Тесен или широк? Високо или ниско налягане? Вани или клинчове? Ние проучваме усложненията по отношение на избора на гума
Продължение на нашия тест: Наистина ли по-широките гуми са по-бързи? Решихме да продължим нашето разследване на усложненията при избора на гуми.
Един от най-големите скокове в технологиите за велосипеди дойде от невероятен източник: шотландски ветеринарен хирург на име Джон Бойд Дънлоп. През 1888 г., в значително отклонение от ежедневната си работа, Дънлоп създава първата пневматична гума в опит да отърве сина си от главоболието и дискомфорта, които са измъчвали момчето, докато е карал триколката си с твърди гуми по неравните калдъръми на Белфаст.
Бързо напред до днес и основната концепция не се е променила – запечатана въздушна камера осигурява слой омекотяване между водача и пътя – но това не означава, че всички гуми са равни. Някои гуми са по-бързи от други, но е необходимо малко разбиране на технологията на гумите, преди да можете да намерите най-добрата за вас.
Съпротивление на почивка
'Докато кара велосипедистът трябва да се изправи пред различни видове съпротивление: съпротивление на въздуха, тегло (при ускоряване или спиране) и съпротивление при търкаляне на гумата, което е загубата на енергия поради търкалянето на гумата напред, ' казва разработчикът на пътни гуми на Michelin, Nicolas Cret. „Ние измерваме съпротивлението при търкаляне с фиксирани параметри като регулирано налягане, постоянна скорост, натоварване и температура. Измервателната машина обикновено се състои от барабан, който трябва да бъде възможно най-голям, за да симулира равна земя. Гумата се върти с дадена скорост/натоварване/налягане по време на сесия за загряване и след това ще спрем силата на барабана и ще измерим разстоянието, докато гумата спре да се търкаля. Колкото по-дълго е разстоянието, толкова по-ниско е съпротивлението при търкаляне.’
По принцип съпротивлението при търкаляне е силата, която действа срещу движението напред на гума, която се търкаля по повърхност. На практика, заедно с фактори като съпротивлението на въздуха, тази съпротивителна сила означава, че когато се движите на свободен ход върху равна повърхност, в крайна сметка ще спрете. Но тъй като енергията не може нито да бъде създадена, нито унищожена, а само променена, къде изчезна енергията, която ни тласкаше напред?
„Съпротивлението при търкаляне в гумите е енергията, изразходвана за преодоляване на деформацията на гумата“, казва Волф ВормВалде, продуктов мениджър за гуми в Specialized. „Когато една гума е под товар, тя се деформира, а за да се деформира даден материал, е необходима сила. Когато гумата се търкаля, деформацията продължава, тъй като протекторът и страничната стена на гумата преминават през контактното петно [където гумата се среща с пътната повърхност], докато колелото се върти. Следователно гумата се натоварва и деформира, влизайки в контактното петно, и се отпуска, излизайки от контактното петно. Но за разлика от перфектната пружина, гумата не връща енергията, вложена в нея, когато се деформира.“
Наблюдавайте какво се случва с гумите на стационарния велосипед под тежестта на водача и ще разберете какво означава VormWalde. Гума под натоварването на мотоциклетист ще изпъкне на страничните стени и протекторът ще се сплеска, за да съответства на формата на повърхността под нея. Когато велосипедът е в движение и гумата се върти, този процес се случва отново и отново в точката, в която гумата се среща с пътната настилка. В един идеален свят гумата ще „издържи толкова добре, колкото е възможно“, отскачайки от повърхността на пътя с толкова сила, колкото е използвана, за да я смачка върху повърхността на пътя на първо място, и следователно енергията, вложена в движение напред, ще бъде консервиран. За съжаление, каучуковите съединения в гумите са „вискоеластични“, което означава, че докато се деформират под натоварване, молекулите в полимерните вериги на съединението се пренареждат и по този начин се трият във всяка. Това вътрешно триене създава топлина, която, за съжаление, е безполезен страничен продукт в стремежа да задвижите велосипеда си напред. Просто усетете задната си гума след един час на турбо тренажора и скоро ще получите представа.
Именно тази деформация на гумата е ключова за нейното съпротивление при търкаляне и следователно за нейната „скорост“. Има различни начини, по които можете да повлияете на начина, по който една гума се деформира, един от които е да променяте налягането на въздуха, който изпомпвате в нея.
Деформация на характера
Ако колкото повече една гума се деформира, толкова по-голямо съпротивление при търкаляне има, със сигурност всичко, което трябва да направите, е да напомпате гумата до възможно най-високото налягане, което я прави почти невъзможно да се деформира и загубата на енергия чрез съпротивлението при търкаляне ще да бъдат сведени до минимум? Истината – както винаги – е малко по-сложна.
