Kapea vai leveä? Korkea paine vai matala paine? Kylpyammeet vai kynät? Tutkimme renkaan valintaan liittyviä ongelmia
Testimme jälkeen: Ovatko leveämmät renkaat todella nopeampia? Päätimme jatkaa tutkimusta renkaiden valinnan komplikaatioista.
Yksi kaikkien aikojen suurimmista harppauksista pyöräilytekniikassa tuli epätodennäköisestä lähteestä: skotlantilaiselta eläinlääkäriltä nimeltä John Boyd Dunlop. Vuonna 1888, poiketen merkittävästi päivätyöstään, Dunlop loi ensimmäisen pneumaattisen renkaan yrittääkseen päästä eroon poikastaan päänsärystä ja epämukavuudesta, jotka olivat vaivanneet poikaa hänen ajaessaan kiinteärenkaaisella kolmipyörällään Belfastin kuoppaisilla mukulakivillä.
Pikakelaus tähän päivään, ja peruskonsepti ei ole muuttunut – tiivis ilmakammio tarjoaa pehmusteen kuljettajan ja tien väliin – mutta se ei tarkoita, että kaikki renkaat ovat samanarvoisia. Jotkut renkaat ovat nopeampia kuin toiset, mutta vaatii hieman ymmärrystä rengastekniikasta, ennen kuin voit etsiä sinulle parhaan renkaan.
Lepoa vastustaminen
'Ajon aikana pyöräilijä joutuu kohtaamaan erilaisia vastustyyppejä: ilmanvastusta, painoa (kiihdytyksen tai jarrutuksen yhteydessä) ja renkaan vierintävastusta, eli renkaan eteenpäin vierimisen aiheuttamaa energiahäviötä. sanoo Michelinin maantierenkaiden kehittäjä Nicolas Cret. Mittaamme vierintävastuksen kiinteillä parametreilla, kuten säädetyllä paineella, vakionopeudella, kuormalla ja lämpötilalla. Mittauskone koostuu yleensä rummusta, jonka on oltava mahdollisimman suuri tasaisen maan simuloimiseksi. Rengasta pyöritetään tietyllä nopeudella/kuormalla/paineella lämmittelyn aikana, minkä jälkeen pysäytämme rummun tehon ja mittaamme matkaa, kunnes rengas pysähtyy. Mitä pidempi etäisyys, sitä pienempi vierintävastus on.’
Periaatteessa vierintävastus on voima, joka vaikuttaa pinnalla vierivän renkaan eteenpäin suuntautuvaa liikettä vastaan. Käytännössä tämä vastusvoima tarkoittaa ilmanvastuksen k altaisten tekijöiden ohella, että kun kuljet vapaasti tasaisella pinnalla, pysähdyt lopulta. Mutta koska energiaa ei voida luoda eikä tuhota, vain muuttaa, minne se energia, joka ajoi meitä eteenpäin, on kadonnut?
’Renkaiden vierintävastus on energiaa, joka kuluu renkaan muodonmuutosten poistamiseen, sanoo Wolf VormWalde, Specializedin rengastuotepäällikkö. "Kuormitettuna rengas deformoituu, ja materiaalin muodonmuutos vaatii voimaa. Kun rengas rullaa, muodonmuutos jatkuu, kun renkaan kulutuspinta ja sivuseinä kulkevat kosketusalueen läpi [jossa rengas kohtaa tienpinnan] pyörän pyöriessä. Rengas jännittyy ja vääntyy siksi kosketuskohtaan mentäessä ja rentoutuu kosketusalueelta poistuessaan. Mutta toisin kuin täydellinen jousi, rengas ei anna takaisin siihen käytettyä energiaa deformoituessaan.’
Tarkista, mitä tapahtuu paikallaan olevan pyörän renkaille ajajan painon alla, niin ymmärrät, mitä VormWalde tarkoittaa. Kuljettajan kuorman alla oleva rengas pullistuu ulos sivuseinistä ja kulutuspinta litistyy mukautumaan sen alla olevan pinnan muotoon. Kun pyörä on liikkeessä ja rengas pyörii, tämä prosessi tapahtuu yhä uudelleen kohdassa, jossa rengas kohtaa tienpinnan. Ihanteellisessa maailmassa rengas "antaisi niin hyvin kuin sai" pomppaamalla pois tienpinnasta yhtä suurella voimalla kuin meni puristaakseen sen tienpintaan alun perin, ja siten eteenpäinliikkeeseen panostettu energia säilynyt. Valitettavasti renkaiden kumiyhdisteet ovat "viskoelastisia", mikä tarkoittaa, että kun ne deformoituvat kuormituksen alaisena, yhdisteen polymeeriketjuissa olevat molekyylit järjestäytyvät uudelleen ja hankaavat näin tehdessään kumpaakin vasten. Tämä sisäinen kitka luo lämpöä, joka on valitettavasti hyödytön sivutuote pyörän kuljettamisessa eteenpäin. Tunnet vain takarenkaasi tunnin kuluttua turboharjoittelijalla, niin saat pian kuvan.
