Rattaveljed muutuvad paksemaks, mis tundub olevat vastupidine nende kiiremaks muutmisele, nii et mis toimub?
Logic soovitab, et kui soovite, et midagi õhust kiiresti läbi lõikaks, tehke see õhukeseks ja teravaks – nagu Concorde. See oli noolekujuline, samal ajal kui teised reisilennukid olid sibulakujulised ja selle tulemusel suutis see Atlandi ookeani ületada vähem kui kolme tunniga. Sama mõtlemine käis ka sügava sektsiooniga aerovelgede varasemate põlvkondade puhul: õhukesed, sügavad V-kujulised sektsioonid kitsenesid terava servani, mis jättis mulje maksimaalse efektiivsusega õhust läbilõikamisest. See oli intuitiivselt loogiline, kuid ajad on muutunud.
Rataste disaini tipptasemel on nüüd vähem lõikamist ja nürim. Servad on pehmendatud ja veljed laiendatud sellisel määral, nagu meile praegu öeldakse, et paksud ümarad veljeprofiilid on parim tuult takistav kuju igakülgseks jõudluseks. Mis siis juhtus?
Head tuuled
Velje laiema kuju esialgne pooldaja oli Hed Wheels, kelle asutaja, surnud Steve Hed, juhtis 1980. aastatel suure osa mõtteviisist. Kui Hed tõi 2000. aastate keskel turule oma paksu ja laia profiiliga alumiiniumsulamist Ardennes rattapaari, soovitades seda siduda 25 mm rehvidega, mitte üldlevinud 23 mm rehvidega, väljendasid paljud umbusku, et see võiks olla kiirem seadistamine. Tol ajal olid tehnilised üksikasjad visandlikud. Tundus, et Hed otsis paremat rehvi stabiilsust, et saavutada parem kontroll kurvides ja vähendada ebatasasel maastikul lõhestumise võimalust, kuid 80ndatel tehtud esialgsed uuringud näitasid, et laiemad veljed võivad olla aerodünaamiliselt kiiremad. Siis, kui Hedi patent 2009. aastal kehtima hakkas, avanes uks uuenduste lainele.
Michael Hall, rataste tootja Zippi arendusdirektor, ütleb: „Aastaid on tööstus taga ajanud üldise takistuse efektiivsuse [tuuletunneli testimise kiireimad tulemused], pöörates vähe tähelepanu sellele, kui hästi need komponendid alamseadmetes toimisid. optimaalsed reaalse maailma päevad. Reaalses maailmas peavad ratturid tegelema kõigega, mida nende keskkond neile ette viskab. 2010. aastal turule toodud Firecresti rataste puhul muutsime oma fookust ja sellest tulenevad tooted püüdsid olla stabiilsemad ja prognoositavamad mis tahes tuulesuunas kui meie eelmiste põlvkondade omad.’
Kevin Quan, Knight Compositesi inseneridirektor, räägib üksikasjalikum alt: "Meie projekteerimine lähtub tagumisest servast, mis tähendab ratta tagumist poolt." See võib tunduda vastuoluline, kuna see on rehv ja juht. velje serv, mis tabab tuult esimesena, kuid Quan ütleb: "Meie uuringud näitavad, et kui tuul tabab rehvi pöördenurga all [mis tahes nurga all, välja arvatud otse], siis see eraldub [kaotab sujuva voolu üle velje], seega ei anna velje esiosa aerodünaamiline kuju kuigi palju – see on peaaegu alati seiskunud.” Teisisõnu pole mõtet esiosa aerodünaamilist kuju eelistada.
Aero eelised
Selleks, et mõista, kuidas laiem velg võib parandada aerodünaamikat, mitte suurendada takistust, peame arvestama asjaoluga, et õhk, milles me sõidame, ei käitu ühtlaselt. Isegi rahulikul päeval on õhk keerlev ja keeruline segadus. Aerodünaamiline teadus on aru saanud, et optimaalne vedeliku dünaamika – viis, kuidas õhk suhtleb vormide ja pinnatekstuuridega, millega see kokku puutub – taandub hõõrdumise vähendamisele.
Õhuvoolu osas on kolm suurt kategooriat. Esimene kategooria on "laminaarne" õhuvool. See on madalate hõõrdekadude jaoks kõige soovitavam olek ja see viitab õhule, mis liigub sujuv alt, sirgelt või kõver alt. Kui see puutub kokku liikuva objektiga, eraldub laminaarne õhuvool, libiseb ümber objekti ja jätkab seejärel oma voolu teiselt poolt minimaalse segamisega.
