Keskeny vagy széles? Magas nyomás vagy alacsony nyomás? A kádak vagy a klinkerek? Megvizsgáljuk az abroncsválasztással kapcsolatos bonyodalmakat
Tesztünk nyomán: Valóban gyorsabbak a szélesebb gumiabroncsok? Úgy döntöttünk, hogy folytatjuk a vizsgálatot az abroncsválasztással kapcsolatos bonyodalmakkal kapcsolatban.
Az egyik legnagyobb ugrás a kerékpáros technológia terén egy valószínűtlen forrásból származott: egy skót állatorvostól, John Boyd Dunloptól. 1888-ban, napi munkájától jelentős mértékben eltérve, Dunlop megalkotta az első pneumatikus abroncsot, hogy megszabadítsa fiát a fejfájástól és kellemetlenségtől, amely a fiút zavarta, miközben tömör gumiabroncsával körbejárta Belfast göröngyös macskaköveit.
Gyorsan előre a mai napig, és az alapkoncepció nem változott – a zárt légkamra párnás réteget biztosít a motoros és az út között –, de ez nem jelenti azt, hogy minden abroncs egyforma. Egyes gumiabroncsok gyorsabbak, mint mások, de egy kicsit meg kell érteni az abroncstechnológiát, mielőtt megtalálhatja az Önnek legmegfelelőbbet.
Pihenés ellenállása
'A kerékpárosnak vezetés közben különböző típusú ellenállásokkal kell szembenéznie: légellenállással, tömeggel (gyorsításkor vagy fékezéskor) és a gumiabroncs gördülési ellenállásával, ami az abroncs előregurulása miatti energiaveszteség, mondja Nicolas Cret, a Michelin közúti gumiabroncs-fejlesztője. „A gördülési ellenállást rögzített paraméterekkel mérjük, például szabályozott nyomással, állandó sebességgel, terheléssel és hőmérséklettel. A mérőgép általában egy dobból áll, amelynek a lehető legnagyobbnak kell lennie a sík talaj szimulálásához. A bemelegítés során a gumiabroncsot adott sebességgel/terheléssel/nyomással forgatjuk, majd leállítjuk a dob teljesítményét, és addig mérjük a távolságot, amíg a gumiabroncs le nem gurul. Minél hosszabb a távolság, annál kisebb a gördülési ellenállás.’
Alapvetően tehát a gördülési ellenállás az az erő, amely a felületen gördülő gumiabroncs előrefelé irányuló mozgása ellen hat. Gyakorlatilag az olyan tényezőkkel együtt, mint a légellenállás, ez az ellenállási erő azt jelenti, hogy amikor sík felületen szabadon halad, végül megáll. De mivel az energiát nem lehet sem létrehozni, sem elpusztítani, csak megváltoztatni, hova tűnt az az energia, amely előre vitt?
„A gumiabroncsok gördülési ellenállása az abroncs deformációjának leküzdésére felhasznált energia” – mondja Wolf VormWalde, a Specialized gumiabroncs-termékmenedzsere. „Ha egy gumiabroncs terhelés alatt áll, deformálódik, az anyag deformálásához pedig erőre van szükség. Amikor a gumiabroncs gördül, a deformáció folyamatos, miközben a gumiabroncs futófelülete és oldalfala átmegy az érintkezési folton [ahol a gumiabroncs találkozik az útfelülettel], miközben a kerék forog. Az abroncs ezért az érintkezési foltba lépve megfeszül és deformálódik, az érintkezési felületből kilépve pedig ellazul. De a tökéletes rugóval ellentétben az abroncs deformálódáskor nem adja vissza a belefektetett energiát.’
Figyelje meg, mi történik egy álló kerékpár abroncsaival a motoros súlya alatt, és megérti, mit jelent VormWalde. A kerékpáros terhelése alatt lévő gumiabroncs oldalfalainál kidomborodik, és a futófelület ellaposodik, hogy alkalmazkodjon az alatta lévő felület formájához. Amikor a kerékpár mozgásban van és a gumiabroncs forog, ez a folyamat újra és újra megtörténik azon a ponton, ahol a gumiabroncs találkozik az útfelülettel. Egy ideális világban a gumiabroncs „olyan jót adna, amennyit kapott”, és akkora erővel pattanna le az útfelületről, mint amekkora erővel belenyomódott az útfelületre, és így az előremozgásba fordított energia konzervált. Sajnos a gumiabroncsokban lévő gumikeverékek „viszkoelasztikusak”, ami azt jelenti, hogy a terhelés hatására deformálódva a polimer láncaiban lévő molekulák átrendeződnek, és ezáltal mindegyikhez dörzsölődnek. Ez a belső súrlódás hőt hoz létre, ami sajnos haszontalan melléktermék a kerékpár előrehajtásában. Csak érezd a hátsó abroncsodat egy óra után a turbótréneren, és hamarosan látni fogod a képet.
