Kitsas või lai? Kõrge või madal rõhk? Vannid või klintserid? Uurime rehvivalikuga seotud tüsistusi
Meie testi järel: kas laiemad rehvid on tõesti kiiremad? Otsustasime rehvivalikuga seotud tüsistuste uurimist jätkata.
Üks läbi aegade suurimaid hüppeid jalgrattatehnoloogia vallas tuli ebatõenäolisest allikast: Šoti veterinaarkirurg, John Boyd Dunlop. 1888. aastal, lahkudes olulisel määral oma igapäevatööst, lõi Dunlop esimese õhkrehvi, et vabastada oma poeg peavalust ja ebamugavustundest, mis oli häirinud poissi, kui ta sõitis oma täisrehviga kolmerattalise rattaga ümber Belfasti konarliku munakivi.
Keerake edasi tänapäeva ja põhikontseptsioon ei ole muutunud – suletud õhukamber tagab sõitja ja tee vahel amortisatsioonikihi –, kuid see ei tähenda, et kõik rehvid on võrdsed. Mõned rehvid on teistest kiiremad, kuid enda jaoks parima rehvi leidmiseks on vaja pisut mõista rehvitehnoloogiat.
Puhkamise vastu seismine
'Sõites peab jalgrattur silmitsi seisma erinevat tüüpi takistustega: õhutakistus, kaal (kiirendamise või pidurdamise korral) ja rehvi veeretakistus, mis on rehvi ettepoole veeremisest tingitud energiakadu, ütleb Michelini maanteerehvide arendaja Nicolas Cret. „Mõõdame veeretakistust fikseeritud parameetritega, nagu reguleeritud rõhk, püsikiirus, koormus ja temperatuur. Mõõtemasin koosneb tavaliselt trumlist, mis peab olema võimalikult suur, et simuleerida tasast maad. Rehvi pööratakse etteantud kiirusel/koormusel/rõhul soojendusseansi ajal ning seejärel peatame trumli võimsuse ja mõõdame vahemaad, kuni rehv veeremise lõpetab. Mida pikem on vahemaa, seda väiksem on veeretakistus.’
Põhimõtteliselt on veeretakistus jõud, mis toimib pinnal veereva rehvi edasiliikumise vastu. Praktikas tähendab see takistusjõud koos selliste teguritega nagu õhutakistus seda, et tasasel pinnal vabakäigul liikudes lõpuks peatute. Kuid kuna energiat ei saa luua ega hävitada, vaid ainult muuta, siis kuhu on kadunud energia, mis meid edasi viis?
„Rehvide veeretakistus on energia, mis kulub rehvi deformatsiooni ületamiseks,“ütleb Wolf VormWalde, Specializedi rehvi tootejuht. "Kui rehv on koormuse all, deformeerub see ja materjali deformeerimiseks on vaja jõudu. Kui rehv veereb, toimub deformatsioon, kuna rehvi turvis ja külgsein läbivad ratta pöörlemisel kontaktala [kus rehv puutub kokku teepinnaga]. Seetõttu on rehv kontaktalasse minnes pinges ja deformeerunud ning kontaktpinn alt väljudes lõdvestub. Kuid erinev alt täiuslikust vedrust ei anna rehv deformeerumisel tagasi sellesse pandud energiat.’
Jälgige, mis juhtub seisva jalgratta rehvidega sõitja raskuse all ja saate aru, mida VormWalde tähendab. Sõitja koormuse all olev rehv tõmbub külgseinte juurest välja ja turvis lameneb, et järgida selle all oleva pinna kuju. Kui jalgratas liigub ja rehv pöörleb, toimub see protsess ikka ja jälle kohas, kus rehv puutub kokku teepinnaga. Ideaalses maailmas annaks rehv nii hästi kui sai, põrkudes teepinn alt maha sama suure jõuga, kui see kõigepe alt teepinnale muljumiseks kulus, ja seega oleks edasiliikumisele pandav energia konserveeritud. Kahjuks on kummisegud rehvides "viskoelastsed", mis tähendab, et koormuse mõjul deformeerudes reaneeruvad ühendi polümeeriahelates olevad molekulid end ümber ja hõõrduvad seda tehes iga vastu. See sisemine hõõrdumine tekitab kuumust, mis on kahjuks kasutu kõrvalsaadus teie ratta edasiliikumisel. Katsuge lihts alt oma tagumist rehvi pärast tund aega turbotreeneril ja saate peagi pildi.
