رینگ‌های چرخ‌ها چاق‌تر می‌شوند، که به نظر می‌رسد سریعتر آنها غیرمعمول است، پس چه اتفاقی می‌افتد؟
منطق نشان می دهد که اگر می خواهید چیزی به سرعت در هوا تکه تکه شود، آن را نازک و تیز کنید - مانند کنکورد. شکل آن شبیه یک دارت بود در حالی که سایر هواپیماهای مسافربری حباب دار بودند و در نتیجه می توانست در کمتر از سه ساعت از اقیانوس اطلس عبور کند. تقریباً همین تفکر در نسل‌های اولیه چرخ‌های هوابرد با بخش عمیق وجود داشت: بخش‌های نازک و عمیق V که به لبه‌های تیز باریک می‌شدند، که این تصور را ایجاد می‌کرد که در هوا با حداکثر کارایی بریده می‌شود. منطقی بود، اما زمان تغییر کرده است.
لبه برش طراحی چرخ در حال حاضر، به خوبی، برش کمتری دارد و صاف تر است. لبه ها نرم شده اند و رینگ ها تا حدی گشاد شده اند که اکنون به ما گفته می شود که پروفیل های لبه چاق و گرد بهترین شکل بادگیر برای عملکرد همه جانبه هستند. پس چی شده؟
Hed winds
طرفدار اصلی شکل لبه پهن تر، Hed Wheels بود که بنیانگذار آن، استیو هد فقید، بیشتر تفکرات دهه 1980 را هدایت کرد. هنگامی که هد در اواسط دهه 2000، چرخ‌های چاق و پهن آلیاژ آلومینیوم آردن را روانه بازار کرد، و توصیه کرد که آن را با لاستیک‌های 25 میلی‌متری به جای 23 میلی‌متری رایج جفت کنید، بسیاری اظهار ناباوری کردند که این می‌تواند راه‌اندازی سریع‌تری باشد. در آن زمان، جزئیات فنی ناقص بود. به نظر می‌رسید که هد به دنبال پایداری بهتر لاستیک برای کنترل بیشتر در پیچ‌ها، همراه با کاهش احتمال پیچش در زمین‌های ناهموار است، اما تحقیقات اولیه در دهه 80 نشان داده بود که رینگ‌های پهن‌تر می‌توانند از نظر آیرودینامیکی سریعتر باشند. سپس، زمانی که پتنت Hed در سال 2009 به پایان رسید، درها برای موجی از نوآوری باز شد.
مایکل هال، مدیر توسعه پیشرفته در تولیدکننده چرخ Zipp، می‌گوید: «سال‌ها صنعت به دنبال بهره‌وری کلی درگ [سریع‌ترین نتایج در آزمایش تونل باد] بود، بدون توجه به اینکه این اجزا چقدر خوب عمل کردند. روزهای بهینه و واقعیدر دنیای واقعی، سوارکاران باید با هر چیزی که محیطشان به سمت آنها پرتاب می کند مقابله کنند. برای چرخ‌های Firecrest ما که در سال 2010 عرضه شد، تمرکز خود را تغییر دادیم و محصولات حاصل به دنبال پایداری و پیش‌بینی بیشتر در هر جهت باد نسبت به نسل‌های قبلی ما بودند.»
Kevin Quan، مدیر مهندسی نایت کامپوزیت، به جزئیات بیشتری می پردازد: "طرز طراحی ما از لبه عقب است، به معنای نیمه عقب چرخ است." با توجه به لاستیک و پیشرو بودن آن، ممکن است غیر منطقی به نظر برسد. لبه رینگ که ابتدا با باد برخورد می‌کند، اما کوان می‌گوید: «تحقیقات ما نشان می‌دهد که وقتی باد با زاویه انحراف به لاستیک برخورد می‌کند [هر زاویه‌ای غیر از مستقیم روی آن] جدا می‌شود [جریان صاف خود را روی رینگ از دست می‌دهد] بنابراین شکل آیرودینامیکی جلوی رینگ کارایی چندانی ندارد – تقریباً همیشه متوقف می‌شود.» به عبارت دیگر، اولویت دادن به شکل آیرودینامیکی در جلو هیچ فایده‌ای ندارد.
