Uaktualnienie opon może być najtańszym sposobem na poprawę jakości jazdy, ale czy Ty wybierasz? Rozbijamy, jak są wykonane i działają
Brzmi to jak science fiction, ale wprowadzenie kosmicznych materiałów do opon do rowerów szosowych może dać im formę wirtualnej inteligencji. Kiedy jedziesz po płaskiej, gładkiej drodze, guma w oponach automatycznie twardnieje, aby zmniejszyć opory toczenia, ale gdy hamujesz, przyspieszasz lub skręcasz, zmięknie, aby zapewnić lepszą przyczepność.
Magia pojawia się w postaci grafenu – cudownej substancji, która trzepocze serca w dziedzinie materiałoznawstwa. Grafen to warstwa węgla o grubości jednego atomu, która jest niewiarygodnie lekka, mocna i elastyczna. Może to doprowadzić do złożenia telefonów komórkowych, znacznie lżejszych samolotów i, hm, najcieńszych, nieprzepuszczalnych prezerwatyw (Fundacja Billa i Melindy Gates przekazała 100 000 USD na inwestycje w grafen, aby stworzyć bezpieczniejszy środek antykoncepcyjny o lepszych wrażeniach).
Ma również zmienić świat kolarstwa, w tym oponę szosową, a nie będziesz musiał czekać dziesięcioleci, aby przetestować jego efekty. Włoska firma Vittoria właśnie wprowadziła na rynek wersję swojej popularnej opony Corsa z dodatkiem grafenu w mieszance bieżnika i twierdzi, że rezultatem jest 19% zmniejszenie oporów toczenia w porównaniu z poprzedniczką, a także większa odporność na przebicie i duża poprawa ogólnego długowieczność.
Chociaż jest jeszcze za wcześnie, aby kolarz mógł zweryfikować te twierdzenia, jest to z pewnością dowód na to, że opony, mimo że należą do najmniej efektownych komponentów, jakie można znaleźć w rowerze, są w czołówce rozwoju naukowego i mają znacznie większy wpływ na jakość jazdy i osiągi, niż często się im przypisuje. Dobrej jakości opony są prawdopodobnie najtańszym i najłatwiejszym ulepszeniem, jakie możesz wprowadzić do swojego roweru, więc warto trochę dowiedzieć się, co znajduje się w tych gumowych obręczach.
Koło kompromisu
Minimalizowanie oporów toczenia, maksymalizacja przyczepności, amortyzacja jazdy, a wszystko to przy jednoczesnym odpieraniu ciągłego zagrożenia ze strony szkła, krzemienia i cierni – opony to imponujące osiągnięcia inżynieryjne. Producenci muszą zrównoważyć te konkurencyjne wymagania podczas opracowywania nowych opon, a to nie jest łatwe zadanie, jak wyjaśnia Benjamin Blaurock, menedżer produktu ds. opon drogowych Continental. „Jeśli zwiększysz jeden z tych parametrów, wpłynie to na przynajmniej jeden z pozostałych” – mówi. „Na przykład bardzo twarda mieszanka obniżyłaby opory toczenia, ale zmniejszyła przyczepność, a ponadto byłaby bardzo drewniana podczas jazdy. Jeśli zależy Ci na wysokiej odporności na przebicie, możesz dodać grubą warstwę antyprzebiciową, ale to zwiększa wagę i zwiększa opór toczenia”.
Takie nieuniknione kompromisy wyjaśniają szeroką gamę dostępnych opon drogowych. Z jednej strony są sztywne, ciężkie, trwałe i dobrze chronione opony, które najlepiej nadają się do turystyki i dojazdów do pracy, gdzie odporność na przebicie ma wyższy priorytet niż prędkość i osiągi. Na drugim końcu znajdują się superlekkie, przyczepne i elastyczne opony przeznaczone dla kierowców wyścigowych, którzy są gotowi zaakceptować zwiększone ryzyko przebicia opony i skróconą żywotność w celu uzyskania dodatkowych osiągów, które mogą zapewnić im zwycięstwo lub nowy PB w dniu wyścigu.