See on rehvi deformatsioon, mis on selle veeretakistuse ja seega ka kiiruse võtmeks. Rehvi deformeerumist saate mõjutada mitmel viisil, millest üks on muuta sellesse pumbatava õhu rõhku.
Iseloomu deformatsioon
Kui mida rohkem rehv deformeerub, seda suurem on sellel veeretakistus, peate kindlasti vaid pumbama rehvi võimalikult kõrge rõhuni, muutes selle deformeerumise võimatuks ja veeretakistusest tulenev energiakadu minimeerida? Tõde – nagu alati – on veidi keerulisem.
Christian Wurmbäck, Continentali tootejuht, ütleb: „Rõhu suurendamine rehvis vähendab veeretakistust, kuid ainult teatud piirini. Näiteks kui võtate 23 mm rehvi ja suurendate rõhku 85 psi-lt 115 psi-le, on veeretakistus väiksem. Kuid kui võtate sama rehvi ja suurendate rõhku 115 psi-lt 140 psi-le, pole vahet praktiliselt.’
VormWalde firmast Specialized nõustub: „Täiesti siledal pinnal on kõrgem rõhk alati kiirem. Kuid tegelikel teedel see efekt nõrgeneb, nii et me ütleme, et 130 psi juures pumpate rehvi tühjaks [st see ei saa enam kasulikult jäigemaks muutuda]. Oluline on meeles pidada, et suhe rehvi ja tee vahel on sümbiootiline ning teed pole kunagi täiesti siledad.
„Te ei taha, et rehv oleks nii kõva, et üle tee rulludes ei suuda see pinnasagedust neelata. Rehvil on tõhusam neelata karedust ja konarusi, kui need amplituudid rattale ja sõitjale edasi anda. Jalgratta ja ratturi ülestõstmine kulutab alati rohkem energiat kui rehvi alla sikutamine. See on üks põhjusi, miks näete cyclocrossi ja maastikurattaga sõitjaid nii madalal rõhul, lisab ta.
Tal on mõte. Sest selle asemel, et lasta end eriti konarlikul lõigul õhku lasta, püüab kogenud maastikurattasportlane hoida oma keha tasasel tasapinnal, kasutades käsi ja jalgu, et neelata kõik konarused, mida maastik pakub. Tavapäraselt öeldes, kui soovite liikuda horisontaalselt edasi, ei raisa te oma energiat vertikaalselt üles-alla liikumisele.
Nikk seisneb selles, et välja mõelda parim rehvirõhk sõiduteel – see võib nõuda katse-eksituse meetodit. Ja siis peate end alt küsima, kas olete kõigepe alt õige laiusega rehvidel.
Väike suurus
Vanadel headel aegadel arvasid võidusõitjad, et õhemad rehvid on paremad, enamikule pro ratastele kandis kõike alates 21 mm laiusest kuni väikese 18 mm laiuse rehvini. Aja jooksul on ratturid võib-olla pannud rohkem mugavust ja vähem kiirust, nii et 23 mm rehvidest on saanud maanteeratta standard.
Siiski ütleb Schwalbe tootejuht Marcus Hachmeyer, et rehvide käitumise uuringud on avastanud üsna üllatavaid asju: Kui võrrelda erineva laiusega, kuid identsete tehniliste näitajatega rehve – sama segu, sama ümar profiil, sama rõhk –, võib öelda veeretakistuse osas: mida laiem, seda kiiremini!'
See kõlab vastupidiselt – lõppude lõpuks on maanteerattad palju kiiremad kui matka- või maastikurattad –, kuid rehvi kontaktpinna analüüs on aidanud disaineritel, nagu Hachmeyer, näha mööda levinud arvamusest, et kitsam võrdub kiirem.
