.

Virhelähteiden hyväksyminen ja etenkin niiden merkitysten tunteminen on tietysti kauniin käytännöllinen ratkaisu. Esimerkiksi jos menetelmällä saadaan selvät ja toistettavat erot laitteiden välille, ei tarvitse kuin sulkea pois kunkin laitteen itsensä aiheuttama osuus virheestä, niin saadaan ainakin suuntaa-antavaa vertailudataa. Jos taas on huolissaan inertian vaikutuksesta massan nostamiseen tarvittavaan voimaan, ja oman köyttä vetävän kätensä inhimilliseen virheeseen, voisi olla hyvä mitata millaisia erilaisia mittaussuorituksia tarvitaan, että saadaan millaisiakin virheitä dataan. On mahdollista, että kuulalaakeroiduilla, ehkä jopa liukulaakeroiduillakin köysipyörillä lepo- ja liikekitkan ero on niin pieni, että riittäisi tehdä staattinen koe.

Sitten vielä yksi mittaustekninen nyanssi. Voima-anturini Rock Exotica enForcerin tarkkuudeksi ilmoitetaan 2%, mutta toisaalla (en enää löytänyt lähdettä, mutta häiritsevästi muistuu mieleen että se olisi ollut Rock Exotian sivulla) 0,2 kN kautta mittausalueen (0-20 kN). Mikäli jälkimmäiseen uskoo, ei mittarilla tietenkään kannata mitata kovin pieniä voimia. Silloin vaikka aiemmin käyttämäni 60 kg olisi liian pieni kuorma, ja vielä älyttömämpää olisi mitata vetopään voimaa sellaisella mittarilla. Oli miten oli, totta kai mittarin voi olettaa olevan parhaimmillaan, kun liikutaan mittausalueen keskivaiheilla ennemmin kuin ääripäissä.

Miten vain, keksin pienen parannuksen sekä paikallaan olevan että liikkuvan köyden tapaukseen. Edellisestä ehdin jo ottaa pienen koe-eränkin, jälkimmäiseen palaan joskus.

Ensinnäkin nostin kuormaa siten, että vedin köyden kireäksi käsivoimien sijasta 3:1-taljalla. Viritin taljan niin, että veto on alaspäin, kytkin köyteen nousukahvan ja astuin rauhallisesti painoni jalkalenkille. Toistin kolme kertaa. Systeemi on esitetty kuvassa alla. Köysi oli Beal Access 10,5 mm unicore, pyörä ylhäällä oksassa Petzl Fixe, deviaatio ja z-rigin pyörä oli kuvassa näkyvä Petzl Tandem Speed, traktorissa Petzl Partner ja Shunt. Puiden väli oli noin 4 m.

Referenssivoiman mittaaminen

Tulokset ovat alla. Koska en tietenkään onnistunut ajoittamaan jokaista painallusta samaan kohtaan enForcerin näytesarjaa, oli normalisoitava data. Tein sen etsimällä kunkin mittauksen huippuarvon ensimmäisen esiintymiskohdan ja siirtämällä sarjoja niin että nämä kohdat asettuvat samalle hetkelle.

Referenssivoiman kolme mittausta kohdistettuna

 Ihan vain katsomalla näitä käyriä ja vastaavia köysipyöristä mitattuja, päätin että otan tunnusluvuksi sen voiman, joka saadaan ottamalla keskiarvo niistä voimista, joita saadaan sekunnin mittaisella välillä, joka alkaa puoli sekuntia huipun jälkeen, Eli referenssin tapauksessa noin välillä 1,7s ... 2,7s. Alla näkyy käyrät, ja kaikkien noiden pisteiden keskiarvona saatiin 1,151 kN.

Referenssimittausten arvot normalisointivälillä

Siinäpä jo vähän esimakua hyötysuhteista. Ainoastaan Fixe ei ole kuulalaakeroitu. Jos hyötysuhteeksi olettaisi 100%, voisi laskeskella elopainoni olevan luokkaa 40 kg. Mutta silä ei ole väliä, koska joka tapauksessa nyt tiedetään, millainen voima systeemillä saadaan köyteen tuon kauempana olevan puun kohdalla. Siispä sinne testattava pyörä! Voimamittarin taas toin toiseen päähän, lähelle taljaa. Mikä on siksi viisasta, että bluetooth-yhteys on melkoisen hatara - ja välttämätön, jos aikoo saada mittausdatan talteen.

Big Pulley testipenkissä

 Tältä näyttivät kuvan Camp Big Pulleyn kurvit:

Camp Big Pulleyn data

Käsittelin siis datan aivan samalla lailla kuin referenssinkin. Huiput kohdakkain ja keskiarvo aikaväliltä huippu + 0,5s ... huippu + 1,5s, Tulokset ovat tässä:

No justiin. Heti kärkeen muistuu mieleen Micro Traxionille luvattu 91%. Jännä että se on 91%, eikä esimerkiksi 90%... Tai 80%. Pahoittelut siitä että taulukko on melkein järjestyksessä mutta ei ihan, en jaksa korjata.

Oli odotettua, että Rock Exotican Omni-Block (2" single) pieksi muut. Olisin ollut pettynyt, jos ei olisi piessyt. Sen sijaan on jännä, että Petzlin Partner pesi Campin vähän isomman Tethys Pro:n. No, marginaalit ovat niin pieniä, ettei ehkä pitäisi luottaa järjestykseen liikaa. Se kuitenkin näkyy selvästi, miten pyörän halkaisijan putoaminen kahden tuuman luokasta sellaiseen näppärän kokoiseen pudottaa hyötysuhteen 90% sarjasta 80%:iin.

En tosiaan vielä huutelisi piireissä tietäväni mitään todellisista hyötysuhteista. Etupäässä koko juttu on labrailun harjoittelemista. Nytkin taisin saada pari oivallusta, kuten että tämä staattiseksi ajattelemani mittaustilanne on tuollakin köyden määrällä melkoisen dynaaminen. Köysi venyy ja valuu vähitellen pyörän läpi, jossain vaiheessa (jota valitettavasti ei tässä voida mitata) pyörä ehkä pysähtyy, mutta ainakin voima pienenee koko mittauksen ajan. Uskoisin, että tämä johtuu köyden venymisestä kuorman alla, ja koska köysipyörällä todellakin on suurempi lepo- kuin liikekitka, venyminen ei näy siten että saatu löysä valuisi systeemin läpi takaisin ja laskisi taljan päässä roikkuvaa minua alaspäin, vaan ennemmin välittyy suoraan köyden toisessa päässä olevalle voimamittarille. Käy järkeen.

Itse asiassa lopulta mittasin tilannetta, jossa taljalla jännitetään köysipyörän läpi kulkevalla ködellä jousta, jonka jousivakiota ei tunneta. Jousi tietenkin on koko talja- ja mittaussysteemin läpi kulkeva yli 10-metrinen pätkä köyttä. Oppia ikä kaikki ja ensi kerralla uudet virheet! Ei niin että nuo arvot välttämättä olisivat virheellisiä - päin vastoin, jotain hyötysuhteen aspektia ne väkisinkin mittaavat. Jos absoluuttisissa arvoissa voisikin periaatteessa olla huomautettavaa, se hoituisi lainaamalla toinen mittari ja mittaamalla samaan aikaan pyörän kahta puolta. Nythän yhden mittarin rajoituksella jouduttiin vain olettamaan että kaikissa mittauksissa saadaan sama referenssivoima.