جنوط العجلات تزداد بدانة ، وهو ما يبدو غير منطقي لجعلها أسرع ، فما الذي يحدث؟
يقترح المنطق أنه إذا كنت تريد شيئًا ما يقطع الهواء بسرعة ، فإنك تجعله نحيفًا وحادًا - مثل كونكورد. كانت على شكل نبلة بينما كانت طائرات الركاب الأخرى منتفخة ، ونتيجة لذلك يمكنها عبور المحيط الأطلسي في أقل من ثلاث ساعات. ذهب نفس التفكير إلى الأجيال الأولى من العجلات الهوائية ذات الأقسام العميقة: مقاطع رفيعة وعميقة على شكل حرف V مدببة إلى حافة حادة ، مما أعطى انطباعًا بأنه يتم تقطيع الهواء بأقصى قدر من الكفاءة. كان له معنى بديهي ، لكن الزمن تغير.
أحدث تصميم للعجلة الآن ، حسنًا ، أقل تقطيعًا وأكثر حدة. تم تنعيم الحواف وتوسيع الحافات إلى الحد الذي يُقال لنا الآن أن ملامح الحافة الدائرية الدهنية هي أفضل شكل للغش للرياح للأداء الشامل. إذن ما الذي حدث؟
هيد الرياح
المؤيد الأصلي لشكل الحافة العريضة كان Hed Wheels ، مع مؤسسها ، الراحل ستيف هيد ، الذي قاد الكثير من التفكير في الثمانينيات. عندما أطلقت Hed مجموعة عجلات Ardennes المصنوعة من سبائك الألومنيوم الممتلئة واسعة النطاق في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، وأوصت بإقرانها بإطارات مقاس 25 مم بدلاً من 23 مم في كل مكان ، أعرب الكثيرون عن عدم تصديقهم أن هذا يمكن أن يكون إعدادًا أسرع. في ذلك الوقت ، كانت التفاصيل الفنية غير دقيقة. بدا الأمر كما لو أن Hed كان يسعى إلى تحسين استقرار الإطارات لمزيد من التحكم في المنعطفات ، جنبًا إلى جنب مع تقليل فرصة وجود مسطحات ضيقة على التضاريس الوعرة ، إلا أن البحث الأولي في الثمانينيات أظهر أيضًا أن الحافات الأوسع يمكن أن تكون أسرع من الناحية الديناميكية الهوائية. ثم ، عندما تم إصدار براءة اختراع Hed في عام 2009 ، فُتح الباب لموجة من الابتكار.
يقول مايكل هول ، مدير التطوير المتقدم في شركة Zipp المصنعة للعجلات ، "طاردت الصناعة لسنوات كفاءة السحب الإجمالية [أسرع النتائج في اختبار نفق الرياح] مع القليل من الاهتمام بمدى جودة أداء هذه المكونات في الأجزاء الفرعية الأيام المثلى في العالم الحقيقي.في العالم الواقعي ، يتعين على الدراجين التعامل مع كل ما تلقيه بيئتهم عليهم. بالنسبة لعجلات Firecrest الخاصة بنا ، التي تم إطلاقها في عام 2010 ، حولنا تركيزنا وسعت المنتجات الناتجة إلى أن تكون أكثر استقرارًا وقابلية للتنبؤ في أي اتجاه للرياح مقارنة بأجيالنا السابقة.
كيفن كوان ، مدير الهندسة في Knight Composites ، يتطرق إلى مزيد من التفاصيل: "الطريقة التي نصمم بها من الحافة الخلفية ، أي النصف الخلفي من العجلة". قد يبدو هذا غير منطقي نظرًا لأنه الإطار والرائد حافة الحافة التي تضرب الريح أولاً ، لكن Quan يقول ، "يُظهر بحثنا أنه عندما تصطدم الرياح بإطار بزاوية انعراج [أي زاوية بخلاف الزاوية المستقيمة] ، فإنها تنفصل [تفقد تدفقها السلس فوق الحافة] ، لذا فإن الشكل الديناميكي الهوائي في مقدمة الحافة لا يفعل الكثير - إنه متوقف دائمًا تقريبًا. 'بعبارة أخرى ، لا فائدة من إعطاء الأولوية للشكل الديناميكي الهوائي في المقدمة.