„Laiemad rehvid on kiiremad,“kordab Wurmbäck Continentalis. „24 mm rehv veereb kiiremini kui 23 mm, kuid 25 mm rehv veereb veelgi kiiremini. Tegelikult on meie rehv GP4000s 25 mm rehv umbes 7% kiirem kui 23 mm versioon.’
Põhjus ulatub tagasi sellesse deformatsiooniprobleemi. Kuigi sama rõhu korral on nii laial kui ka kitsal rehvil sama kontaktpinna pindala, on iga kontaktpinna täpne kuju erinev. Kitsamas rehvis on see plaaster õhem, kuid pikem, moodustades rehvi põhja pikkuses õhukese ovaalse kuju, samas kui laiema rehvi korral on kontaktpinna kuju rohkem ringikujuline, kuna rehv on kogu laiuse ulatuses rohkem lamendatud.. Tulemuseks on see, et õhema rehvi õhem ja pikem kontaktpind soodustab rehvi – täpsem alt külgseina – suuremat deformatsiooni kui selle laiem rehv. Ja nagu me juba kuulsime, mida rohkem rehv deformeerub, seda rohkem energiat kulub selle deformeerimiseks. Aga kui see nii on, kas me kõik ei peaks sõitma 28 mm peal?
Kaasus
‘Kuigi 28 mm rehv on veeretakistuse poolest kiirem kui selle 23 mm versioon, on 28 mm kaal suurem kui 23 mm, kuna suurem suurus tähendab rohkem materjali. Tõenäoliselt tekitab see märgatava erinevuse inertsuses ja sellel on mõju kiirendus- või aeglustusfaasis,“selgitab Nicolas Cret Michelinist.„Samuti muutuvad aerodünaamilised omadused 23 mm rehvilt 28 mm rehvile.”
Kui lükatakse, siis mille eksperdid valiksid? "Leidsime, et 24 mm on ideaalne kompromiss veeretakistuse, aerodünaamika ja kaalu osas," ütleb Specializedi VormWalde. Kuid Ken Avery Itaalia vanakaart Vittoriast ei nõustu: "Rohkem [laiust] pole alati parem. Mõõdukus on võti. Kui ületate 26 mm, hakkab veeretakistuse vähenemine hajuma. Valem visatakse nii-öelda maha. Samuti eeldab see, et kõigil rehvidel on ühtlane profiil, mida neil ei ole. Sageli muudab turvise paksus [ristlõikes] rehvi teravamaks kui ümaraks, nii et ühe tootja 24 mm rehv võib antud stsenaariumi korral olla kiirem või aeglasem kui 23 või 25 mm.’
Asja veelgi keerulisemaks muutmiseks tuleb lisaks rehvirõhu ja laiuse valikutele arvestada ka rehvi elastsusega.
Mis peitub selle all
Kui deformatsioon põhjustab soojusest energiakadu, kulub elastsem rehv teatud viisil deformeerumiseks vähem energiat kui jäigem karkassiga rehv. Rehvi turvise kummisegu all peituvad tuhanded tihed alt kootud kiud. Olenev alt rehvist võib see kihiline karkass sisaldada kuni 320 niiti tolli kohta (tpi), mis kõik on väga peenest puuvillast või võib-olla kuni 60 niiti, mis on valmistatud selgelt paksemast nailonist. Tootjate, nagu Vittoria ja Challenge, sõnul on lõpptulemus see, et mida suurem on keermete arv, seda elastsem on rehv ja seega seda kergem on see deformeeruda ja seega ka väiksem veeretakistus.
„Mida suurem on tpi-de arv, seda paindlikum on rehv,” ütleb Simona Brauns-Nicol Challenge'ist. „Aja jooksul on tarnijad tarninud järjest kõrgema kvaliteediga niite, mis on võimaldanud rehvitootjatel minna maksimaalselt 280/300 tpi kootud 320 tpi-ni. Mida elastsem ja painduvam on kest, seda suurem on mugavus ja mis kõige tähtsam, seda parem on teega haardumine, saavutades seega suurima kiiruse.“Rehvimaailmas pole aga miski lihtne ja seetõttu ei tähenda rohkem keermeid automaatselt kiirem rehv.