مزایای Aero
برای درک اینکه چگونه یک رینگ پهن تر می تواند آیرودینامیک را به جای افزایش کشش بهبود بخشد، باید این واقعیت را در نظر بگیریم که هوایی که در آن سوار می شویم رفتار ثابتی ندارد.حتی در یک روز آرام، هوا یک آشفتگی چرخان و پیچیده است. چیزی که علم آیرودینامیک به آن پی برده است این است که دینامیک سیالات بهینه – نحوه تعامل هوا با اشکال و بافت سطحی که با آن در تماس است – باعث کاهش اصطکاک می شود.
وقتی صحبت از جریان هوا می شود، سه دسته کلی وجود دارد. دسته اول جریان هوای "لامینار" است. این حالت مطلوب ترین حالت برای تلفات اصطکاکی کم است و به حرکت هوا در خطوط صاف، مستقیم یا منحنی اشاره دارد. هنگامی که با یک جسم متحرک روبرو می شود، جریان هوای آرام جدا می شود، در اطراف جسم می لغزد، سپس جریان خود را از طرف دیگر با کمترین سر و صدا از سر می گیرد.
حالت دوم "متلاطم" است. همانطور که از نام آن پیداست به هوای درهم‌آمیزی اشاره دارد که به دور از جریان روان است، اگرچه می‌تواند عناصری از هوای آرام و سکون را در درون خود داشته باشد. دلایل تلاطم می تواند بسیار باشد: شاید یک روز باد باشد، یا سوار دیگری را از نزدیک دنبال می کنید، یا ماشین ها و کامیون هایی در حال عبور هستند.این شرایط نامطلوب گاهی اوقات هوای «کثیف» نامیده می‌شود و رایج‌ترین حالتی است که ما در آن سوار می‌شویم.
شرط سوم "موقعیت" است. این زمانی است که هوا دیگر در جریان نیست، بلکه به طور همزمان در جهات مختلف می چرخد. این حالت بیشترین میزان اصطکاک را ایجاد می کند و به همین دلیل بیشترین تأثیر را در کاهش سرعت سوارکار دارد.
معنی همه اینها این است که اگرچه داشتن ترکیب چرخ و لاستیک که در جریان آرام به خوبی کار می کند، عالی است، همانطور که در یک تونل باد رو به رو می شوید، در سناریوهای دنیای واقعی فایده بیشتری دارد. چرخ ها و لاستیک هایی هستند که در هوای متلاطم به خوبی کار می کنند. موفق ترین طراحی های مدرن در واقع با هدف گرفتن هوای متلاطم و کاهش کشش آن - برای تمیز کردن هوای کثیف است. این یکی از دلایلی است که باعث می‌شود رینگ‌های نازک و تیز با رینگ‌های پهن‌تر و گردتر جایگزین شوند – طرح‌های جدید به سادگی در عبور از هوای آشفته‌ای که سواران در بیشتر سواری‌های دنیای واقعی با آن مواجه می‌شوند، سریعتر عمل می‌کنند. اما دلیل اصلی دیگری نیز وجود دارد که رینگ ها عریض تر می شوند و آن مقاومت در برابر غلتش است.
تماس با ورزش
تغییر به سمت رینگ های پهن تر تا حدی نتیجه حرکت همزمان به سمت لاستیک های پهن تر است. در جایی که لاستیک‌های 23 میلی‌متری معمول بود، سواران و تولیدکنندگان بیشتری به جای لاستیک‌های 25 میلی‌متری، و گاهی حتی پهن‌تر را انتخاب می‌کنند.
Quan می‌گوید: «تحقیق کانتیننتال نشان می‌دهد که تایر 25c نسبت به تایر 23c مقاومت غلتشی 10 تا 15 درصد کمتری دارد. Continental نشان داد که اگر لاستیک بزرگ‌تری داشته باشید، لکه تماسی به جای طولانی‌تر شدن، کوتاه‌تر اما عریض‌تر می‌شود، بنابراین سطح واقعی سطح جاده با همان فشار یکسان می‌ماند.»