فوائد ايرو
لفهم كيف يمكن للحافة الأوسع تحسين الديناميكا الهوائية بدلاً من زيادة السحب ، نحتاج إلى مراعاة حقيقة أن الهواء الذي نركب فيه لا يتصرف بطريقة متسقة.حتى في يوم هادئ ، الجو عبارة عن فوضى معقدة ودوامة. ما أدركه علم الديناميكا الهوائية هو أن ديناميكيات السوائل المثلى - الطريقة التي يتفاعل بها الهواء مع الأشكال والقوام السطحي الذي يتلامس معه - تتلخص في تقليل الاحتكاك.
عندما يتعلق الأمر بتدفق الهواء ، هناك ثلاث فئات عامة. الفئة الأولى هي تدفق الهواء "الصفحي". هذه هي الحالة الأكثر استحسانًا لفقد الاحتكاك المنخفض وهي تشير إلى تحرك الهواء في خطوط ناعمة أو مستقيمة أو منحنية. عندما يواجه جسمًا متحركًا ، ينفصل تدفق الهواء الصفحي ، وينزلق حول الكائن ، ثم يستأنف تدفقه على الجانب الآخر بأقل قدر من الضجة.
الحالة الثانية "مضطربة". كما يوحي الاسم ، فإنه يشير إلى الهواء المشوش بعيدًا عن التدفق السلس ، على الرغم من أنه يمكن أن يحتوي على عناصر من الهواء "الصفحي" و "المتوقف" بداخله. يمكن أن تكون أسباب الاضطراب كثيرة: ربما يكون ذلك في يوم عاصف ، أو أنك تتابع متسابقًا آخر عن كثب ، أو أن هناك سيارات وشاحنات تمر بالجوار.أحيانًا ما تسمى هذه الظروف دون المستوى الأمثل بالهواء "القذر" ، وهي الحالة الأكثر شيوعًا التي نمر بها.
الشرط الثالث "متوقف". يحدث هذا عندما يتوقف الهواء عن التدفق ، ولكنه يدور في اتجاهات مختلفة في وقت واحد. تسبب هذه الحالة أكبر قدر من الاحتكاك وبالتالي يكون لها أكبر تأثير في إبطاء الراكب.
ما يعنيه كل هذا هو أنه في حين أنه من الرائع أن يكون لديك مجموعة عجلات وإطارات تعمل بشكل جيد في التدفق الصفحي ، بينما تتقدم في نفق هوائي ، فإن ما هو ذي فائدة أكبر في سيناريوهات العالم الحقيقي هي عجلات وإطارات تعمل بشكل جيد في الهواء المضطرب. تهدف أكثر التصاميم الحديثة نجاحًا في الواقع إلى سحب الهواء المضطرب وتقليل السحب - لتنظيف الهواء الملوث. هذا هو أحد أسباب استبدال حافات العجلات الرفيعة والحادة بحافات أوسع مستديرة - التصميمات الجديدة ببساطة أسرع في اختراق الهواء الفوضوي الذي يواجهه الدراجون في معظم جولات العالم الحقيقي. ولكن هناك سبب رئيسي آخر وراء اتساع الحافات ، وهو مقاومة التدحرج.
رياضة الاتصال
التحول إلى الحافات الأعرض هو جزئيًا نتيجة التحرك المتزامن نحو إطارات أوسع. عندما كانت الإطارات مقاس 23 مم هي القاعدة ، يختار المزيد من الدراجين والمصنعين بدلاً من ذلك 25 مم ، وأحيانًا أوسع.
