Сопротивление качению является очень важной силой среди сил, которые необходимо преодолевать при езде на велосипеде.
При движении в гору вам необходимо преодолеть силу тяжести, но в результате вы приобретаете гравитационную потенциальную энергию. Вы полностью используете эту энергию при движении с горы. В статье по аэродинамике велосипеда, опубликованной Малицией и Блокеном в журнале Журнал из Ветер Инженерное дело и Промышленный Аэродинамика в 2020 году, было отмечено, что при езде на велосипеде со скоростью более 40 километров в час по ровной дороге примерно 90% преодолеваемого вами сопротивления составляет сопротивление воздуха. Поэтому шоссейные велосипедисты увлечены всем, что связано с воздухом. Кроме того, трение между шинами и дорогой (или сопротивление качению) является основной силой, которую вам необходимо преодолеть. Только преодолев их, вы сможете начать ездить на велосипеде и ехать быстрее.
Далее вы узнаете, что такое сопротивление качению, как его измерить и какие факторы на него влияют. Хотя сопротивление качению обычно считается проблемой для шоссейных велосипедов, зарубежные СМИ также объяснят, почему оно важно для горных велосипедов и велосипедистов, катающихся по гравию. Зарубежные СМИ также представят три лучшие шины для шоссейных велосипедов, обнаруженные в их собственных тестах, которые имеют относительно низкое сопротивление качению.
Что такое сопротивление качению?
По данным производителя шин Швальбе, сопротивление качению — это энергия, теряемая при качении шины. Этот вид потери энергии имеет несколько источников, среди которых наиболее существенным является энергия, теряемая из-за деформации шины. Также существует трение между шинами и дорожным покрытием, поэтому гораздо легче ездить по гладким асфальтовым дорогам, чем по гравийным дорогам или бездорожью.
Деформация или относительное смещение шин может привести к образованию тепла и звука, а также к потере энергии системы. В области велосипедов ширина, диаметр и давление в шинах влияют на их деформацию. Другие факторы, такие как гибкость шины и соотношение резины, используемой в протекторе, также играют определенную роль.
Замена части технического углерода в составе шин на диоксид кремния может снизить потери энергии, вызванные относительным смещением, тем самым уменьшая сопротивление качению. Вот почему высокопроизводительные шины обычно содержат диоксид кремния. Утверждается, что графен имеет аналогичный эффект. Виттория добавила графеновый материал в свои высокопроизводительные шины.
Если вы участвуете в гонке на время или в гонке, вы, возможно, готовы пожертвовать сроком службы шин и защитой от проколов, чтобы увеличить свою скорость. Верхняя часть и боковина гоночных шин обычно тонкие и могут даже не содержать защитного слоя от проколов. С другой стороны, если вы ездите по неровным дорогам или просто ненавидите, когда спущенную шину ремонтируют на полпути, вы, возможно, готовы принять увеличение сопротивления качению, чтобы получить дополнительный защитный слой от проколов, который может обеспечить лучшую защиту от взрывов, сцепление и продлить срок службы шины.
Почему сопротивление качению так важно?
Сопротивление качению — одна из самых очевидных сил, замедляющих скорость езды, и это также одна из самых простых сил для решения. Помимо сопротивления воздуха, сопротивление качению составляет большую часть сопротивления, с которым вы сталкиваетесь во время езды на велосипеде, и даже превышает сопротивление воздуха на более низких скоростях езды на велосипеде.
Почти каждый велосипедист надеется ехать быстрее, дальше или с меньшими усилиями. Уменьшение сопротивления качению — один из самых простых и дешевых способов достичь этой цели. Как отметил Швальбе: "У велосипедистов очень ограниченная физическая сила, и они надеются использовать ее максимально эффективно.дддххх
Выбор в пользу замены шин на шины с низким сопротивлением качению обойдется относительно дешевле, но при этом вы сможете оптимизировать текущие условия и маршруты катания, что для вас бесплатно.
Как проверить сопротивление качению?
Испытываемая шина устанавливается на испытательное колесо и накачивается до заданного давления. Шина соприкасается с испытательным роликом и оказывает давление на колесо сверху, имитируя вес водителя и вызывая деформацию шины.
Система определяет сопротивление качению шины, измеряя избыточную мощность или крутящий момент, необходимые для поддержания вращения на заданной скорости. Обычно проводятся многократные повторные измерения для обеспечения точности и повторяемости. Более того, обычно перед измерением проводится период предварительного нагрева для поддержания баланса между системой и шинами. Сопротивление качению велосипедных шин обычно выражается в ваттах (Вт), что является единицей, хорошо известной велосипедистам и энтузиастам. Конечно, существуют и другие единицы для представления измеренных значений. Например, коэффициент сопротивления качению или Крр, который представляет собой силу, необходимую для преодоления сопротивления качению, деленную на нагрузку на колесо, обычно выражается в Н/кг.
