Чи правда те, що вузькі шосейні шини котяться легше за широкі?

   Деформація шин

  Супровідний прес-реліз компанії про нові велотрубки і шини з особливим антипрокольним матеріалом Vectran насичений прецікавими технічними викладками із загальною теорією побудови якісної гуми.

      Continental використовував Париж-Рубо 2005 як полігон для своєї нової моделі 25 мм трубок з подвійним антипрокольним шаром Vectran. Останній, на думку Conti, володіє кращими в класі антипрокольними характеристиками, значно перевершуючи матеріали, які застосовуються: кевлар та аналоги.

Будова шини

Звучить все просто: тонкий антипрокольний шар вектрану розміщений між протектором і кордом, захищаючи трубку з найбілш навантаженого боку. Але простіше сказати ніж зробити. Навіть знаючи наперед про чудові робочі характеристики вектрану, на його розміщення в середині шини пішло 2 роки проб і випробувань, які увінчалися фінальними патентами на розробку.

Як і будь-який професійний велокомпонент, якісна шина є компромісом між міцністю та масою. Не так вже й важко створити продукт, що не пропускатиме гострих предметів, але він буде важким і «повільним».

Але що означає «повільним» — яким чином шина може бути «повільною»? Все просто: в залежності від маси гонщика, внутрішнього тиску, розміру і товщини стінки шини, міняється степінь деформації шини в місці контакту з дорогою. Чим більша деформація, тим більше енергії відбирається у гонщика.

Таким чином, завдання очевидне: ідеал витримує високий тиск, але одночасно повинен бути легким і чинити опір проколюванню. Такі параметри як довговічність і протектор, для професійної гуми, що міняється після кожних перегонів, другорядні, тим більше, що шосейна гума протектора практично не має. Тут, саме головне, продуктивність.

Після опору повітря, опір коченню другий головний ворог велосипедиста. Тепер розглянемо цю проблему з цифрами від Conti.

Парадокс: більш широка трубка Competition має менший опір коченню, ніж вузька спортивна шина GP3000. Тиск у обох зразках однаковий.

Парадокс: більш широка трубка Competition має менший опір коченню, ніж вузька спортивна шина GP3000. Тиск у обох зразках однаковий.

Загальновідомо, що трубки, завдяки високому тиску та ідеальній формі, більш «накатисті» ніж топові шосейні шини. Але дивує той факт, що опір коченню у більш широких шинах менше ніж у вузьких! Чому так виходить, ми розберемося трохи згодом.

Дані зняті за допомогою SRM показують, що на швидкості 50 км/год вузька трубка потребує менше енергії, ніж широка. Опір коченню хоч і менший у білш широкого зразка, але швидкість, яка зростає і опір повітря у певний момент нівелюють цю перевагу.

Дані зняті за допомогою SRM показують, що на швидкості 50 км/год вузька трубка потребує менше енергії, ніж широка. Опір коченню хоч і менший у білш широкого зразка, але швидкість, яка зростає і опір повітря у певний момент нівелюють цю перевагу.

Із ростом швидкості велосипедиста, опір коченню стає не таким важливим фактором як аеродинаміка, опір вітру перетворюється на головний гальмуючий фактор. Інтенсивні тести показали, що після переходу відмітки 50 км/год, більш вузька шина має більшу доцільність, оскільки потребує менше енергії, бо має кращу аеродинаміку.

Тепер подивимось на деталі. Хоча загальноприйнято вважати, що широка шина «повільна, але, як ми бачимо вище, це не завжди так, точніше, при певних обставинах широка шина обганяє вузьку, а при рості швидкості вони міняються місцями.

Перше, що потрібно зрозуміти на даному прикладі, це те, що опір коченню на максимальній швидкості 50км/год лиш мала дещиця діючих на велосипедиста сил. Опір коченню підвищується пропорційно швидкості, а опір вітру зростає в кубічній пропорції. Подвоєння швидкості призводить до подвоєння опору кочення, але повітряний опір зростає у 8 разів! Тому в шосейному велоспорті домінує проблема опору повітря і вузькі шини більш доцільні.

І всеж-таки, чому широкі шини швидші в інших випадках? Дуже просто: периметр плями контактної поверхні з дорогою у широкої шини МЕНШИЙ.

Щоб вивести «чому», треба зрозуміти як з’являється опір коченню. Коли протектор і боковина шини торкаються і деформуються дорогою, вони поглинають енергію (звичайна механічна деформація). Після розвантаження ділянки, шина пружинить і відновлює форму, енергія повертається, але не вся. Якась частина переходить в тепло і саме цей «коефіцієнт віддачі» ми називаєм опором коченню.

Деформація шин

При однаковому тиску всередині камери і одинаковій масі гонщика, всі шини мають схожу площу контакту з дорогою. Різниця лише у формі плями. Вузька шина дає витягнуту пляму, широка шина торкається майже круглою зоною. Точка дотику «круг» має менший периметр, ніж «чечевиця» вузької шини, отже менша частина боковини піддається деформації. Збільшений діаметр також означає, що відносна деформація перерізу, теж мала. Саме це дає можливість широкій шині їхати до певного моменту швидше: вона меньше деформується і менше поглинає енергію.

 

Зменшення опору кочення при збільшенні ширини

Зменшення опору кочення при збільшенні ширини

 

Через цю причину, інженери Continental вважають, що саме «швидке» поєднання з існуючих на ринку шин це 19мм спереду (хороша аеродинаміка) і трохи ширша 22мм позаду (закрита від набігаючого потоку підсідельною трубою, отже кращий накат). В деякій мірі ця формула відображена в комплекті для перегонів Continental Force&Attack, де передня шина Force 22мм, а задня Attack 23мм. Але життя завжди вносить свої корективи: стендова теорія стикається з усіма неприємностями дороги, як проколи, щеплення і довговічність, та і легкий обід розрахований на кінцевий тиск всередині шини.

Тому так важлива для компанії поява вектрану: майже двохкратне зниження товщини корду дозволило нарешті звернути увагу на «вічні проблеми»: потенційно, Continental має шанси значно знизити масу шини з одночасним збільшенням міцності. Підвищена міцність -> звуження гуми -> вищий тиск-> менший опір коченню при хорошій аеродинаміці. Будемо слідкувати за розвитком подій.


Першоджерело: Continental Press-Kit, Cyclingnews
Взято з
: Birota.ru переклад на російську і доповнення Данило Кузнєцов

Український переклад: Михайло Девдера

 

3 коментарі до "Чи правда те, що вузькі шосейні шини котяться легше за широкі?"

  1. В шоссейной давление в 2 раза выше, 8-10 атмосфер, значит площадь контакта предположительно в 2 раза меньше. Но широкие имеют неоспоримое преимущество на плохих (мягких) грунтах.

  2. Ну там написано, в статье, что сравнение справедливо при одинаковом давлении в покрышках. У меня есть широкая покрышка на 20 дюймов (Primo Comet), там рабочее давление 110 psі при толщине 1.95 дюйма. Почти как у шоссера.

Залишити відповідь