Felge postaju sve deblje, što se čini kontraintuitivnim za njihovu bržu, pa što se događa?
Logika sugerira da ako želite da nešto brzo reže kroz zrak, učinite to tankim i oštrim – poput Concordea. Imao je oblik strelice dok su drugi putnički zrakoplovi bili okruglasti, i kao rezultat toga mogao je preletjeti Atlantik za manje od tri sata. Otprilike isto razmišljanje bilo je u ranim generacijama aero kotača s dubokim presjekom: tanki, duboki V-sječci suženi do oštrog ruba, što je ostavljalo dojam reženja kroz zrak s maksimalnom učinkovitošću. Imalo je intuitivnog smisla, ali vremena su se promijenila.
Najsavremeniji dizajn kotača sada je, dobro, manje oštar i više tup. Rubovi su omekšani, a naplatci prošireni do te mjere da nam sada govore da su debeli, zaobljeni profili naplataka najbolji oblik za zaštitu od vjetra za svestrane performanse. Pa što se dogodilo?
Hed vjetrovi
Izvorni zagovornik šireg oblika naplatka bio je Hed Wheels, a njegov utemeljitelj, pokojni Steve Hed, vodio je većinu razmišljanja 1980-ih. Kad je Hed sredinom 2000-ih lansirao svoje debele, širokoprofilirane kotače od aluminijske legure Ardennes, preporučujući da se uparuju s gumama od 25 mm umjesto sveprisutnih 23 mm, mnogi su izrazili nevjericu da bi to moglo biti brže postavljanje. U to su vrijeme tehnički detalji bili nedorečeni. Činilo se kao da Hed traži bolju stabilnost guma za veću kontrolu u zavojima, zajedno sa smanjenjem mogućnosti priklještenja na neravnim terenima, no početno istraživanje iz 80-ih također je pokazalo da širi naplatci mogu biti aerodinamički brži. Zatim, kada je Hed patent objavljen 2009. godine, otvorila su se vrata za val inovacija.
Michael Hall, direktor naprednog razvoja u proizvođaču kotača Zipp, kaže: 'Godinama je industrija ganjala ukupnu učinkovitost otpora [najbrži rezultati u testiranju u zračnom tunelu] s malo pažnje na to koliko dobro te komponente rade na pod- optimalni dani u stvarnom svijetu. U stvarnom svijetu, jahači se moraju nositi sa svime što njihova okolina baca na njih. Za naše kotače Firecrest, lansirane 2010., promijenili smo fokus i rezultirajući proizvodi nastojali su biti stabilniji i predvidljiviji u bilo kojem smjeru vjetra od onih naših prethodnih generacija.’
Kevin Quan, direktor inženjeringa u tvrtki Knight Composites, ulazi u detalje: 'Način na koji dizajniramo je od zadnjeg ruba, što znači stražnja polovica kotača.' To bi moglo zvučati kontraintuitivno s obzirom na to da je guma i vodeći rub naplatka koji prvi udara u vjetar, ali Quan kaže: 'Naše istraživanje pokazuje da kada vjetar udari u gumu pod kutom skretanja [bilo koji kut osim ravnog] ona će se odvojiti [izgubiti svoj glatki protok preko ruba], tako da aerodinamični oblik na prednjem dijelu ruba ne čini mnogo – gotovo uvijek je u zastoju.' Drugim riječima, nema smisla davati prednost aerodinamičkom obliku na prednjem dijelu.
Aero pogodnosti
Da bismo razumjeli kako širi rub može poboljšati aerodinamiku, a ne povećati otpor, moramo uzeti u obzir činjenicu da se zrak u kojem se vozimo ne ponaša na dosljedan način. Čak i za mirnog dana, zrak je uskovitlana, složena zbrka. Ono što je aerodinamička znanost shvatila jest da se optimalna dinamika fluida – način na koji zrak stupa u interakciju s oblicima i površinskim teksturama s kojima dolazi u kontakt – svodi na smanjenje trenja.
Kada je riječ o protoku zraka, postoje tri široke kategorije. Prva kategorija je 'laminarni' protok zraka. Ovo je najpoželjnije stanje za niske gubitke trenja, a odnosi se na kretanje zraka u glatkim, ravnim ili zakrivljenim linijama. Kada naiđe na objekt koji se kreće, laminarni protok zraka se odvaja, klizi oko objekta, a zatim nastavlja svoj protok na drugoj strani uz minimalan napor.
