Cervélo Drives Cycling Technology
http://www.compositesmanufacturingblog.com/2012/07/cervelo-drives-cycling-technology/
Канадська компанія Cervélo є провідною у виробництві карбонових рам
25 липня 2012

Багато північноамериканськіх команд будуть використовувати карбонові велосипеди на Олімпіаді 2012 в Лондоні в п’яти різних вело змаганнях, які проходитимуть з 28 липня по 12 серпня.
Коли вибирається велосипед топ рівня, професіонали та ентузіасти дуже велику увагу приділяють вазі з точністю до грама. Більш легка рама велосипеда означає більш легке підкорення височин, що дає переваги в умовах жорсткої конкуренції. Ось чому багато північноамериканськіх команд будуть використовувати карбонові велосипеди на Олімпіаді 2012 в Лондоні в п’яти різних вело змаганнях, які проходитимуть з 27 липня по 12 серпня.

Дизайнери велосипедів стикаються з вибором зробити більш легку раму, принісши в жертву жорсткість, яка необхідна велосипедистам для забезпечення безпеки, швидкості і керованості. Серйозні велосипедисти вважають, що велика вага означає маленьку швидкість, занадто маленька вага означає проблеми з безпекою, дуже велика жорсткість означає не комфортність поїздки.
Дон Гуічард і його команда інженерів вирішила ці проблеми у своїх інноваційних рішеннях. Канадський виробник велосипедів компанія Cervélo, яка базується в Торонто в своїй науково-дослідній лабораторії Вроомен Вайт Дизайн Проект Каліфорнія створили видатну раму.
Карбонова велосипедна рама Cervélo R5ca важить лише 675 грам. (1.5 фунта) – менш кварти води – це дозволяє підвищити ефективність педалювання в порівнянні з іншими рамами щонайменше в два рази. У велосипедних оглядах журнал Tour назвав цю раму “новою вершиною за своїми характеристиками та ефективності застосування карбону для спортивного обладнання та присвоїв рамі Cervélo R5ca найвищий рейтинг у категорії рами для шосейних велосипедів.
“Ми не змогли б досягти такого результату не використовуючі карбон,” говорить Гуічард, директор з технологій і виробництву науково-дослідницького департаменту компанії Cervélo. “Рама, яку ми виготовили демонструє скачок в характеристиках, які досяжні при оптимальному використанні характеристик карбонового волокна.”
Тестування та оптимізація для досягнення найкращих характеристик
Оптимізація гоночного велосипеда не проста річ, говорить Гуічард, тому що вимог багато і вони суперечливі. Наприклад, легка рама більш краща, але згідно з міжнародними умовами безпеки рама повинна демонструвати високу міцність і володіти здатністю гасити удари при лобовому зіткненні.
Привносячи нові стандарти в область проектування велорам, команда компанії Cervélo здійснює це використовуючи інструменти розробки і аналізу, тестує різні структури карбонових волокон і акумулює досвід виготовлення карбонових виробів в проекті.

“Ми шляхом вибору правильного волокна і напрямкив його укладання в різних місцях рами можемо отримати унікальні властивості карбонових матеріалів,” говорить Гуічард. “Правильна орієнтація волокон і дизайн поперечного перерізу мають критично важливе значення. Ці фактори роблять поїздку досить комфортабельної в порівнянні з іншими типами рам.”
Інженери почали з “Cervélo’s Squoval” (прямокутний овал) концепцію для шосейних велосипедів, яка дозволяє перенести матеріал з центру до країв, що дозволяє досягти більшої жорсткості з меншою кількістю матеріалу. Вони заклали початкову модель рами в програму обробки даних, яка створює фінальні елементи аналізу з ідеєю ножного стартера. Даний інструмент дозволяє інженерам аналізувати поверхню труб і шарів матеріалу при різних навантаженнях.
Коли команда отримує кілька результатів, вона вводить попередні результати в ПЗ, яке створює більш детальну модель рами. Це ПЗ дозволяє пошарово аналізувати більше 300 різних карбонових сплетінь.
“Багато високоякісніих рам виготовляется з карбону, але ключова особливість рами R5ca в тому, що в рамі використовується спеціально розроблена карбонова архітектура,” говорить Гуічард. В основному використовується карбоново-епоксидний препрег (зазвичай 80 грам на м.кв) зроблений з 6K MR60 intermediate-modulus карбоновим волокном поставленим компанією Newport Adhesives and Composites Inc. Оскільки pitch-based волокна забезпечує кращу жорсткість ніж PAN-based волокна команда вибрала pitch-based YSH60A карбонові волокна від компанії Nippon Graphite Fiber Corp. У декількох місцях піддаються найбільшим навантаженням, таких як нижні труби, збільшена поперечна жорсткість.
Наступний крок це тестування рами. Гуічард говорить, що більшість лабораторних тестів велосипедів не відображають реальності і призводять до неправильних припущень про ті місця в рамі, які відчувають найбільші навантаження в процесі поїздки. Так його команда використовує більше 15 точних тестів на міцність і жорсткість, включаючи деякі спеціально розроблені для демонстрації діючих навантажень при педалюванні. Деякі тести показують різні стилі педалювання, наприклад, інтенсивне педалювання “метеликом”, при якому найбільшим навантаженням піддаються ланцюг, нижні труби та вузол кареткі.

Вузол кареткі,на який припадає найбільші навантаження в задній частині рами був перероблений з метою збільшення розмірів самого вузла так і збільшення діаметра труб для отримання максимальної жорсткості. Також новий дизайн вузла кареткі містить внутрішні перегородки в деяких частинах, які дозволяють зробити поверхню вузла більш тонкої.
“У підсумку ця рама легше, ніж будь-яка інша, але забезпечує необхідне поглинання ударів, жорсткість при педалюванні, поворотах і управлінні,” говорить Гуічард. Рама R5ca найжорсткіша з коли небудь виготовлених компанією Cervélo, в даний час компанія готова зменшити вагу рами на 25 відсотків при збереженні всіх характеристик міцності, говорить він.
Використання досвіду в педалюванні
Гуічард говорить, що рама Cervélo’s R5ca, яка отримала премію в 2012 році Award for Composites Excellence (ACE) Award for Most Creative Application на виставці ACMA’s COMPOSITES 2012 в США, є значною віхою в розробці рам завдяки карбону та спеціальному дизайну з нього. Він також говорить, що поточний проект по розробці нового дизайну рам буде фундаментом для розробки рам компанії в майбутньому.
“Як ви знаєте, з часом, властивості і технології вдалих продуктів проникають в інші вироби,” говорить Гуічард. “Наш досвід тестування та розробки рами R5ca допоможе компанії Cervélo удосконалювати характеристики рам і велосипедів випускатимуться в майбутньому. Ми продовжимо вдосконалювати характеристики рам і композитні матеріали допоможуть нам подолати перепони які стоять перед нами на шляху виконання технічних завдань. ”
Автор статті Darin Painter фрілансер зі Cleveland, Ohio, США,
його email: darin@writingmatters.com.

Коментарі перекладача:
Стаття цікава тим, що розробник називає матеріал, з якого виготовляється рама.
І робить прогноз на майбутнє, що наступні рами будуть важити 507 грам.