Какое оптимальное давление в покрышках?

Большинство велосипедистов знает о важности давления в покрышках, но наше понимание меняется. Когда-то считалось, что высокое давление (> 6.9 Бар) увеличивает скорость и эффективность, теперь возникает новый подход в отношении снижения давления. Итак, каково оптимальное давление в покрышках?

Простой ответ заключается в том, что об этом нельзя сказать точно. Хотя есть много факторов, которые следует учитывать и которые говорят, что более низкое давление в покрышках, вероятно, более эффективно, чем высокое.

«Мы были абсолютно удивлены, что оптимального давления не существует», - сказал Гейне. «Мы думали, может где-то 8.3 Бар. Выше уже некомфортно, а ниже - медленно. Но не так уж и медленно. Покрышки начали прогибаться под весом до того как стали влиять на скорость».

Поттер пришел к такому же выводу после того, как работал над этим вопросом с различными профессиональными гонщиками и командами:

«Мы провели неделю в Аренбергском лесу, и каждый раз, когда мы понижали давление, они (гонщики) становились быстрее при той же мощности. Идеального давления не существует; оно зависит от веса велосипедиста, типа и качества полотна, и поэтому выбор правильного давления действительно дает возможность стратегически повлиять на ход гонки».

Одним из самых больших открытий этих исследований стало то, что большинство гонщиков интерпретируют дополнительные вибрации, связанные с чрезмерно накачанными покрышками, как дополнительную скорость. При отсутствии этих вибраций большинство велосипедистов считало, что они едут медленнее и по итогу быстро отказывались от снижения давления. Однако, более гибкие по натуре гонщики в этих исследованиях последовательно обнаружили, что более низкие давления обеспечивают дополнительный комфорт, не жертвуя скоростью.

насос-3

Единственный способ определить идеальное давление для конкретного гонщика - экспериментировать с различными величинами давления. И так как большинство гонщиков слишком перекачивают свои покрышки, общий совет Поертнера прост: «Опустите давление на 0.4 Бар, а затем покатайтесь так недельку».

А теперь о переменных

Решение о подходящем давлении начинается с оценки всех факторов, которые могут повлиять на характеристики покрышек:

Вес: возможно, первичный фактор. В то время как большая часть нагрузки на покрышки исходит из веса гонщика, важно также учитывать вес велосипеда и перевозимого снаряжения.

Покрытие: гравий или грунтовка, гладкий или грубый асфальт. Давление необходимо регулировать в зависимости от того, где придется ездить.

Погодные условия: вода на дороге уменьшает сцепление с покрышками, поэтому разумно снизить давление примерно на 0.7 Бар. Временный дождь или затененные дороги, которые не высохли после ночного дождя, могут усложнить выбор оптимального давления.

Ширина покрышек: более низкое давление может использоваться с более широкими покрышками (например, 28c) с меньшим риском проколов.

Тип компаунда: оказывает огромное влияние на поведение покрышки. В велосипедной промышленности используется множество покрышек и резиновых смесей, но сравнивать их трудно. Наличие проколоустойчивых зон и / или материалов также может иметь эффект.

Тип покрышки: считается что трубчатые лучше клинчерных, но это скорее не из-за их конструкции, а за счет используемых в них материалов. Любое давление, которое хорошо работает для трубок, не обязательно будет работать также для клинчеров или бескамерок, только если они не сделаны из одинаковых материалов одинаковым способом.

Ширина обода: ширина обода оказывает непосредственное влияние на размер и форму клинчеров. Узкие обода сжимают края покрышки вместе, создавая форму лампы, в то время как широкие обода позволяют покрышке принимать форму полукруга, которая является более жесткой по вертикали. Таким образом, ширина (рис. 1А) и высота (рис. 1В) покрышки обычно увеличивается с шириной обода, и поэтому может использоваться более низкое давление.