Jak podkreśla Blaurock: „Ważne jest, aby opony miały świetne wyczucie, ponieważ mogą one wpływać na poziom osiągów
w bardzo znaczący sposób.” Przypomina nam również, że niektórzy ludzie są gotowi wydać ponad 2000 funtów na najwyższej klasy koła z włókna węglowego, podczas gdy różnica w cenie między średniej klasy a premium -jakościowa opona to zaledwie 50 funtów. Opony stanowią stosunkowo tanie ulepszenie.
Przy tak małym kontakcie z nawierzchnią – mniej niż odcisk kciuka – jak opona może tak zmienić jazdę? W przeciwieństwie do opon do rowerów górskich, w których wzór bieżnika ma kluczowe znaczenie dla przyczepności, opony szosowe w większym stopniu opierają się na połączeniu mieszanki gumy i giętkości karkasu. Na mokrej nawierzchni opona drogowa przebije warstwę wody (a nie aquaplan) i dlatego nawet całkowicie śliska opona nadal może zapewnić wystarczającą przyczepność, aby utrzymać Cię w pozycji pionowej. Nawet producenci opon przyznają, że posiadanie jakiegokolwiek wzoru bieżnika na oponie drogowej jest bardziej dla psychologicznej korzyści rowerzysty niż jakiegokolwiek wkładu w przyczepność. To pokazuje, jak ważna jest konstrukcja opony drogowej w każdym aspekcie jej osiągów, więc zdejmijmy warstwy.
Roll-up, roll-up
Opony to zazwyczaj zestaw czterech elementów. Jakość materiałów użytych do każdego z nich jest ważna, ale to, w jaki sposób współdziałają, tak naprawdę określa wydajność. Działając od zewnętrznej warstwy do wewnątrz, najpierw powstaje bieżnik lub mieszanka gumowa, która styka się z drogą. Dalej zwykle jest jakaś warstwa chroniąca przed przebiciem, a na końcu pojawia się osnowa, która nadaje oponie jej strukturę. Czwartym elementem jest dętka, która jest albo całkowicie zamknięta w osnowie, jak w przypadku opon szytkowych, albo zamontowana jako osobny element, jak na klinkierach.
Opony bezdętkowe, określane przez niemieckiego producenta opon Schwalbe jako „technologia przyszłości”, eliminują potrzebę stosowania dętki, a tym samym zmniejszają opory toczenia poprzez eliminację strat tarcia powstających między dętką a oponą. opona toczy się i zgina. Schwalbe twierdzi, że jej opona bezdętkowa Pro One ma o 25% mniejszy opór toczenia niż porównywalna opona pod oponę z dętką, co podkreśla wpływ samej dętki na system opon.
W dniu wyścigu profesjonaliści w różnych dyscyplinach, w tym na torze, jeździe na czas, szosie i przełajach, używają szytkowych opon, w których bieżnik, karkas i dętka są wszyte w jedną strukturę. Pomimo uciążliwego czynnika polegającego na konieczności przyklejania tych opon do felg (nie zaczepiają się przez haczykowatą stopkę, jak w klinczach), zawodowcy preferują płynniejszą jazdę szytek, udowodnione niższe opory toczenia i pewność, że nawet przy płaskim, opona pozostaje na feldze.
„Fizyka idealnie okrągłego kształtu przekroju, delikatnie obejmującego (zwykle) lateksową rurkę wewnętrzną, jest optymalna dla miękkiego, elastycznego systemu, ponieważ będzie się on idealnie odkształcać w każdym kierunku” – mówi Morgan Nicol, dyrektor techniczny Challenge Tyres, firma specjalizująca się w ręcznie robionych szytkach. Typowa opona Clincher ma wyraźny kształt litery U i nie odkształci się tak równomiernie.