Tämä renkaan muodonmuutos on avain sen vierintävastukseen ja siten sen "nopeuteen". Voit vaikuttaa renkaan muodonmuutokseen useilla tavoilla, joista yksi on muuttaa siihen pumpattavan ilman painetta.
Luonteen muodonmuutos
Jos mitä enemmän rengas vääntyy, sitä suurempi vierintävastus sillä on, sinun tarvitsee vain täyttää rengas mahdollisimman korkeaan paineeseen, mikä tekee muodonmuutoksen täysin mahdottomaksi. Vierintävastuksen aiheuttama energian menetys minimoida? Totuus – kuten aina – on hieman monimutkaisempi.
Christian Wurmbäck, Continentalin tuotepäällikkö, sanoo: Paineen lisääminen renkaassa vähentää vierintävastusta, mutta vain tiettyyn pisteeseen asti. Esimerkiksi, jos otat 23 mm:n renkaan ja lisäät painetta 85 psi:stä 115 psi:iin, vierintävastus vähenee. Mutta jos otat saman renkaan ja lisäät painetta 115 psi:stä 140 psi:iin, eroa ei ole käytännössä lainkaan.’
VormWalde Specializedista on samaa mieltä: "Täysin sileällä pinnalla korkeampi paine on aina nopeampi. Mutta tämä vaikutus heikkenee todellisilla teillä niin, että sanomme, että 130 psi:llä pumppaat renkaan kuolleeksi [eli se ei voi muuttua hyödyllisemmän jäykemmäksi]. Tärkeintä on muistaa, että renkaan ja tien välinen suhde on symbioottinen ja että tiet eivät ole koskaan täysin sileitä.
‘Et halua renkaan niin kovaa, ettei se pysty ottamaan pinnan taajuuksia, kun kierrät tien yli. Renkaan on tehokkaampaa imeä epätasaisuutta ja kolhuja kuin siirtää nämä amplitudit pyörälle ja ajajalle. Pyörän ja ajajan ylös nostaminen kuluttaa aina enemmän energiaa kuin renkaan puristaminen. Tämä on yksi syy siihen, miksi näet cyclocross- ja maastopyöräilijöiden ajavan niin alhaisia paineita, hän lisää.
Hänellä on pointti. Sillä sen sijaan, että kokenut maastopyöräkilpailija antaisi erityisen kuoppaisen osan nostaa hänet ilmaan, hän yrittää pitää vartalonsa tasaisella tasolla ja käyttää käsivarsiaan ja jalkojaan imeäkseen kaikki maaston aiheuttamat kolhut. Maallikon termein, jos haluat mennä vaakasuunnassa eteenpäin, et tuhlaa energiaasi pystysuoraan ylös ja alaspäin.
Tekijänä on selvittää paras rengaspaine tielle, jolla ajat – mikä saattaa vaatia hieman yritystä ja erehtymistä. Ja sitten sinun on kysyttävä itseltäsi, oletko alunperin oikeanleveyksissä renkaissa.
Pieni kokoasia
Vanhoina hyvinä aikoina kilpailijat ajattelivat, että ohuemmat renkaat olivat parempia, ja useimmat ammattipyörät varustettiin 21 mm leveistä renkaista pieneen 18 mm:iin. Ajan myötä ratsastajat ovat ehkä panostaneet enemmän mukavuuteen ja vähemmän tyrmäävään nopeuteen, joten 23 mm:n renkaista on tullut maantiepyörän standardi.
Schwalben tuotepäällikkö Marcus Hachmeyer kuitenkin sanoo, että renkaiden käyttäytymistä koskevat tutkimukset ovat paljastaneet joitain melko yllättäviä asioita: Jos vertaa renkaita, joilla on eri leveydet mutta identtiset tekniset tiedot – sama seos, sama pyöristetty profiili, sama täyttöpaine – voidaan sanoa vierintävastuksen suhteen: mitä leveämpi, sitä nopeampi!'
Tämä kuulostaa ristiriitaiselta – maantiepyörät ovat loppujen lopuksi paljon nopeampia kuin retkipyörät tai maastopyörät – mutta renkaan kosketuspisteen analyysi on auttanut Hachmeyerin k altaisia suunnittelijoita näkemään ohi yleisen käsityksen, jonka mukaan "kapeampi on nopeampi".