"يُظهر بحث كونتيننتال أن إطار 25c لديه مقاومة أقل للدوران بنسبة 10-15٪ مقارنة بإطار 23c" ، كما يقول Quan. "أظهر كونتيننتال أنه إذا كان لديك إطار أكبر ، فإن رقعة التلامس ، بدلاً من النمو لفترة أطول ، تصبح أقصر ولكن أوسع ، وبالتالي تظل مساحة السطح الفعلية على الطريق كما هي عند نفس الضغوط."
هذا مدعومًا بالنتائج التي توصلت إليها شركة تصنيع الإطارات Schwalbe. يقول مدير المنتج ماركوس هاتشماير ، إذا قارنت الإطارات بعروض مختلفة ولكن نفس المواصفات - نفس المركب والملف الشخصي وضغط التضخم - من حيث مقاومة التدحرج على نطاق أوسع يكون أسرع. إذا تخيلت دراجتك وراكبك متوقفين على لوح من الزجاج وأنك تنظر من أسفل حيث يلتقي الإطار بالزجاج ، فسترى شكلين مختلفين تمامًا.على الإطار الضيق ، يكون الشكل طويلًا ورفيعًا ، بيضاويًا. على إطار أوسع ، ستكون رقعة التلامس أقصر وأكثر بدانة ، ودائرة أكثر ، وبهذه الطريقة يتم استخدام عدد أقل من الخيوط التي تشكل الجدار الجانبي وتساعد في إنشاء مقاومة التدحرج في أي لحظة ، ويكون الاحتكاك أقل.
هذا جيد جدًا ، ولكن لماذا لا تناسب الإطارات العريضة مع الحواف الضيقة؟ عندما تكون الحافة ضيقة ، يشكل الإطار شكل "المصباح" عند رؤيته في الملف الشخصي - مقروصًا حيث يعلق في الحافة ، وبصلي الشكل بعيدًا عن الحافة. مع حافة داخلية أوسع ، يشكل الإطار شكل "U" مقلوب بشكل أكبر ، مما يساعد على إنشاء رقعة تلامس مستديرة مع الطريق وبالتالي مقاومة أقل للتدحرج.
العرض الداخلي لجنوط عجلات الطريق - المسافة بين الشفتين الخطافيتين اللتين تستقران على حافة الإطار - كان حتى وقت قريب حوالي 14 ملم. في المجموعة الأولى من الحافات الأعرض ، نمت تلك المساحة إلى 16 ملم ، والآن يقوم المصنعون بتوسيعها مرة أخرى. أحدث مجموعة Aeolus TLR D3 من Bontrager ، والتي تم إطلاقها في وقت سابق من هذا العام ، وسعت هذا العرض من D3 السابق عند 17.5 ملم إلى 19.5 ملم ، زيادة كبيرة من حيث النسبة المئوية. ومع ذلك ، تأتي كلمة تحذير من Michel Lethenet من شركة Mavic المصنعة للعجلات. "يجب تصميم كلا العنصرين [الإطار والحافة] بشكل مثالي بحيث يتطابقان تمامًا لتعزيز النظام. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فليس من المنطقي مع زيادة القصور الذاتي والوزن الدوار والسحب الهوائي لمجرد استخدام إطار أوسع. بالإضافة إلى ذلك ، هناك جانب أمان يجب التفكير فيه إذا فكرت في السيناريو المعاكس - إطار ضيق يستخدم على حافة عريضة بشكل مفرط. قد ينطوي هذا على مخاطر عالية من أن الإطار لا يجلس بشكل صحيح ويحتمل أن ينفجر ".
الأمان مع شيء حيوي مثل الإطارات أمر بالغ الأهمية ، ويضيف Quan ، "حاليًا 17-18 مم [عرض حافة السرير الداخلي] ، يبدو جيدًا ، ولكن على نطاق أوسع ، لنقل ما يصل إلى 20 مم ، ونحن ندخل في منطقة غير مدونة على الخريطة. في الوقت الحالي ، لم نر أي آثار سلبية ، لكن لم يتم رؤيتها بعد في الاتجاه السائد ".