Christian Wurmbäck, продуктов мениджър в Continental, казва: „Увеличаването на налягането в гумата ще намали съпротивлението при търкаляне, но само до известна степен. Като пример, ако вземете 23 мм гума и увеличите налягането от 85 psi на 115 psi, ще имате по-малко съпротивление при търкаляне. Но ако вземете същата гума и увеличите налягането от 115psi на 140psi, практически няма разлика.“
VormWalde от Specialized се съгласява: „На идеално гладка повърхност по-високото налягане винаги е по-бързо. Но този ефект намалява при реални пътища, така че ние казваме, че при 130psi помпате гумата до мъртва [т.е. тя не може да стане по-полезно твърда]. Важното е да запомните, че връзката между гумата и пътя е симбиотична и че пътищата никога не са идеално гладки.
„Не искате гумата да е толкова твърда, че когато се преобърнете по пътя, тя да не може да абсорбира повърхностните честоти. По-ефективно е гумата да абсорбира неравностите и неравностите, отколкото да предава тези амплитуди на мотоциклета и водача. Повдигането на велосипеда и водача винаги ще изразходва повече енергия, отколкото смачкването на гума. Това е една от причините, поради които виждате състезатели на циклокрос и планински велосипеди да карат толкова ниско налягане, добавя той.
Той има право. Защото вместо да позволи на особено неравен участък да го изстреля във въздуха, опитният състезател по планинско колоездене ще се опита да задържи тялото си на равна равнина, използвайки ръцете и краката си, за да поеме всички неравности, които теренът предлага. Казано на лаик, ако искате да вървите хоризонтално напред, не губите енергията си да вървите вертикално нагоре и надолу.
Номерът е да откриете най-доброто налягане в гумите за пътя, по който карате – нещо, което може да изисква малко опити и грешки. И тогава трябва да се запитате дали сте с правилната ширина на гумите на първо място.
Малкият въпрос на размера
В добрите стари времена състезателите смятаха, че по-тънките гуми са по-добри, като повечето професионални джанти бяха обути с всичко от 21 mm широка гума до нищожните 18 mm. С течение на времето мотоциклетистите може би са залагали повече на комфорта и по-малко на зашеметяващата скорост, така че 23-милиметровите гуми са се превърнали в стандарт за шосеен велосипед.
Въпреки това, продуктовият мениджър на Schwalbe Маркус Хахмайер казва, че проучванията върху поведението на гумите са разкрили някои доста изненадващи неща: „Ако сравните гуми с различни ширини, но идентични спецификации – една и съща смес, същия заоблен профил, същото налягане на помпане – може да се каже по отношение на съпротивлението при търкаляне: колкото по-широко е, толкова по-бързо!'
Това звучи контраинтуитивно – в края на краищата пътните велосипеди са много по-бързи от туристическите велосипеди или планинските велосипеди – но анализът на контактното петно на гумата помогна на дизайнери като Хахмайер да надминат популярното вярване, че „по-тясно означава по-бързо“.
„По-широките гуми са по-бързи“, повтаря Wurmbäck от Continental. „24 мм гума се търкаля по-бързо от 23 мм, но 25 мм гума се търкаля дори по-бързо от това. Всъщност нашата гума GP4000s е с около 7% по-бърза в 25 мм в сравнение с 23 мм версия.“
Причината се връща към проблема с деформацията. Въпреки че при едно и също налягане и широките, и тесните гуми имат една и съща площ на контактното петно, точната форма на всяко контактно петно ще се различава. При по-тясна гума това петно ще бъде по-тънко, но по-дълго, образувайки тънка овална форма по дължината на дъното на гумата, докато при по-широка гума формата на контактното петно ще бъде по-кръгла, тъй като гумата е сплескана повече по ширината си. Резултатът е, че по-тънкото и по-дълго контактно петно на по-тънката гума насърчава по-голяма деформация на гумата – по-специално на страничната стена – в сравнение с по-широкия й аналог. И както вече чухме, колкото повече се деформира една гума, толкова повече енергия се изразходва за нейното деформиране. Но ако случаят е такъв, не трябва ли всички да се возим на 28 мм?
Делото срещу
‘Въпреки че 28 мм гума ще бъде по-бърза от своята 23 мм версия по отношение на съпротивлението при търкаляне, теглото на 28 мм ще бъде по-високо от 23 мм, тъй като по-големият размер означава повече материал. Това вероятно ще създаде забележима разлика по отношение на инерцията и ще има ефект по време на фазите на ускорение или забавяне“, обяснява Никола Крет от Michelin.„Аеродинамичните свойства също ще се променят от 23 mm гума на 28 mm.“
Ако бъдат натиснати, какво биха избрали експертите? „Открихме, че 24 mm е идеалният компромис по отношение на съпротивлението при търкаляне, аеродинамиката и теглото“, казва VormWalde от Specialized. Въпреки това Кен Ейвъри от италианската стара гвардия Витория не е съгласен: „Повече [широчина] не винаги е по-добро. Умереността е ключът. След като преминете над 26 мм, фините печалби в съпротивлението при търкаляне започват да се разсейват. Формулата е изхвърлена, така да се каже. Освен това това предполага, че всички гуми имат постоянен профил, което не е така. Често дебелината на протектора [в напречното сечение] прави гумата по-заострена, отколкото кръгла, така че 24 mm гума от един производител може да бъде по-бърза или по-бавна в даден сценарий от 23 или 25 mm.’