Dlaczego to ma znaczenie? Aby obniżyć opór toczenia, opona musi być wystarczająco elastyczna, aby odkształcać się i pochłaniać wszelkie niedoskonałości nawierzchni drogi, pozwalając na jazdę rowerzysty i roweru bez przeszkód.
Alternatywą, mówi Nicol, jest to, że za każdym razem, gdy opona uderza o kamień lub nierówną powierzchnię, odbija się ona o maleńki ułamek (co dzieje się wiele razy na obrót koła), opierając się ruchowi do przodu. Jeśli przykryłeś nawet supergładką nawierzchnię drogi w powiększeniu, jej profil jest daleki od płaskiego. Na mikroskopijnym poziomie opony doświadczają czegoś podobnego do podskakiwania po bruku Paryż-Roubaix podczas każdej jazdy, tracąc energię, gdy koło wielokrotnie unosi się w powietrzu. Z tego powodu wąskie, wysokociśnieniowe opony są stopniowo wycofywane na rzecz szerszych opon pracujących przy niższym ciśnieniu, jak udowodniono, że szersze opony o niższym ciśnieniu wytwarzają mniejsze opory toczenia, ponieważ szybciej się odkształcają i tym samym mniej się odbijają.
Eric Gertner, główny inżynier Bontrager ds. opon, mówi: „Każdy kiedyś jeździł na oponach o szerokości 19 mm napompowanych do 120 psi, myśląc, że jest szybszy. Ale teraz wiemy, że tak nie jest. Z tego, co widzieliśmy w testach, opona o wyższym ciśnieniu będzie cię bardziej podskakiwać, a to odbijanie jest w rzeczywistości energią wypuszczaną do wszechświata. Na polerowanym welodromie opona 19 mm może być najszybsza, ale na drodze optimum jest zdecydowanie większe, aby wyeliminować hałas na drodze, a niższe ciśnienie, w granicach rozsądku, jest dobrym posunięciem dla wielu osób.”
Miękkość, jak się wydaje, jest największym atutem opony, a tym bardziej podczas pokonywania zakrętów, zwłaszcza na mokrej lub nierównej nawierzchni. Nicol mówi: „Gdy wjeżdżasz w zakręty, na których nawierzchnia drogi nie jest idealna, wszelkie podskakiwanie na wybojach spowoduje odciążenie opony.” Jeśli doda się do niej wodę, działa ona jak smar i prawdopodobnie się poślizgniesz. tyłem, chyba że sprężystość opony może utrzymać kontakt z drogą.
„Miękkość zależy częściowo od grubości i elastyczności bieżnika, ale tak naprawdę to karkas odgrywa dominującą rolę w osiągach opony” – mówi Nicol. Ta osłonka składa się z warstw tkanych i łączonych nici. Im wyższa liczba wątków na cal (TPI), tym cieńszy jest każdy nić i tym bardziej elastyczna będzie opona. Opony wyścigowe mogą mieć nawet 320 TPI, podczas gdy zimowe opony treningowe mogą mieć tylko 60 TPI. Należy jednak zachować ostrożność przy wyborze opon, ponieważ producenci często podają stawki TPI na podstawie wielu warstw osnowy. Na przykład tusza 180TPI może składać się z trzech warstw 60TPI.
Materiały też mają tu znaczenie, z najwyższej jakości jedwabiem (używanym do produkcji rur szynowych), który jest bardziej miękki i giętki niż nici bawełniane, które z kolei przewyższają nylon. Ale jak zauważył Blaurock z Continentala na początku, nie można mieć wszystkiego. Duża liczba nici, bawełniane tusze i gumowe bieżniki o większej twardości mogą być najbardziej elastyczne, ale brakuje im trwałości i odporności na przecięcia sztywniejszego nylonu i twardszych mieszanek gumowych.
Jak dotąd nic nie było w stanie przeciwstawić się tym kompromisom i stworzyć idealne połączenie giętkości i trwałości. Ale kto wie, co może się wydarzyć, gdy zapanuje rewolucja grafenowa?