A gumiabroncsnak ez a deformációja kulcsfontosságú a gördülési ellenállása és ezáltal a „sebesség” szempontjából. Különféle módon befolyásolhatja a gumiabroncs deformálódását, ezek egyike a beszívott levegő nyomásának változtatása.
A karakter deformációja
Ha minél jobban deformálódik egy gumiabroncs, annál nagyobb a gördülési ellenállása, akkor minden bizonnyal csak annyit kell tennie, hogy a lehető legmagasabb nyomásra fújja fel az abroncsot, ami lehetetlenné teszi a deformációt, és a gördülési ellenállás miatti energiaveszteség minimalizálni? Az igazság – mint mindig – egy kicsit bonyolultabb.
Christian Wurmbäck, a Continental termékmenedzsere azt mondja: „A gumiabroncs nyomásának növelése csökkenti a gördülési ellenállást, de csak egy bizonyos pontig. Például, ha vesz egy 23 mm-es gumiabroncsot, és 85 psi-ről 115 psi-re növeli a nyomást, akkor kisebb lesz a gördülési ellenállása. De ha ugyanazt a gumiabroncsot veszi, és a nyomást 115 psi-ről 140 psi-re növeli, gyakorlatilag nincs különbség.’
VormWalde a Specializedtől egyetért: „Tökéletesen sima felületen a nagyobb nyomás mindig gyorsabb. De ez a hatás a valódi utakon csökken, úgy, hogy azt mondjuk, 130 psi nyomáson az abroncsot lepumpálja [azaz nem lehet hasznosan merevebb]. Fontos megjegyezni, hogy a gumiabroncs és az út közötti kapcsolat szimbiotikus, és az utak soha nem tökéletesen simaak.
„Nem akarja olyan keménynek az abroncsot, hogy amikor átgurul az úton, az ne tudja elnyelni a felületi frekvenciákat. Hatékonyabb az abroncs számára, hogy elnyeli az egyenetlenségeket és az egyenetlenségeket, mintha ezeket az amplitúdókat átadná a kerékpárnak és a versenyzőnek. A kerékpár és a motoros felemelése mindig több energiát fogyaszt, mint a gumiabroncs lehúzása. Ez az egyik oka annak, hogy a cyclocross és mountain bike versenyzők ilyen alacsony nyomáson futnak” – teszi hozzá.
Van egy véleménye. Ugyanis ahelyett, hogy egy különösen göröngyös szakaszon a levegőbe emelné, a tapaszt alt mountain bike-versenyző megpróbálja a testét egy síkban tartani, karjaival és lábaival felszívja a terep által kiváltott ütéseket. Laikus kifejezéssel élve, ha vízszintesen előre akar menni, akkor nem pazarolja az energiáját függőlegesen fel és le.
A trükk az, hogy a legjobb abroncsnyomást határozzuk meg az úthoz, amelyen haladunk – ez egy kis próbálkozást és hibázást igényelhet. Aztán meg kell kérdezned magadtól, hogy a megfelelő szélességű abroncsokon vagy-e.
A kis méret
A régi szép időkben a versenyzők úgy gondolták, hogy a vékonyabb gumik jobbak, a legtöbb profi kerékhez a 21 mm széles abroncstól a 18 mm-es méretig bármit felhúztak. Az idő múlásával a versenyzők talán több kényelemre és kevesebb sebességre tettek szert, így a 23 mm-es abroncsok országúti kerékpárok szabványává váltak.
A Schwalbe termékmenedzsere, Marcus Hachmeyer azonban azt mondja, hogy az abroncsok viselkedésével kapcsolatos tanulmányok meglehetősen meglepő dolgokat tártak fel: „Ha összehasonlítjuk a különböző szélességű, de azonos specifikációjú gumiabroncsokat – ugyanaz a keverék, ugyanaz a lekerekített profil, ugyanaz a légnyomás –, azt mondhatjuk. a gördülési ellenállás tekintetében: minél szélesebb, annál gyorsabb!'
Ez ellentmondóan hangzik – elvégre az országúti kerékpárok sokkal gyorsabbak, mint a túrakerékpárok vagy a mountain bike kerékpárok –, de az abroncs érintkezési helyének elemzése segített az olyan tervezőknek, mint például Hachmeyer, túllépni azon a népszerű hiedelmen, miszerint „a keskenyebb gyorsabb”.