این توسط یافته های سازنده لاستیک شوالبه پشتیبانی می شود. مدیر محصول مارکوس هاچمایر می‌گوید: «اگر لاستیک‌هایی را با عرض‌های مختلف اما مشخصات یکسان - ترکیب، پروفیل و فشار باد یکسان - از نظر مقاومت غلتشی گسترده‌تر مقایسه کنید، سریعتر است. اگر تصور کنید دوچرخه و راکب خود روی یک صفحه شیشه پارک شده اند و از پایین به جایی که لاستیک با شیشه برخورد می کند نگاه می کنید، دو شکل کاملاً متفاوت را خواهید دید.در یک لاستیک باریک، شکل بلند و نازک، بیضی خواهد بود. در لاستیک پهن‌تر، آن لکه تماس کوتاه‌تر و چاق‌تر است، دایره‌ای بیشتر است، و به این ترتیب، رشته‌های کمتری که دیواره جانبی را تشکیل می‌دهند و به ایجاد مقاومت غلتشی کمک می‌کنند، در هر لحظه استفاده می‌شوند، و اصطکاک کمتر است.
همه اینها بسیار خوب است، اما چرا به سادگی لاستیک های پهن تر را در رینگ های باریک قرار ندهیم؟ هنگامی که رینگ باریک است، تایر وقتی به صورت نیم رخ نگاه می‌کند، شکل «لامپ» به خود می‌گیرد - در جایی که به رینگ قلاب می‌شود و از رینگ دور می‌شود. با رینگ داخلی پهن‌تر، تایر بیشتر به شکل U معکوس شکل می‌گیرد که به ایجاد یک لکه تماس گردتر با جاده و متعاقباً مقاومت غلتشی کمتر کمک می‌کند.
عرض داخلی رینگ‌های چرخ جاده - فاصله بین دو فلنج قلاب‌دار که مهره لاستیک را قرار می‌دهند - تا همین اواخر حدود ۱۴ میلی‌متر بوده است. در اولین برش رینگ‌های پهن‌تر، این فضا به بیش از 16 میلی‌متر افزایش یافت و اکنون تولیدکنندگان دوباره آنها را پهن‌تر می‌کنند. آخرین محدوده Aeolus TLR D3 Bontrager که در اوایل امسال عرضه شد، این عرض را نسبت به D3 قبلی خود در 17 افزایش داد.5 میلی متر تا 19.5 میلی متر عظیم، افزایش قابل توجهی در درصد. با این حال، یک کلمه هشدار از سوی Michel Lethenet از سازنده چرخ Mavic آمده است. هر دو عنصر [لاستیک و رینگ] در حالت ایده‌آل باید طوری طراحی شوند که برای ارتقای سیستم کاملاً مطابقت داشته باشند. در غیر این صورت، با افزایش اینرسی، وزن چرخشی و کشش هوا، صرفاً استفاده از یک تایر پهن تر معنی ندارد. به علاوه اگر سناریوی مخالف را در نظر بگیرید، جنبه ایمنی وجود دارد که باید به آن فکر کنید - تایر باریکی که روی رینگ بیش از حد پهن استفاده می شود. این ممکن است خطر زیادی برای ننشستن درست لاستیک داشته باشد و به طور بالقوه باد کند.'
ایمنی با چیزی به اندازه لاستیک‌ها بسیار مهم است، و کوان اضافه می‌کند: «در حال حاضر 17 تا 18 میلی‌متر [عرض رینگ داخلی]، خوب به نظر می‌رسد، اما پهن‌تر، مثلاً تا 20 میلی‌متر، و ما در حال ورود به قلمرو ناشناخته در حال حاضر هیچ اثر نامطلوبی ندیده‌ایم، اما هنوز واقعاً در جریان اصلی دیده نشده است.»
Handle's Messiah
فقط برای اینکه ثابت کنیم چرخ ها شاید پیچیده ترین مشکلاتی هستند که مهندسان باید با آنها مقابله کنند، یک نکته حیاتی دیگر در خلاصه طراحی وجود دارد: هندلینگ.