Drugo stanje je 'turbulentno'. Kao što ime sugerira, odnosi se na mutni zrak koji je daleko od glatkog strujanja, iako u sebi može imati elemente i "laminarnog" i "zaustavljenog" zraka. Razlozi za turbulencije mogu biti mnogi: možda je vjetrovit dan, ili pomno slijedite drugog vozača, ili pored vas prolaze automobili i kamioni. Ovi neoptimalni uvjeti ponekad se nazivaju 'prljavim' zrakom i to je najčešće stanje u kojem se vozimo.
Treći uvjet je 'zastoj'. Tada zrak više ne struji, već se vrtloži u različitim smjerovima odjednom. Ovo stanje uzrokuje najveću količinu trenja i kao takvo ima najveći učinak na usporavanje vozača.
Sve ovo znači da, iako je sjajno imati kombinaciju kotača i gume koja dobro funkcionira u laminarnom protoku, dok idete frontalno u zračnom tunelu, ono što je od veće koristi u scenarijima stvarnog svijeta su kotači i gume koji dobro funkcioniraju u turbulentnom zraku. Najuspješniji moderni dizajni zapravo imaju za cilj uzeti zrak koji je turbulentan i smanjiti njegov otpor – očistiti prljavi zrak. Ovo je jedan od razloga zašto se tanki, oštri naplatci kotača zamjenjuju širim, zaobljenijim naplatcima – novi dizajn jednostavno je brži u probijanju neurednog zraka s kojim se vozači susreću na većini stvarnih vožnji. Ali postoji još jedan glavni razlog zašto naplatci postaju širi, a to je otpor kotrljanja.
Kontaktirajte sport
Prelazak na šire naplatke djelomično je rezultat istovremenog prelaska na šire gume. Dok su gume od 23 mm bile norma, sve više vozača i proizvođača odlučuje se za gume od 25 mm, a povremeno i šire.
‘Continentalovo istraživanje pokazuje da guma od 25c ima 10-15% manji otpor kotrljanja od gume od 23c,’ kaže Quan. 'Continental je pokazao da ako imate veću gumu kontaktna površina, umjesto da raste, postaje kraća, ali šira, tako da stvarna površina na cesti ostaje ista pri istim pritiscima.'
Ovo je potkrijepljeno nalazima proizvođača guma Schwalbe. Voditelj proizvoda Marcus Hachmeyer kaže: 'Ako usporedite gume različitih širina, ali identičnih specifikacija - iste smjese, profila i tlaka napuhavanja - u smislu otpora kotrljanja, šire su brže. Ako zamislite da su vaš bicikl i vozač parkirani na staklenoj ploči i da gledate ispod gdje se guma susreće sa staklom, vidjeli biste dva jasno različita oblika. Na uskoj gumi oblik bi bio dug i tanak, ovalni. Na široj gumi to bi kontaktno mjesto bilo kraće i deblje, više kruga, i na taj način se manje niti koje čine bočnu stijenku i pomažu stvoriti otpor kotrljanja koristi u bilo kojem trenutku, a trenje je manje.'
To je sve jako dobro, ali zašto jednostavno ne ugradite šire gume na uske naplatke? Kada je obruč uzak, guma ima oblik 'žarulje' kada se gleda iz profila - stisnuta na mjestu gdje se zakači za obruč, a izbočena od obruča. Sa širim unutarnjim rubom, guma više ima oblik obrnutog slova 'U', što pomaže u stvaranju zaobljenijeg kontakta s cestom i posljedično manjeg otpora kotrljanja.