التعامل مع المسيح
فقط لإثبات أن العجلات ربما تكون أكثر المشكلات تعقيدًا التي يجب على المهندسين معالجتها ، هناك اعتبار حيوي آخر في موجز التصميم: المعالجة.
يقول سيمون سمارت ، المدير الفني لتقنية Smart Aero Technology ومصمم نظام العجلة الهوائية Enve Composites (Enve SES): "إنه عامل مهم للغاية". "إذا عدنا سبع سنوات إلى الوراء ، فإن الرياضيين سيأتون إلى نفق الرياح وسنحدد أسرع عجلات لهم. لكننا وجدنا أنه غالبًا في العالم الحقيقي كانت العجلات أبطأ. لم يكن هذا لأن النفق الهوائي كان خاطئًا ، بل كان ببساطة لأن الدراجين لم يتمكنوا من الحفاظ على خط مستقيم أثناء السباق لأن العجلات كانت تفتقر إلى الاستقرار.
جزء من التحرك السريع هو القدرة على الحفاظ على التحكم ، لذلك إذا كانت العجلة تفتقر إلى الثبات في الرياح المستعرضة أو الهواء المضطرب ، فإن النتيجة هي فقدان الثقة في التحرك بسرعة وسيتأثر الأداء حتماً. بالنسبة لي ، كان ثبات الركوب هو الشيء الكبير المفقود في أداء العجلة ، وكنت أعرف أنه إذا تمكنا من تطوير عجلة أمامية أكثر ثباتًا ، فحتى لو ثبت أنها أبطأ قليلاً في نفق الرياح ، كنت أعرف أنها ستكون أسرع في العالم الحقيقي يقول سمارت."لهذا السبب شرعت في برنامج التطوير مع Enve ، مع التعامل كأولوية رقم واحد."
يشير كل هذا إلى حقيقة أن العجلة والإطار يجب أن يعملان معًا كحزمة كاملة من أجل الحل الأمثل ، ليس فقط في الديناميكا الهوائية ولكن أيضًا في الثبات عند السرعة والتعامل المتوقع ومقاومة التدحرج المنخفضة. في ضوء ذلك ، هل سنرى مصنعي العجلات يعملون بشكل وثيق مع مصنعي الإطارات في المستقبل؟
في حالة Bontrager ، هم بالفعل واحد ونفس الشيء. يقول راي هانشتاين ، مدير منتج العجلات في شركة Bontrager ، "يعتبر مهندسو الإطارات والعجلات لدينا متماثلين. العجلات والإطارات متشابكة للغاية بحيث لا يمكنك تطوير إحداها إلى إمكاناتها دون أن يكون لديك فهم عميق للآخر. يعمل هؤلاء الرجال في نفس الغرفة ، وركوب الخيل معًا ، وتناول الغداء معًا. "إنها قصة مماثلة في Mavic و Zipp ، اللتين تصنعان الإطارات والعجلات الخاصة بهما ، لذلك يمكنهما إنشاء منتجات مقترنة بدقة. السؤال الكبير المتبقي للإجابة هو: هل وصلنا إلى القمة؟ تقول Smart ، "تصميم الحافات يمثل تحديًا كبيرًا ، ولكنه مثير.في السنوات الخمس الماضية ، تغيرت تصميمات الإطارات بشكل طفيف ، وأمور مثل السماح بإطارات أوسع هي التي منحتنا حرية استكشاف حواف أوسع. كما هو الحال مع معظم الأشياء ، هناك نقطة تتناقص فيها العوائد ، لكن لا أعتقد أننا وصلنا إلى الذروة بعد."
في نهاية المطاف ، الإطارات الأوسع والعجلات العريضة المقابلة هي الطريقة التي تسير بها الصناعة ، والاختيار الصحيح للركاب إذا كنت ترغب في تحقيق أقصى قدر من المكاسب في نوع الظروف التي نعيشها جميعًا يومًا بعد يوم ، مع مناولة يمكن التنبؤ بها للتمهيد. يدعم العلم ذلك ، لذلك قد يكون الوقت قد حان لرفض العرض الضيق والتوسع.