سایمون اسمارت، مدیر فنی Smart Aero Technology و طراح سیستم چرخ هوای Enve Composites (Enve SES) می‌گوید:"این یک عامل بسیار مهم است." اگر به هفت سال قبل برگردیم، ورزشکاران به تونل باد می‌آیند و ما سریع‌ترین چرخ‌چرخ را برای آنها شناسایی می‌کنیم. اما متوجه شدیم که اغلب در دنیای واقعی چرخ ها کندتر هستند. این به این دلیل نبود که تونل باد اشتباه بود، فقط به این دلیل بود که سواران نمی‌توانستند خط مستقیم را هنگام مسابقه نگه دارند، زیرا چرخ‌ها ثبات نداشتند.»
بخشی از تند رفتن توانایی حفظ کنترل است، بنابراین اگر چرخ در بادهای متقابل یا هوای متلاطم پایداری نداشته باشد، نتیجه از دست دادن اعتماد به نفس برای حرکت سریع است و عملکرد ناگزیر آسیب می بیند. برای من، پایداری سواری چیزی بود که در عملکرد چرخ‌ها وجود نداشت، و می‌دانستم که اگر بتوانیم چرخ جلوی پایدارتری ایجاد کنیم، حتی اگر در تونل باد کمی کندتر باشد، می‌دانم که در دنیای واقعی سریعتر خواهد بود. اسمارت می گوید.«به همین دلیل است که من برنامه توسعه را با Enve آغاز کردم، با مدیریت به عنوان اولویت شماره یک.»
همه اینها به این واقعیت اشاره دارد که چرخ و لاستیک باید با هم به عنوان یک بسته کامل برای یک راه حل بهینه کار کنند، نه تنها در آیرودینامیک بلکه در پایداری در سرعت، هندلینگ قابل پیش بینی و مقاومت غلتشی کمتر. با توجه به این موضوع، آیا در آینده شاهد همکاری بیشتر تولیدکنندگان چرخ با تولیدکنندگان تایر خواهیم بود؟
در مورد Bontrager، آنها از قبل یکی و یکسان هستند. ری هانشتاین، مدیر محصولات چرخ Bontrager، می‌گوید: مهندسان چرخ و تایر ما یکسان در نظر گرفته می‌شوند. چرخ‌ها و لاستیک‌ها آن‌قدر در هم تنیده شده‌اند که نمی‌توانید یکی را به پتانسیل خود ارتقا دهید، بدون اینکه درک دقیقی از دیگری داشته باشید. این بچه‌ها در یک اتاق کار می‌کنند، با هم سوار می‌شوند، با هم ناهار می‌خورند.» این داستان مشابهی در Mavic و Zipp است که تایرها و چرخ‌های خود را هم می‌سازند، بنابراین می‌توانند محصولات جفتی دقیقی ایجاد کنند. سوال بزرگی که برای پاسخ باقی مانده این است: آیا به اوج رسیده ایم؟ اسمارت می گوید: «طراحی رینگ ها بسیار چالش برانگیز، اما هیجان انگیز است.در پنج سال گذشته، طراحی قاب‌ها کمی تغییر کرده است، و مواردی مانند اجازه دادن به لاستیک‌های پهن‌تر است که به ما این آزادی را می‌دهد تا حتی رینگ‌های پهن‌تر را بررسی کنیم. مانند بسیاری از چیزها، نقطه کاهش بازدهی وجود دارد، اما من فکر نمی‌کنم هنوز به اوج رسیده‌ایم.»
در نهایت، لاستیک‌های پهن‌تر و پروفیل چرخ‌های متناسب با آن، راهی است که صنعت پیش می‌رود، و اگر می‌خواهید حداکثر سود را در شرایطی که همه ما هر روز تجربه می‌کنیم، با هندلینگ قابل پیش‌بینی برای بوت کردن، انتخاب مناسبی برای سوارکاران هستند.. علم آن را تأیید می کند، بنابراین ممکن است زمان آن رسیده باشد که دیدگاه محدود را رد کنیم و به سمت گسترده برویم.
