ขอบล้อเริ่มอ้วนขึ้น ซึ่งดูเหมือนจะขัดกับการทำให้เร็วขึ้น เกิดอะไรขึ้น
ลอจิกแนะนำว่าหากคุณต้องการบางสิ่งที่ผ่ากลางอากาศอย่างรวดเร็ว คุณก็ทำให้มันบางและคมเหมือนคองคอร์ด มันมีรูปร่างเหมือนลูกดอก ขณะที่เครื่องบินโดยสารลำอื่นๆ มีลักษณะเป็นกระเปาะ และด้วยเหตุนี้ จึงสามารถข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกได้ภายในเวลาไม่ถึงสามชั่วโมง ความคิดแบบเดียวกันนี้เกิดขึ้นในรุ่นก่อนๆ ของล้อ aero ส่วนลึก: ส่วน V ที่บางและลึกเรียวลงไปจนถึงขอบที่แหลม ซึ่งให้ความรู้สึกเหมือนการผ่ากลางอากาศอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด มันสมเหตุสมผลแล้ว แต่เวลาเปลี่ยนไป
การออกแบบวงล้อที่ล้ำสมัยในตอนนี้คือการตัดน้อยลงและทื่อมากขึ้น ขอบถูกปรับให้นิ่มลงและขอบล้อกว้างขึ้นจนถึงระดับที่เราทราบมาว่าขอบล้อที่มีไขมันและโค้งมนเป็นรูปทรงที่ป้องกันลมได้ดีที่สุดเพื่อประสิทธิภาพรอบด้าน เกิดอะไรขึ้น?
ลมพัด
ต้นกำเนิดของรูปทรงขอบล้อที่กว้างขึ้นคือ Hed Wheels โดยมี Steve Hed ผู้ก่อตั้งบริษัทผู้ล่วงลับไปแล้ว ซึ่งขับเคลื่อนความคิดส่วนใหญ่ในช่วงทศวรรษ 1980 เมื่อ Hed เปิดตัวชุดล้อ Ardennes อะลูมิเนียมอัลลอยโปรไฟล์กว้างที่อ้วนท้วนในช่วงกลางปี 2000 โดยแนะนำให้จับคู่กับยางขนาด 25 มม. แทนยางขนาด 23 มม. ที่แพร่หลาย หลายคนแสดงความไม่เชื่อว่านี่อาจเป็นการตั้งค่าที่เร็วกว่า ในขณะนั้น รายละเอียดทางเทคนิคยังไม่ชัดเจน ดูเหมือนว่า Hed กำลังมองหาความเสถียรของยางที่ดีกว่าสำหรับการควบคุมการเข้าโค้งที่มากขึ้น พร้อมกับลดโอกาสที่ยางจะแบนราบบนภูมิประเทศที่ขรุขระ แต่การวิจัยเบื้องต้นในยุค 80 ยังแสดงให้เห็นว่าขอบล้อที่กว้างกว่านั้นสามารถเร่งความเร็วตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้ จากนั้นเมื่อสิทธิบัตร Hed ขึ้นในปี 2009 ประตูก็เปิดออกสำหรับคลื่นแห่งนวัตกรรม
Michael Hall ผู้อำนวยการฝ่ายพัฒนาขั้นสูงของผู้ผลิตล้อ Zipp กล่าวว่า "หลายปีที่ผ่านมาอุตสาหกรรมไล่ตามประสิทธิภาพการลากโดยรวม [ผลลัพธ์ที่เร็วที่สุดในการทดสอบอุโมงค์ลม] โดยไม่สนใจว่าส่วนประกอบเหล่านั้นทำงานได้ดีเพียงใดใน sub- วันที่ดีที่สุดในโลกแห่งความเป็นจริงในโลกแห่งความเป็นจริง นักบิดต้องรับมือกับทุกสิ่งที่สิ่งแวดล้อมส่งเข้ามา สำหรับล้อ Firecrest ของเราซึ่งเปิดตัวในปี 2010 เราได้เปลี่ยนจุดโฟกัสและผลลัพธ์ที่ได้ก็พยายามที่จะมีเสถียรภาพมากขึ้นและคาดการณ์ได้ในทุกทิศทางของลมมากกว่ารุ่นก่อนๆ’
Kevin Quan ผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรมของ Knight Composites ให้รายละเอียดเพิ่มเติมว่า 'วิธีที่เราออกแบบมาจากขอบท้ายซึ่งหมายถึงครึ่งหลังของล้อ' นั่นอาจฟังดูขัดกับสัญชาตญาณเนื่องจากเป็นยางและตัวนำ ขอบของขอบล้อที่กระทบลมก่อน แต่ Quan กล่าวว่า 'การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าเมื่อลมกระทบยางในมุมที่หันเห [มุมใด ๆ ที่ไม่ใช่ตรง] มันจะหลุดออก [สูญเสียการไหลเรียบของมันเหนือขอบ] ดังนั้นรูปทรงแอโรไดนามิกที่ด้านหน้าของขอบล้อจึงไม่ได้ช่วยอะไรมากนัก เกือบจะจนตรอกแล้ว' กล่าวอีกนัยหนึ่ง การจัดลำดับความสำคัญของรูปทรงแอโรไดนามิกที่ด้านหน้าไม่มีประโยชน์
ประโยชน์ของแอร์โร