’Leveämmät renkaat ovat nopeampia’, toistaa Wurmbäck Continentalilla. 24mm rullaa nopeammin kuin 23mm, mutta 25mm rengas vierii vielä nopeammin. Itse asiassa GP4000s-renkaamme on noin 7 % nopeampi 25 mm:n versiossa kuin 23 mm:n versiossa.’
Syy juontaa juurensa tähän muodonmuutosongelmaan. Vaikka samalla paineella sekä leveällä että kapealla renkaalla on sama kosketusalue, kunkin kosketusalueen tarkka muoto vaihtelee. Kapeammassa renkaassa tämä paikka on ohuempi, mutta pidempi muodostaen ohuen soikean muodon renkaan pohjan pituudelta, kun taas leveämmässä renkaassa kontaktipaikan muoto on pyöreämpi, koska rengas litistyy enemmän sen leveydeltä.. Tuloksena on, että ohuemman renkaan ohuempi, pidempi kosketuskohta edistää renkaan – erityisesti sivuseinän – enemmän muodonmuutoksia kuin sen leveämpi vastine. Ja kuten olemme jo kuulleet, mitä enemmän rengas vääntyy, sitä enemmän sen muodonmuutos kuluttaa energiaa. Mutta jos näin on, eikö meidän kaikkien pitäisi ajaa 28 mm:llä?
Kanne vastaan
‘Vaikka 28 mm:n rengas on vierintävastuksen suhteen nopeampi kuin 23 mm:n versio, 28 mm:n paino on suurempi kuin 23 mm, koska suurempi koko tarkoittaa enemmän materiaalia. Tämä aiheuttaa todennäköisesti huomattavan eron hitaudessa, ja sillä on vaikutusta kiihdytys- tai hidastusvaiheisiin, selittää Nicolas Cret Michelinistä."Myös aerodynaamiset ominaisuudet muuttuvat 23 mm:n renkaasta 28 mm:n renkaaseen."
Jos työnnetään, mitä asiantuntijat valitsisivat? "Olemme havainneet, että 24 mm on ihanteellinen kompromissi vierintävastuksen, aerodynamiikan ja painon suhteen", sanoo Specializedin VormWalde. Kuitenkin Ken Avery italialaiselta vanh alta vartij alta Vittori alta on eri mieltä:”Enemmän [leveyttä] ei aina ole parempi. Kohtuus on avain. Kun ylität 26 mm, vierintävastuksen hienovarainen lisäys alkaa haihtua. Kaava heitetään pois, niin sanotusti. Tämä myös olettaa, että kaikilla renkailla on yhtenäinen profiili, mitä niillä ei ole. Usein kulutuspinnan paksuus [poikkileikkauksessa] tekee renkaasta terävämmän kuin pyöreän, joten yhden valmistajan 24 mm:n rengas voi olla tietyssä skenaariossa nopeampi tai hitaampi kuin 23 tai 25 mm.’
Asia mutkistaa entisestään, että rengaspaineiden ja leveyden valintojen lisäksi tulee huomioida renkaan joustavuus.
Mitä alla on
Jos muodonmuutos aiheuttaa energian menetystä lämmöstä, joustavampi rengas kuluttaa vähemmän energiaa muotoutuakseen tietyllä tavalla kuin rengas, jonka runko on jäykempi. Renkaan kulutuspinnan kumiseoksen alla on tuhansia tiiviisti kudottuja kuituja. Renkaasta riippuen tässä kerrosrungossa voi olla jopa 320 lankaa tuumalla (tpi), jotka kaikki ovat erittäin hienoa puuvillaa, tai ehkä vain 60, valmistettu selvästi paksummasta nailonista. Valmistajien, kuten Vittoria ja Challenge, mukaan lopputulos on, että mitä suurempi kierreluku on, sitä taipuisampi rengas on, ja siten sitä helpommin se deformoituu, ja näin ollen sen vierintävastus on pienempi.
’Mitä suurempi tpi-luku, sitä joustavampi rengas, sanoo Simona Brauns-Nicol Challengesta.”Ajan mittaan toimittajat ovat toimittaneet yhä laadukkaampia lankoja, joiden ansiosta rengasvalmistajat ovat voineet siirtyä 280/300 tpi:n maksimikudoksesta 320 tpi:iin. Mitä taipuisampi ja joustavampi runko, sitä enemmän mukavuutta ja ennen kaikkea sitä enemmän tienpitoa, jolloin saavutetaan suurin nopeus.” Renkaiden maailmassa mikään ei kuitenkaan ole yksinkertaista, joten enemmän kierteitä ei automaattisesti tarkoita nopeampi rengas.