Влияние ширины обода на ширину и высоту покрышки

Рисунок 1: Влияние ширины обода на ширину и высоту покрышки. Для любого заданного размера покрышки (23c, 25c и 28c) ширина накачанной покрышки увеличивается с шириной обода, как показано на графике A. Это также относится к высоте накачанной покрышки, как показано на графике B. Данные, предоставленные Джошем Пуртнером.

Учитывая все эти факторы, должно быть очевидно, что нельзя сравнивать результативность покрышек и величины давления двух гонщиков, только если они не будут одного веса и будут использовать одинаковые покрышки и ширину обода на тех же дорогах при тех же условиях. Как уже было сказано, гонщики получат гораздо больше информации и понимания, когда они по-экспериментируют с различным давлением в покрышках.

Это подводит нас к проблеме оценки производительности покрышек. Шоссейные велосипедисты, как правило, увлечены скоростью. Но сосредотачиваясь только на ней, мы упускаем два других важных аспекта, а именно комфорт и сцепление. И, как выясняется, нет необходимости идти на компромисс с последним, чтобы наслаждаться первым.

Наше мнение о сопротивлении качению изменилось

Покрышки прогибаются в точке, где соприкасаются с полотном, и это создает сопротивление, которое велосипедист должен преодолеть, чтобы ехать вперед. Конечно, существуют другие формы сопротивления, которые являются более значительными (например, сопротивление воздуха), но многие шоссейные велосипедисты ценят тот факт, что они могут минимизировать сопротивление качению путем тщательного выбора покрышек (и трубок).

Измерить сопротивление качению в контролируемых условиях сравнительно просто. Большой вращающийся барабан или роллеры могут использоваться для воспроизводства незначительных различий в сопротивлении качению, позволяя сравнивать разные марки, модели и размеры и оценивать их для определения «самых быстрых» покрышек. Также было проверено влияние других факторов - включая давление, материалы, а также метод склеивания на трубчатых покрышках.

Результаты этих исследований дали много информации о параметрах, которые могут влиять на сопротивление качению. Они приводят к некоторым четким и прочным принципам, таким как уменьшение сопротивления качению по мере увеличения давления в покрышках, а также дают свежие данные о новых тенденциях, таких как более широкие покрышки. Тем не менее, всегда существовал риск того, что такой серьезный лабораторный тест будет игнорировать другие проблемы которые присутствуют в реальном мире.

Именно Том Ангальт впервые предположил, что сопротивление качению больше, чем трение. Сравнивая свои «лабораторные» данные с данными реального мира, Ангальт заметил неожиданное увеличение сопротивления качению, когда на дороге использовались сильно накачанные покрышки (рис. 2А). Ян Хейн и Джош Пуртнер впоследствии подтвердили эти наблюдения, представив новый взгляд на сопротивление качению и отметив эффективность низкого давления.

уменьшение сопротивления качению по мере увеличения давления

Рисунок 2: Когда покрышки тестируются на роллерном станке, сопротивление качению (Crr) уменьшается по мере увеличения давления. Однако это не относится к реальной дороге, как показывают данные Тома Анхольта (график A). Недавнее тестирование другими исследователями подтвердило это явление, и это наиболее очевидно для грубых дорожных покрытий (график B, данные, предоставленные Джошем Пуртнером).

Современный подход утверждает, что есть два компонента сопротивления качению: во-первых, гистерезисные потери, возникающие по мере того, как покрышка прогибается. Они являются самыми высокими, когда покрышка слишком мягкая. И, во-вторых, потери амортизации, которые действуют на гонщика и находятся на максимальном уровне, когда покрышка слишком сильно накачана. Каждый эффект, как представляется, в значительной степени не зависит от другого, поэтому чистый результат зависит от суммы двух.