Сравнение сопротивления качению клинчерных, бескамерных и трубчатых шин.
Одним из факторов, влияющих на сопротивление качению велосипедных шин, является трение между внутренней и внешней камерами, которое возникает, когда шина деформируется под нагрузкой. Оценка специально разработана для проверки влияния сопротивления качению шин и других факторов. Они проверили разницу в сопротивлении качению при использовании 10 различных внутренних камер из ТПУ, латекса и бутила в сочетании с 25-миллиметровыми внешними камерами Континентальный ГП5000 СТР, а также разницу в дополнительных сравнениях с бескамерными шинами.
Вывод заключается в том, что обнаружено, что сопротивление качению увеличивается на 0,2-3,8 Вт при использовании камер по сравнению с использованием бескамерных шин. Латексные камеры оказывают наименьшее влияние на сопротивление качению, а производительность большинства камер из ТПУ превосходит производительность бутиловых камер. Окончательный вывод заключается в том, что бескамерная шина имеет самую высокую эффективность езды. Если вы хотите использовать камеру, используйте невакуумную версию клинчерной шины ГП5000. Эта версия быстрее, легче и дешевле.
Трубчатые шины по сути то же самое, что и клинчерные шины, но трубчатые шины дороже, а их сопротивление качению может быть сопоставимо с сопротивлением качению клинчерных шин, использующих латексные камеры.
Хлопковые шины также помогают снизить сопротивление качению. Тип и количество используемого клея, а также продолжительность высыхания клея, все это будет влиять на результаты. Поэтому нельзя сделать однозначный вывод из сравнительных испытаний.
Вообще говоря, разница в сопротивлении качению между бескамерными и латексными или ТПУ камерами очень мала. Вы можете выбирать в соответствии со своими предпочтениями. Кроме того, бескамерная шина обеспечивает дополнительную защиту от проколов. Наличие жидкости для саморегидратации позволяет вам ехать домой, даже если шина в большинстве случаев проколота.
Как сопротивление качению зависит от ширины шины?
Зарубежные СМИ провели сравнительный тест двух версий Пирелли P Ноль Раса ТЛР (26 мм и 30 мм) с разной шириной, чтобы оценить, быстрее ли более широкие шины. Результат: это зависит от обстоятельств.
На крытых роликах, когда две шины работают при одинаковом давлении, 30-миллиметровой шине требуется меньше мощности для поддержания одинаковой скорости. Это происходит потому, что при одинаковом давлении более широкие шины имеют относительно меньшую деформацию из-за их более широких и коротких контактных поверхностей. Когда фактическое давление в шинах регулируется до требуемого уровня, более узкая шина более эффективна. Теоретически, если вы можете идеально отрегулировать давление в шинах для каждой ширины, чтобы поддерживать одинаковую контактную поверхность, сопротивление качению должно быть одинаковым.
Однако в реальной езде, на хороших дорожных условиях, широкие шины не медленнее узких, а на неровных дорогах, требующих податливости и сцепления, широкие шины быстрее. На таких дорожных условиях они могут обеспечить большую амортизацию и большую площадь поворотной поверхности. Вот почему многие элитные гравийные велосипедисты выбирают сверхширокие шины для участия в гонках повышенной сложности по бездорожью, таких как Несвязанный.
Поэтому вам следует выбирать размер шин в зависимости от рельефа местности, по которой вы едете, и цели вашей поездки.
Важно ли сопротивление качению для горных и гравийных велосипедов?
Короткий ответ: важно, но не так важно, как для дорожного автомобиля. Для многих горных и гравийных гонщиков сопротивление качению может не быть главным приоритетом. Шины с меньшим сопротивлением качению, то есть более легкие или тонкие, могут быть более склонны к разрывам, что не стоит того, чтобы идти на компромисс для гонок на выносливость или сложных трасс.
Область, где горные велосипедисты могут быть готовы пожертвовать некоторым сцеплением в обмен на меньшее сопротивление качению, — это гонки XC. В таких гонках преимуществом является быстрый обгон. Конечно, маршрут не может быть слишком сложным, и то же самое касается гравия.
Поэтому для большинства горных и гравийных велосипедов сцепление и устойчивость к проколам важнее, чем низкое сопротивление качению.
В области автотранспортных средств стандарт ИОС установил единый метод измерения сопротивления качению. Стандарт для испытания сопротивления качению велосипедов определяется испытателями. Конечно, опытные испытатели также предоставляют наиболее полные и последовательные методы испытаний.
Окончательный вывод заключается в том, что существуют компромиссы между сопротивлением качению и другими факторами, такими как сопротивление воздуха, долговечность и сцепление. Принимая решение о том, какой тип шин использовать, при каких обстоятельствах и при каком давлении в шинах, вам нужно идти на компромиссы.