Unutarnja širina obruča cestovnih kotača – udaljenost između dvije kukaste prirubnice koje prianjaju na rub gume – donedavno je bila oko 14 mm. Na prvoj seriji širih naplataka taj je prostor narastao na oko 16 mm, a sada ih proizvođači ponovno šire. Bontragerov najnoviji asortiman Aeolus TLR D3, koji je lansiran ranije ove godine, proširio je tu širinu u odnosu na prethodni D3 na 17.5 mm do masivnih 19,5 mm, što je značajno povećanje u postocima. Međutim, riječ upozorenja dolazi od Michela Letheneta iz proizvođača kotača Mavic. „U idealnom slučaju oba elementa [guma i naplatak] trebaju biti dizajnirani tako da se savršeno podudaraju kako bi se poboljšao sustav. Ako nije, nema smisla s rastućom inercijom, rotirajućom težinom i zračnim otporom koristiti samo širu gumu. Osim toga, tu je i sigurnosni aspekt o kojem treba razmišljati ako uzmete u obzir suprotan scenarij – uska guma na pretjerano širokom naplatku. To može predstavljati veliki rizik da guma ne nasjedne ispravno i potencijalno se ispuha.’
Sigurnost s nečim vitalnim kao što su gume je najvažnija, a Quan dodaje: 'Trenutno 17-18 mm [unutarnja širina naplatka], čini se dobro, ali bilo što šire, recimo do 20 mm, i ulazimo u ne istraženo područje. Trenutačno nismo primijetili nikakve štetne učinke, ali to još nije stvarno viđeno u mainstreamu.’
Handleov Mesija
Samo kako bismo dokazali da su kotači možda najsloženiji problem s kojim se inženjeri moraju pozabaviti, postoji još jedno bitno razmatranje u dizajnu: rukovanje.
'To je iznimno važan čimbenik,' kaže Simon Smart, tehnički direktor Smart Aero Technology i dizajner Enve Compositesovog sustava aero kotača (Enve SES). 'Ako se vratimo sedam godina unatrag, sportaši bi dolazili u zračni tunel i identificirali bismo najbrži kotački sklop za njih. No otkrili smo da su u stvarnom svijetu kotači često bili sporiji. To nije bilo zato što je zračni tunel bio pogrešan, već jednostavno zato što vozači nisu mogli držati ravnu liniju tijekom utrke jer kotači nisu bili stabilni.’
Dio brze vožnje je sposobnost održavanja kontrole, pa ako kotaču nedostaje stabilnost pri bočnom vjetru ili turbulentnom zraku, rezultat je gubitak samopouzdanja za brzu vožnju i performanse neizbježno trpe. 'Za mene je stabilnost u vožnji bila velika stvar koja nedostaje performansama kotača i znao sam da ako uspijemo razviti stabilniji prednji kotač, čak i ako se pokaže malo sporijim u zračnom tunelu, znao sam da će biti brži u stvarnom svijetu.,' kaže Smart.'Zato sam krenuo u razvojni program s Enveom, s rukovanjem kao prioritetom broj jedan.'
Sve ovo ukazuje na činjenicu da kotač i guma moraju raditi zajedno kao cjeloviti paket za optimalno rješenje, ne samo u aerodinamici već i u stabilnosti pri brzini, predvidljivom upravljanju i nižem otporu kotrljanja. U svjetlu ovoga, hoćemo li u budućnosti vidjeti kako proizvođači kotača bliže surađuju s proizvođačima guma?
U slučaju Bontragera, oni su već jedno te isto. Ray Hanstein, Bontragerov voditelj proizvoda za kotače, kaže: 'Naši inženjeri za kotače i gume smatraju se istima. Kotači i gume toliko su isprepleteni da ne možete razviti jedan do njegovog potencijala bez intimnog razumijevanja drugoga. Ovi dečki rade u istoj prostoriji, zajedno se voze, zajedno ručaju.’ Slična je priča u Mavicu i Zippu, koji proizvode vlastite gume, kao i kotače, tako da mogu stvoriti precizno uparene proizvode. Veliko pitanje koje preostaje odgovoriti je: jesmo li dosegli vrhunac? Smart kaže: 'Dizajniranje naplataka je pravi izazov, ali uzbudljivo. U posljednjih pet godina dizajn okvira prilično se promijenio, a stvari poput dopuštanja širih guma dale su nam slobodu da istražimo još šire naplatke. Kao i kod većine stvari, postoji točka smanjenja povrata, ali mislim da još nismo dosegli vrhunac.’
U konačnici, šire gume i odgovarajući široki profili kotača put su kojim industrija ide i pravi su izbor za vozače ako želite maksimalne dobitke u uvjetima koje svi doživljavamo iz dana u dan, s predvidljivim upravljanjem kao dodatak. Znanost to podržava, pa je možda vrijeme da odbacite usko gledište i idete šire.