Teine olek on "turbulentne". Nagu nimigi viitab, viitab see segasele õhule, mis ei ole kaugeltki sujuv alt voolav, kuigi selles võib olla nii „laminaarse” kui ka „seiskunud” õhu elemente. Turbulentsi põhjuseid võib olla palju: võib-olla on tuuline päev või jälgite tähelepanelikult teist sõitjat või sõidavad mööda autod ja veoautod. Neid ebaoptimaalseid tingimusi nimetatakse mõnikord "räpaseks" õhuks ja see on kõige tavalisem seisund, milles me sõidame.
Kolmas tingimus on "seiskunud". See on siis, kui õhk enam ei voola, vaid keerleb korraga eri suundades. See olek põhjustab suurimat hõõrdumist ja sellel on seega suurim mõju sõitja aeglustamisele.
Mida see kõik tähendab, on see, et kuigi on suurepärane omada velje ja rehvi kombinatsiooni, mis toimib hästi laminaarses voolus tuuletunnelis vastu sõites, on sellest suurem kasu reaalsetes stsenaariumides on veljed ja rehvid, mis töötavad hästi turbulentses õhus. Kõige edukamate kaasaegsete disainide eesmärk on tegelikult võtta turbulentset õhku ja vähendada selle takistust – puhastada määrdunud õhk. See on üks põhjusi, miks õhukesed teravad veljed asenduvad laiemate ja ümaramate velgedega – uued konstruktsioonid suudavad lihts alt kiiremini läbi lõigata segase õhu, millega sõitjad enamikel pärismaailma sõitudel kokku puutuvad. Kuid on veel üks oluline põhjus, miks veljed lähevad laiemaks, see on veeretakistus.
Võtke spordiga ühendust
Üleminek laiematele velgedele on osaliselt tingitud samaaegsest liikumisest laiemate rehvide poole. Kui varem olid normiks 23 mm rehvid, valib rohkem sõitjaid ja tootjaid selle asemel 25 mm ja aeg-aj alt isegi laiemad.
„Continentali uuringud näitavad, et 25c rehvil on 10–15% väiksem veeretakistus kui 23c rehvil,“ütleb Quan. "Continental näitas, et kui teil on suurem rehv, muutub kontaktpind pikemaks kasvamise asemel lühemaks, kuid laiemaks, nii et tegelik teepind jääb sama rõhu juures samaks."
Seda kinnitavad rehvitootja Schwalbe järeldused. Tootejuht Marcus Hachmeyer ütleb: „Kui võrrelda erineva laiusega, kuid identsete näitajatega rehve – sama segu, profiil ja rõhk – veeretakistuse osas on laiem kiirem. Kui kujutate ette, et teie jalgratas ja rattur on pargitud klaasile ja vaatate alt üles kohta, kus rehv klaasiga kokku puutub, näete kahte selgelt erinevat kuju. Kitsal rehvil oleks kuju pikk ja õhuke, ovaalne. Laiemal rehvil oleks see kontaktala lühem ja paksem, rohkem ringikujuline ja sel moel kasutatakse igal hetkel vähem keermeid, mis moodustavad külgseina ja aitavad tekitada veeretakistust, ning hõõrdumine on väiksem.
See on kõik väga hea, aga miks mitte lihts alt sobitada kitsastele velgedele laiemaid rehve? Kui velg on kitsas, moodustab rehv profiilis vaadatuna "lambipirni" kuju – see jääb velje külge haakumise kohta kokku pigistatuna ja veljest eemale. Laiema sisemise veljega moodustab rehv rohkem ümberpööratud U-kuju, mis aitab luua teega ümarama kontaktpinna ja seejärel väiksema veeretakistuse.
Rattavelgede siselaius – kaugus kahe konksuga ääriku vahel, mis asetsevad rehvi ranti – on kuni viimase ajani olnud umbes 14 mm. Esimesel laiemate velgede puhul kasvas see ruum enam-vähem 16 mm-ni ja nüüd muudavad tootjad need uuesti laiemaks. Bontrageri uusim Aeolus TLR D3 sari, mis toodi turule selle aasta alguses, laiendas seda laiust eelmisest D3-st 17-ni.5 mm kuni massiivne 19,5 mm, mis on protsentuaalselt märkimisväärne kasv. Hoiatussõna pärineb siiski Michel Lethenetilt rattatootjast Mavic. „Ideaaljuhul peavad mõlemad elemendid [rehv ja velg] olema konstrueeritud nii, et need sobiksid ideaalselt kokku, et süsteemi täiustada. Kui ei, siis pole kasvava inertsi, pöörleva kaalu ja õhutakistuse puhul mõtet kasutada laiemat rehvi. Lisaks tuleb mõelda ka ohutusaspektile, kui mõelda vastupidisele stsenaariumile – kitsale rehvile, mida kasutatakse liiga laial veljel. Sellega võib kaasneda suur oht, et rehv ei istu korralikult ja võib õhku paiskuda.’