У каждого велосипедиста есть здоровое уважение к таким последствиям, которые могут вызывать гистерезисные потери, и, следовательно, желание чрезмерно накачивать шины. В отличие от этого, большинство из них даже наслаждаются потерями амортизации, когда они принимают форму гудения и грохота, выбирая интерпретацию такой отдачи как показатель скорости. Хоть и при увеличении скорости растет вибрация, но любой велосипедист, который по-экспериментирует с более низким давлением в шинах, обнаружит, что с ним можно ехать так же быстро, как и без него.

Количество энергии, которая теряется из-за потерь амортизации, значительно возрастает по мере того, как поверхность дороги становится грубее. Ян Хейн измерил огромные потери, когда ехал на предохранительным полосам, которые граничат с некоторыми дорогами, в то время как Джош Пуртнер обнаружил, что даже небольшое количество чрезмерного давления (0.7 Бар) может вызвать очевидное ухудшение (рисунок 2B). Он также обнаружил, что жесткие покрышки (например, тренировочные) были более восприимчивы к потерям в амортизации, чем эластичные гоночные покрышки.

Выводы для этих исследований ясны: гонщики, которые ездят на чрезмерно накачанных покрышках, теряют энергию в пустую. Важно отметить, что при величинах давления, которые широко используются многими велосипедистами (6.9 - 8.3 Бар), потери уже становятся значительными. Таким образом, большое количество гонщиков, может снизить сопротивление качению (и повысить эффективность), просто снизив давление на 0.7 - 1.4 Бар, даже если они собираются ездить по гладким асфальтированным дорогам.

велосипедный насос 2

Защита от змеиного укуса

Возможно, самым большим недостатком низкого давления в покрышках, является повышенный шанс змеиного укуса. Для клинчеров это скорее предрассудок, в то время как владельцы трубок и бескамерок должны учитывать этот риск.

Змеиный укус возникает когда покрышка сильно прижимается к ободу и камера зажимается между дорожным полотном и боковыми стенками обода. Большинство гонщиков интуитивно понимают, что давление оказывает некоторое влияние на то, насколько легко получить змеиный укус, однако исследования Деймона Ринарда и Джоша Пуртнера показали некоторые интересные наблюдения.

Исследователи использовали пресс для измерения величины силы, необходимой для сжатия покрышек различного размера (23-28c) до 20 мм при давлении (6-8 Бар). Колесо было закреплено в зажимном приспособлении, поэтому эти испытания были скорее статичными, чем динамическими, однако к прессу крепили разные по форме наковальни, чтобы имитировать разнообразие помех. Таким образом, наковальня с радиусом 80 мм представляла собой булыжник, в то время как радиус 8 мм использовался для резкого удара.

Определение силы, необходимой для сжатия покрышки

Рисунок 3: Определение силы, необходимой для сжатия покрышки. Две наковальни разного диаметра (80 мм и 8 мм) использовались для сжатия, заданных размеров при трех значениях давления, на 15 мм (графики А и B). Эти значения были объединены, чтобы рассчитать общую силу, необходимую для сжатия (график C). Данные предоставлены Джошем Пуртнером.

Среди результатов этих исследований - явная демонстрация того, что среднее значение силы, требуемое для сжатия покрышки, значительно уменьшается по мере уменьшения диаметра наковальни, как показано на рисунке 3. Потребовалось почти вдвое больше силы для сжатия покрышки с 80 мм наковальней (рис. 3А), чем 8 мм наковальней (рис. 3В).

Это то, что уже поняло большинство велосипедистов, пострадавших от змеиного укуса. Что более интересно, так это то, что давление в покрышках оказывает незначительное влияние на сжатие с помощью булыжника (рис. 3А), и почти не влияет при резком ударе (рис. 3B). Таким образом, если вы достаточно сильно ударитесь об выбоину, то дополнительные 1,5 Бар почти ничего не решат.

Аналогично, размер задействованной покрышки, по-видимому, не имеет большого значения. Однако более широкие покрышки также более высокие (рис. 1B) и, следовательно, могут больше сжиматься без наступления прокола.