VormWalde Specializedista sanoo: '60 tpi:n rengas, jossa on hyvä koteloseos, voi olla yhtä nopea kuin 100 tpi:n rengas. Myös materiaali on tärkeä – jotkut polycotton-kotelot ovat nopeita, mutta se ei johdu lankojen määrästä, vaan lateksikyllästyksen vuoksi, joka tekee siitä erittäin elastisen. Suuri lankamäärä ei välttämättä tarkoita nopeampaa rengasta.’
Jos joustavammat renkaat merkitsevät parempaa vierintävastusta, sama pitäisi sanoa sisärenkaista. "Voi saada vielä joustavamman ja puhkaisua kestävämmän ajon käyttämällä lateksiputkea butyylisisäputken sijaan", sanoo Simona Brauns-Nicol Challengesta. "Meidän tilavuutemme voi olla noin 300-kertainen alkuperäiseen tilavuuteensa. Lateksi on samanaikaisesti vahvaa ja joustavaa, eikä se puhkaise yhtä helposti, koska joustavuuden vuoksi lateksiputki pyrkii kiertämään vieraita esineitä.’
Sen lisäksi, että lateksi on luonnostaan joustavampi materiaali, se on myös kevyempää – joten se on parempi kuin butyyliputket vierintävastuksen suhteen. Tämä joustavuus kuitenkin maksaa: lateksi on huokoisempaa kuin butyyli, mikä tarkoittaa, että ilmaa vuotaa ulos havaittavasti päivien kuluessa.
Specializedin ja Challengen k altaiset voisivat todennäköisesti jatkaa kiistelemistä lateksiputkista, kierteiden määrästä ja koteloista päivien ajan (ei ole yllätys, että Challenge on ylpeä valmistaessaan renkaita, joiden kierreluku on jopa 320 tpi, kun taas Specialized vaikuttaa tyytyväiseltä tuottamalla enintään 220 tpi), mutta heidän vastakkaiset näkemyksensä korostavat tämän "nopean renkaan" ongelman ydintä: lopullisia vastauksia ei ole. Toki on olemassa perusparametreja – koko, paine, joustavuus – mutta sellaiset asiat liittyvät niin erottamattomasti toisiinsa ja vierintävastukseen, aerodynamiikkaan ja inertiaan liittyviin kysymyksiin, että on turhaa keskittyä vain yhteen näkökohtaan muiden kustannuksella.
Kuten Michelinin Cret sanoo: Renkaan suunnittelu on nähtävä yrittämisenä parantaa monia ristiriitaisia suorituskykyalueita samanaikaisesti. Rengas on aina suorituskyvyn kompromissi. Mikä on nopea rengas? No, se riippuu siitä, mitä tarkoitat nopealla.’
Ja lopuksi… kylpyammeeseen vai ei?
Vuosien ajan putkia on mainostettu parhaimpana renkaana, jonka vakava ratsastaja voi saada, ja kannattajat väittävät, että ainoa syy olla ajamatta niillä päivittäin johtuu puhkaisujen haitoista ja kustannuksista. On kuitenkin olemassa pari yritystä, jotka ovat valmiita järkyttämään tätä nimenomaista applekortia.
'Clincherit ovat nopeampia kuin putkimaiset, sanoo Specializedin Wolf VormWalde. Tämä johtuu siitä, että puolet tehokkaasta ilmakammiosta on reuna. Vanteen sivuseinämät eivät väänny rullattaessa eivätkä kuluta energiaa. Luulitko, että painosimme Tony Martinia käyttämään klinkereitä kaupallisista syistä, eikö niin? Ei! Ne ovat yksinkertaisesti nopeampia.’
Tämä tavanomaisen viisauden edessä lentäminen ei ole vain yhdeltä mieheltä (vaikkakin hän on melko suuren polkupyöräyhtiön keskipisteessä), vaan se on mielipide, jota jakavat myös rengasjättiläiset Schwalbe ja Continental. Mutta jos näin on, miksi ammattilaiset eivät ratsasta? No, Continentalin Christian Wurmbäck sanoo, että se on turhaa.
‘Putkimainen pyöräsarja on kevyt, mutta mikä tärkeintä ammattilaisratsastajille, se tarjoaa tasaisen juoksukyvyn. Suuren nopeuden ollessa tasainen putki pysyy vanteessa liiman vuoksi, toisin kuin klincher, jolla on taipumus pudota, mikä aiheuttaa erittäin ikävän onnettomuuden.’