За да се усложнят още повече нещата, освен избора на налягане и ширина на гумата идват съображения за гъвкавостта на гумата.
Какво се крие отдолу
Ако деформацията причинява загуба на енергия от топлина, тогава гума, която е по-гъвкава, ще отнеме по-малко енергия, за да се деформира по даден начин, отколкото гума, чийто каркас е по-твърд. Под каучуковата смес на протектора на гумата лежат хиляди плътно сплетени влакна. В зависимост от гумата, този пластов каркас може да съдържа до 320 нишки на инч (tpi), като всички те са много фин памук, или може би само 60, направени от определено по-дебел найлон. Резултатът, казват производители като Vittoria и Challenge, е, че колкото по-голям е броят на нишките, толкова по-еластична е гумата и следователно по-лесно се деформира, а оттам и по-ниско съпротивление при търкаляне.
„Колкото по-голям е броят на tpi, толкова по-гъвкава е гумата“, казва Симона Браунс-Никол от Challenge. „С течение на времето доставчиците са доставяли нишки с все по-високо качество, което е позволило на производителите на гуми да преминат от максимално сплитане от 280/300tpi до 320tpi. Колкото по-еластичен и гъвкав е корпусът, толкова повече комфорт и най-вече по-голямо сцепление с пътя, постигайки следователно най-висока скорост.“Въпреки това, в света на гумите нищо не е просто и затова повече нишки не означава автоматично по-бърза гума.
VormWalde от Specialized казва: „Гума 60 tpi с добра смес на корпуса може да бъде толкова бърза, колкото гума 100 tpi. Материалът също е важен – някои обвивки от полипамук са бързи, но това не се дължи на броя на нишките, а на импрегнирането с латекс, което го прави много еластичен. Големият брой нишки не означава непременно по-бърза гума.“
Ако по-гъвкавите гуми означават по-добро съпротивление при търкаляне, тогава същото трябва да се каже и за вътрешните гуми. „Още по-еластично и устойчиво на пробиване возене може да се постигне чрез използване на латексова тръба вместо бутилова вътрешна гума“, казва Симона Браунс-Никол от Challenge. „Нашите могат да бъдат надути до около 300 пъти първоначалния си обем. Латексът е здрав и еластичен в същото време и не се пробива толкова лесно, тъй като еластичността означава, че латексовата тръба е склонна да обикаля чужди предмети.“
Освен че е присъщо по-еластичен материал, латексът е и по-лек – така че ще превъзхожда бутиловите тръби по отношение на съпротивлението при търкаляне. Тази гъвкавост обаче има своята цена: латексът е по-порест от бутила, което означава, че въздухът ще изтича осезаемо през дните.
Подобно на Specialized и Challenge вероятно ще продължат да спорят за латексови тръби, брой нишки и корпуси с дни (не е изненадващо, че Challenge се гордее с производството на гуми с брой нишки до 320 tpi, докато Specialized изглежда доволен с произвеждане на максимум 220tpi), но техните противоположни гледни точки подчертават същината на този проблем с „бързите гуми“: няма окончателни отговори. Разбира се, има основни параметри – размер, натиск, гъвкавост – но тези неща са толкова неразривно свързани както помежду си, така и с въпросите на съпротивлението при търкаляне, аеродинамиката и инерцията, че е безсмислено да се фокусираме само върху един аспект за сметка на останалите.
Както Крет от Michelin казва, „Проектирането на гума трябва да се разглежда като опит за подобряване на много противоречиви области на ефективност едновременно. Гумата винаги е компромис по отношение на производителността. Какво е бърза гума? Е, това зависи от това какво имате предвид под бързо.“
И накрая… да се къпеш или да не?
От години тръбните гуми са рекламирани като най-добрата гума, която един сериозен колоездач може да получи, като поддръжниците твърдят, че единствената причина да не ги карате ежедневно се свежда до неудобството и разходите за пробиване. Въпреки това има няколко компании, които желаят да разстроят тази конкретна количка с ябълки.
„Клинчовете са по-бързи от тръбните“, заявява Wolf VormWalde от Specialized. „Това е така, защото половината от ефективната въздушна камера е ръбът. Страничните стени на джантата не се деформират при търкаляне и по този начин не консумират енергия. Мислехте, че сме подтикнали Тони Мартин да използва клинчове по търговски причини, нали? Не! Те просто са по-бързи.“
Това несъгласие с общоприетата мъдрост не е само от един човек (макар и в центъра на доста голяма корпорация за велосипеди), а по-скоро е чувство, споделяно от гиганти като гуми Schwalbe и Continental. Но ако случаят е такъв, защо професионалистите не се справят? Е, казва Кристиан Вурмбек от Continental, това е безсмислено.
‘Тръбната колоос е лека, но, което е важно за професионалните ездачи, тя позволява способност да работи без движение. В случай на високоскоростна плоска част, тръбният остава на джантата поради лепилото, за разлика от клинчъра, който има тенденция да пада, което води до много неприятен инцидент.“