Для покрышки 23c эта высота может составлять 22-23,5 мм, в зависимости от ширины обода (рис. 1B), по сравнению с 26-28 мм для покрышки 28c. Согласно данным, представленным на рис. 3А-В, общая сила, необходимая для сжатия покрышки, увеличивается с ее размером, как показано на рис. 3С. Проще говоря, дополнительная амортизация, обеспечиваемая более крупными покрышками, означает, что требуется больше силы для создания прокола.

Фактически, используя более широкую покрышку, можно снизить давление и по-прежнему быть защищенным от змеиных укусов. Таким образом, тем, кто страдает от постоянных проколов, есть смысл в перейти с перекачанных узких покрышек на более широкие с меньшим давлением.

Улучшение сцепления

По сравнению с гонщиками по бездорожью, у шоссеров нет такой же потребности в сцеплении, но оно все еще важно для них в поворотах и в мокрую погоду. Хотя наше понимание сцепления далека от завершения, ясно, что более низкое давление обеспечивает дополнительное сцепление, позволяя покрышке лучше контактировать с дорогой. Мягкий кожух также способствует этому, как и мягкие резиновые смеси, а также широкое пятно контакта, которое дают широкие покрышки.

Велокоеса

Конечно, существует предел того, насколько можно снизить давление, чтобы улучшить сцепление. Как только покрышка начинает сильно прогибаться под тяжестью ездока, она становится нестабильной, и это ухудшает сцепление.

Снижение давления не изменит ее эластичность. Это особенно касается тренировочных клинчеров, которые толще и жестче. Такие покрышки будут более устойчивыми к проколам, но они не будут так же легко и быстро взаимодействовать с дорожным полотном, как гибкая гоночная покрышка. Таким образом, они всегда будут испытывать дополнительное сопротивление качению и потери при амортизации.

Таким образом, наиболее эффективным способом максимизации сцепления является использование более широких покрышек, с гибким кожухом, с относительно низким давлением. Поскольку такая комбинация минимизирует потери амортизации, безусловно, гонщики увеличат сцепление и комфорт, не жертвуя своей скоростью.

Но есть предел до каких пор можно увеличивать ширину покрышки прежде чем она начнет снижать аэродинамические характеристики колес. Покрышка, как правило, начинает мешать аэродинамике, если ее ширина превышает ширину обода на 5%, но Джош Пуртнер показал, что можно использовать более широкую покрышку (например, 25c) на ободе, который был оптимизирован для меньшей покрышки (например, 23c), пока давление в ней остается низким.

С чего начать?

Нет простой формулы для определения оптимального давления в покрышках. И, как обсуждалось выше, нет смысла советоваться с вашими приятелями. Вместо этого лучший подход – начать экспериментировать с различными давлениями, держа в голове то,  что 0.3 Бар могут изменить ситуацию.

велосипедные мини насосы

Хотя такой эксперимент может оказаться трудоемким, подробные записи вскоре дадут гонщику понять о величинах давления, которые будут работать с точки зрения комфорта, сцепления и сопротивления качению, и тех, которые не будут. Это та информация, которая может предоставить гонщикам стратегическое преимущество, в то время как рекреационные гонщики обнаружат, что они будут лучше подготовлены к любимой поездке.

При всем том, что каждый гонщик нуждается отправной точке. Один из способов начать - использовать данные Фрэнка Берто для 15% падения колеса. Еще один - следовать совету Джона Гейне, начиная с высокого давления (например, 7 Бар), а затем приспускать до тех пор, пока вибрации от грубого дорожного полотна не исчезнут.

Все это только предложения. Значительная часть данных благоприятствует широким (25-28c), эластичным покрышкам при более низких давлениях (4-5.5 Бар), но каждый гонщик должен поэкспериментировать с размерами и давлением, пока они его не удовлетворят.


Источник: cyclingtips.com, перевел Velohub

14.11.2017 15:18

Понравилась статья? Подпишись, что бы узнавать о выходе новых!