VormWalde ettevõttes Specialized ütleb: „Hea mantli seguga 60 tpi rehv võib olla sama kiire kui 100 tpi rehv. Oluline on ka materjal – mõned polüpuuvillast kestad on kiired, kuid see ei tulene niitide arvust, vaid lateksist immutusest, mis muudab selle väga elastseks. Suur keermete arv ei tähenda tingimata kiiremat rehvi.’
Kui elastsemad rehvid tähendavad paremat veeretakistust, siis sama tuleks öelda ka sisekummide kohta. "Veelgi elastsema ja torkekindlama sõidu saab saavutada, kui butüülist sisekummi asemel kasutatakse latekstoru, " ütleb Simona Brauns-Nicol Challenge'ist. "Meie oma saab pumbata umbes 300 korda suuremaks kui algne maht. Lateks on samal ajal tugev ja elastne ning ei torgata nii kergesti, kuna elastsus tähendab, et latekstoru kipub võõrkehade ümber minema.’
Lisaks sellele, et lateks on oma olemuselt elastsem materjal, on see ka kergem – seega ületab see veeretakistuse poolest butüültorusid. See nõtkus aga maksab: lateks on poorsem kui butüül, mis tähendab, et õhk lekib päevade jooksul märgatav alt välja.
Sellised nagu Specialized ja Challenge võivad latekstorude, keermete arvu ja kestade üle vaidlema tõenäoliselt päevi (pole üllatav, et Challenge on uhke selle üle, et toodab rehve, mille keermete arv ulatub kuni 320 tpi, samas kui Specialized näib olevat rahul maksimaalselt 220 tpi), kuid nende vastandlikud seisukohad toovad esile selle "kiire rehvi" probleemi tuuma: kindlaid vastuseid pole. Muidugi on põhiparameetrid – suurus, rõhk, nõtkus –, aga sellised asjad on nii omavahel kui ka veeretakistuse, aerodünaamika ja inertsi küsimustega nii lahutamatult seotud, et on mõttetu keskenduda vaid ühele aspektile teiste arvelt.
Nagu Michelini Cret ütleb: „Rehvi disainimist tuleks vaadelda kui katset parandada korraga palju vastuolulisi jõudlusalasid. Rehv on alati jõudluses kompromiss. Mis on kiire rehv? Noh, see sõltub sellest, mida sa mõtled kiire all.’
Ja lõpuks… kas vannida või mitte?
Aastaid on torukujulisi rehve reklaamitud kui parimaid rehve, mida tõsine sõitja saada võib, kusjuures toetajad väidavad, et ainus põhjus, miks nendega igapäevaselt mitte sõita, on ebamugavus ja läbitorkamise kulu. Siiski on paar ettevõtet, kes soovivad seda konkreetset rakendust häirida.
‘Klincherid on kiiremad kui torukujulised,“teatab Specializedi Wolf VormWalde. „Seda seetõttu, et pool efektiivsest õhukambrist on velg. Velje külgseinad ei deformeeru veeremisel ega tarbi seega energiat. Kas sa arvasid, et me sundisime Tony Martinit ärilistel põhjustel kasutama klintšereid, kas pole? Ei! Need on lihts alt kiiremad.’
See tavatarkuse ees lendamine ei tulene ainult ühelt mehelt (ehkki üsna suure jalgrattakorporatsiooni keskmes), vaid pigem jagavad seda ka sellised rehvigigandid Schwalbe ja Continental. Aga kui see nii on, siis miks ei sõida proffid? Noh, ütleb Continentali Christian Wurmbäck, et see on mõttetu.
‘Torukujuline rattapaar on kerge, kuid mis on professionaalsete sõitjate jaoks oluline, tagab see tasase sõidu. Suure kiirusega tasapinna korral jääb torukujuline liimi tõttu velje külge, erinev alt klambrist, millel on kalduvus maha kukkuda, põhjustades väga ebameeldiva õnnetuse.’