„A szélesebb gumik gyorsabbak” – visszhangozza Wurmbäck a Continentalnál. „A 24 mm-es abroncs gyorsabban gördül, mint a 23 mm-es, de a 25 mm-es abroncs még ennél is gyorsabban gördül. Valójában a GP4000s gumiabroncsunk körülbelül 7%-kal gyorsabb 25 mm-es változatban, mint 23 mm-es változatban.’
Az ok erre a deformációra nyúlik vissza. Bár azonos nyomás mellett a széles és a keskeny gumiabroncs érintkezési felülete azonos, az egyes érintkezési foltok pontos alakja eltérő lesz. Keskenyebb gumiabroncsban ez a folt vékonyabb, de hosszabb lesz, vékony ovális formát képezve a gumiabroncs aljának hosszában, míg egy szélesebb gumiabroncsnál az érintkezési folt alakja körkörösebb lesz, mivel a gumiabroncs jobban laposodik a szélességében.. Az eredmény az, hogy a vékonyabb abroncs karcsúbb, hosszabb érintkezési felülete nagyobb deformációt eredményez az abroncson – különösen az oldalfalon –, mint szélesebb megfelelője. És ahogy már hallottuk, minél jobban deformálódik egy gumiabroncs, annál több energiát fogyaszt a deformáció. De ha ez a helyzet, nem kellene mindannyiunknak 28 mm-en lovagolnunk?
A per
‘Bár a 28 mm-es gumiabroncs gördülési ellenállását tekintve gyorsabb lesz, mint a 23 mm-es változat, a 28 mm-es súlya nagyobb lesz, mint a 23 mm-es, mivel a nagyobb méret több anyagot jelent. Ez valószínűleg észrevehető különbséget hoz létre a tehetetlenség tekintetében, és hatással lesz a gyorsítási vagy lassítási fázisokra” – magyarázza Nicolas Cret, a Michelintől.„Az aerodinamikai tulajdonságok is megváltoznak egy 23 mm-es gumiabroncsról 28 mm-esre.”
Ha tolják, mit választanának a szakértők? „Úgy találtuk, hogy a 24 mm az ideális kompromisszum a gördülési ellenállás, az aerodinamika és a súly tekintetében” – mondja a Specialized VormWalde munkatársa. Ken Avery, az olasz régi gárda, Vittoria azonban nem ért egyet: „A több [szélesség] nem mindig jobb. A mértékletesség a kulcs. Amint túllépi a 26 mm-t, a gördülési ellenállás finom növekedése kezd eloszlani. A képlet úgymond le van dobva. Ez azt is feltételezi, hogy minden gumiabroncsnak konzisztens profilja van, ami viszont nem. A futófelület vastagsága [keresztmetszetben] gyakran hegyesebbé teszi az abroncsot, mint kereket, így az egyik gyártó 24 mm-es gumija adott esetben gyorsabb vagy lassabb lehet, mint egy 23 vagy 25 mm-es.’
A helyzet további bonyolítása érdekében a gumiabroncsnyomás és -szélesség választásán túl az abroncs rugalmasságát is figyelembe kell venni.
Mi rejlik alatta
Ha a deformáció hőveszteséget okoz, akkor egy rugalmasabb gumiabroncsnak kevesebb energiára van szüksége a deformációhoz, mint egy merevebb vázzal rendelkező gumiabroncsnak. A gumiabroncs futófelületének gumikeveréke alatt szorosan szőtt szálak ezrei hevernek. A gumiabroncstól függően ez a réteges szövetváz akár 320 szálat is tartalmazhat hüvelykenként (tpi), mindegyik nagyon finom pamutból, vagy akár 60-ból is, határozottan vastagabb nejlonból. A végeredmény, mondják az olyan gyártók, mint a Vittoria és a Challenge, hogy minél nagyobb a menetszám, annál rugalmasabb a gumiabroncs, és így annál könnyebben deformálódik, és így annál kisebb lesz a gördülési ellenállása.
„Minél nagyobb a tpi-szám, annál rugalmasabb az abroncs” – mondja Simona Brauns-Nicol a Challenge-től. „Az idő múlásával a beszállítók egyre jobb minőségű szálakat szállítottak, amelyek lehetővé tették az abroncsgyártók számára, hogy a 280/300 tpi-s maximális szövésről 320 tpi-re lépjenek. Minél rugalmasabb és rugalmasabb a burkolat, annál nagyobb a kényelem és mindenekelőtt annál jobban tapad az úthoz, így a legnagyobb sebesség érhető el.” Az abroncsok világában azonban semmi sem egyszerű, így a több menet nem jelenti automatikusan gyorsabb abroncs.