Ohutus millegi nii olulise asjaga nagu rehvid on ülim alt tähtis ja Quan lisab: "Praegu 17–18 mm [veljepõhja siselaius] näib olevat hea, kuid mis tahes laiem, näiteks kuni 20 mm, ja me jõuame kaardistamata territoorium. Praegu ei ole me täheldanud mingeid kahjulikke mõjusid, kuid seda ei ole veel tavavoolus märgatud.’
Handle’i Messias
Lihts alt selleks, et tõestada, et rattad on inseneride jaoks võib-olla kõige keerulisemad probleemid, on disainikirjelduses veel üks oluline kaalutlus: juhitavus.
„See on väga oluline tegur,“ütleb Simon Smart, Smart Aero Technology tehniline direktor ja Enve Compositesi aerorattasüsteemi (Enve SES) disainer. Kui läheme seitse aastat tagasi, tuleksid sportlased tuuletunnelisse ja me selgitaksime välja nende jaoks kiireima rattapaari. Kuid leidsime, et pärismaailmas olid rattad sageli aeglasemad. Seda mitte sellepärast, et tuuletunnel oli vale, vaid lihts alt seetõttu, et sõitjad ei suutnud võidusõidu ajal sirget joont hoida, kuna ratastel puudus stabiilsus.’
Osa kiirest liikumisest on juhitavuse säilitamine, nii et kui rattal puudub külgtuules või turbulentses õhus stabiilsus, kaotab tulemuseks enesekindluse kiireks liikumiseks ja jõudlus kannatab paratamatult. Minu jaoks oli sõidustabiilsus rataste jõudlusest puudu ja ma teadsin, et kui suudame välja töötada stabiilsema esiratta, siis isegi kui see tuuletunnelis veidi aeglasemaks osutus, teadsin, et see on reaalses maailmas kiirem.,” ütleb Smart.„Sellepärast alustasin arendusprogrammi Envega, mille käsitsemine oli prioriteet number üks.”
Kõik see viitab tõsiasjale, et velg ja rehv peavad optimaalse lahenduse saavutamiseks töötama koos tervikliku paketina, mitte ainult aerodünaamikas, vaid ka stabiilsuses kiirusel, prognoositavas juhitavuses ja väiksema veeretakistusega. Kas me näeme seda silmas pidades tulevikus veljetootjate koostööd rehvitootjatega?
Bontrageri puhul on need juba üks ja seesama. Bontrageri rataste tootejuht Ray Hanstein ütleb: „Meie ratta- ja rehviinsenere peetakse samadeks. Rattad ja rehvid on nii läbi põimunud, et te ei saa üht oma potentsiaalini arendada, kui teil pole teist intiimset arusaamist. Need tüübid töötavad samas ruumis, sõidavad koos, söövad koos lõunat.” Sarnane lugu on ka Mavicis ja Zippis, kes valmistavad ise nii rehve kui ka velgi, et luua täpselt paaristooteid. Vastamata jäänud suur küsimus on: kas oleme jõudnud tippu? Smart ütleb: Velgede kujundamine on üsna keeruline, kuid põnev. Viimase viie aasta jooksul on raami kujundus veidi muutunud ja näiteks laiemate rehvide lubamine on andnud meile vabaduse uurida veelgi laiemaid velgi. Nagu enamiku asjade puhul, on ka tootlus vähenemas, kuid ma arvan, et me pole veel haripunkti jõudnud.’
Lõppkokkuvõttes on laiemad rehvid ja vastav alt laiemad rattaprofiilid suund, kuhu tööstus liigub, ja see on õige valik sõitjatele, kui soovite maksimaalset kasu sellistes tingimustes, mida me kõik igapäevaselt kogeme, ja etteaimatavat juhitavust.. Teadus toetab seda, nii et võib-olla on aeg kitsast vaatest loobuda ja minna laiale poole.