A VormWalde a Specializednél azt mondja: „Egy 60 tpi-s gumiabroncs jó burkolat-keverékkel olyan gyors lehet, mint egy 100 tpi-s gumiabroncs. Az anyag is fontos – egyes polipamut burkolatok gyorsak, de ez nem a szálszám miatt van, hanem a latex impregnálás miatt, ami nagyon rugalmassá teszi. A magas menetszám nem feltétlenül jelent gyorsabb abroncsot.’
Ha a rugalmasabb abroncsok jobb gördülési ellenállást jelentenek, akkor ugyanezt kell elmondani a belső tömlőkre is. „Még rugalmasabb és szúrásállóbb futás érhető el, ha butil belső cső helyett latex csövet használunk” – mondja Simona Brauns-Nicol a Challenge-től. „A miénk az eredeti térfogat körülbelül 300-szorosára fújható fel. A latex egyszerre erős és rugalmas, és nem lyukad ki olyan könnyen, mivel a rugalmasság miatt a latexcső hajlamos megkerülni az idegen tárgyakat.’
Amellett, hogy eleve rugalmasabb anyag, a latex könnyebb is – így gördülési ellenállását tekintve felülmúlja a butilcsöveket. Ennek a rugalmasságnak azonban ára van: a latex porózusabb, mint a butil, ami azt jelenti, hogy a levegő a napok során érezhetően kiszivárog.
Az olyanok, mint a Specialized és a Challenge, valószínűleg még napokig vitatkozhatnak a latexcsövekről, a menetszámról és a burkolatokról (nem meglepő, hogy a Challenge büszke arra, hogy akár 320 tpi-s menetszámú gumiabroncsokat is gyárt, míg a Specialized elégedettnek tűnik maximum 220 tpi előállításával), de ellentétes álláspontjaik rávilágítanak a „gyors gumiabroncsokkal” kapcsolatos kérdés lényegére: nincsenek végleges válaszok. Persze vannak alapvető paraméterek – méret, nyomás, hajlékonyság –, de ezek a dolgok annyira elválaszthatatlanul összefüggenek egymással és a gördülési ellenállás, az aerodinamika és a tehetetlenség kérdéseivel, hogy értelmetlen egyetlen szempontra koncentrálni a többi rovására.
Ahogyan Cret a Michelinnél fogalmaz: „Az abroncsok tervezését úgy kell tekinteni, mint egyidejűleg sok egymásnak ellentmondó teljesítményterületet javítani. A gumiabroncs mindig kompromisszumot jelent a teljesítményben. Mi az a gyors gumiabroncs? Nos, ez attól függ, mit értesz gyors alatt.’
És végül… kádba vagy nem?
Évek óta a csöves abroncsok a legjobb abroncsok, amelyeket egy komoly motoros kaphat, és a támogatók azt állítják, hogy az egyetlen ok, amiért nem kell naponta közlekedni velük, a kényelmetlenség és a defektek költsége okozza. Azonban van néhány cég, akik hajlandóak felborítani ezt a bizonyos appleart.
„A Clincherek gyorsabbak, mint a csövesek” – jelenti ki a Specialized Wolf VormWalde munkatársa. „Ez azért van, mert a hatékony légkamra fele a perem. A felni oldalfalai gördülés közben nem deformálódnak, így nem fogyasztanak energiát. Ugye azt gondoltad, hogy rákényszerítettük Tony Martint, hogy kereskedelmi okokból használjon clinchereket? Nem! Egyszerűen gyorsabbak.’
Ez a hagyományos bölcsesség szembenézése nem csak egy embertől származik (noha egy meglehetősen nagy kerékpárgyártó vállalat központjában áll), hanem a Schwalbe és a Continental gumiipari óriásai is megosztják ezt az érzést. De ha ez a helyzet, miért nem lovagolnak a profik? Nos, mondja Christian Wurmbäck, a Continental munkatársa, ez nem gond.
„A cső alakú kerékkészlet könnyű, de ami a profi motorosok számára fontos, síkfutást tesz lehetővé. Nagy sebességű laposodás esetén egy cső a ragasztó miatt a peremen marad, ellentétben a klisszel, amely hajlamos leesni, ami nagyon csúnya balesetet okoz.’