เพื่อทำความเข้าใจว่าขอบล้อที่กว้างขึ้นสามารถปรับปรุงแอโรไดนามิกมากกว่าการเพิ่มแรงต้านได้อย่างไร เราต้องพิจารณาว่าอากาศที่เราขี่อยู่นั้นไม่สอดคล้องกันแม้แต่ในวันที่สงบ อากาศก็ยังหมุนวนและยุ่งเหยิงซับซ้อน สิ่งที่วิทยาศาสตร์แอโรไดนามิกได้ตระหนักคือไดนามิกของไหลที่เหมาะสมที่สุด – วิธีที่อากาศโต้ตอบกับรูปร่างและพื้นผิวที่สัมผัส – ลดลงเพื่อลดแรงเสียดทาน
เมื่อพูดถึงกระแสลม มีสามประเภทกว้างๆ ประเภทแรกคือการไหลเวียนของอากาศแบบ 'ราบเรียบ' นี่เป็นสถานะที่ต้องการมากที่สุดสำหรับการสูญเสียความเสียดทานต่ำ และหมายถึงอากาศที่เคลื่อนที่เป็นเส้นเรียบ ตรง หรือโค้ง เมื่อสัมผัสกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ กระแสลมลามินาร์จะแยกออกจากกัน เลื่อนไปรอบ ๆ วัตถุ แล้วกลับมาไหลเวียนอีกครั้งในอีกด้านหนึ่งด้วยความยุ่งยากน้อยที่สุด
สถานะที่สองคือ 'ปั่นป่วน' ตามชื่อที่แนะนำ มันหมายถึงอากาศที่ยุ่งเหยิงซึ่งอยู่ห่างไกลจากการไหลที่ราบรื่น แม้ว่าจะมีองค์ประกอบของอากาศทั้งแบบ 'ลามินาร์' และ 'แผงลอย' อยู่ภายใน สาเหตุของความปั่นป่วนอาจมีได้หลายประการ: อาจเป็นวันที่ลมแรง หรือคุณกำลังติดตามผู้ขับขี่คนอื่นอย่างใกล้ชิด หรือมีรถยนต์และรถบรรทุกผ่านไปมาสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยเหล่านี้บางครั้งเรียกว่าอากาศ 'สกปรก' และเป็นสภาวะปกติที่เราขี่เข้าไป
เงื่อนไขที่สามคือ 'จนตรอก' นี่คือช่วงเวลาที่อากาศไม่ไหลอีกต่อไป แต่จะหมุนไปในทิศทางที่ต่างกันในคราวเดียว สถานะนี้ทำให้เกิดแรงเสียดทานมากที่สุดและมีผลมากที่สุดในการทำให้ผู้ขับขี่ช้าลง
สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไร การมีล้อและยางรวมกันนั้นทำงานได้ดีในการไหลลื่น เมื่อคุณเผชิญหน้าในอุโมงค์ลม สิ่งที่มีประโยชน์มากกว่าในสถานการณ์จริง คือล้อและยางที่ทำงานได้ดีในอากาศที่ปั่นป่วน การออกแบบที่ทันสมัยที่สุดที่ประสบความสำเร็จนั้น ตั้งใจที่จะรับอากาศที่ปั่นป่วนและลดแรงต้าน - เพื่อทำความสะอาดอากาศที่สกปรก นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ว่าทำไมขอบล้อที่บางและคมจึงถูกแทนที่ด้วยขอบที่กว้างและกลมขึ้น การออกแบบใหม่นี้ทำได้เร็วกว่าในการตัดผ่านอากาศที่ยุ่งเหยิงที่นักขี่พบเจอในการขับขี่ในโลกแห่งความเป็นจริง แต่มีเหตุผลสำคัญอีกประการหนึ่งที่ทำให้ขอบล้อกว้างขึ้น นั่นคือการต้านทานการหมุน
ติดต่อกีฬา
การเปลี่ยนไปใช้ขอบล้อที่กว้างขึ้นนั้นส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนไปใช้ยางที่กว้างขึ้น เมื่อก่อนยาง 23 มม. เป็นมาตรฐาน ผู้ขับขี่และผู้ผลิตจำนวนมากขึ้นเลือกใช้ยาง 25 มม. แทน และบางครั้งก็กว้างกว่านั้นอีก
‘การวิจัยของคอนติเนนตัลแสดงให้เห็นว่ายาง 25c มีความต้านทานการหมุนน้อยกว่ายาง 23c 10-15%” Quan กล่าว 'คอนติเนนทอลแสดงให้เห็นว่าถ้าคุณมียางขนาดใหญ่ หน้าสัมผัสแทนยางจะยาวขึ้น แต่จะสั้นลงแต่กว้างขึ้น ดังนั้น พื้นที่ผิวจริงบนถนนจึงยังคงความกดดันเท่าเดิม'
สิ่งนี้ได้รับการสนับสนุนจากการค้นพบของผู้ผลิตยางรถยนต์ Schwalbe Marcus Hachmeyer ผู้จัดการผลิตภัณฑ์กล่าวว่า 'หากคุณเปรียบเทียบยางที่มีความกว้างต่างกัน แต่มีข้อกำหนดเหมือนกัน - สารประกอบ โปรไฟล์ และความดันลมยางเหมือนกัน - ในแง่ของความต้านทานการหมุนที่กว้างขึ้นจะเร็วกว่า หากคุณนึกภาพจักรยานและผู้ขับขี่ของคุณจอดอยู่บนแผ่นกระจก และคุณกำลังมองขึ้นไปจากด้านล่างตรงจุดที่ยางมาบรรจบกับกระจก คุณจะเห็นรูปทรงที่แตกต่างกันสองแบบอย่างชัดเจนบนยางแคบ รูปร่างจะยาวและบาง เป็นวงรี บนยางที่กว้างขึ้นซึ่งหน้าสัมผัสจะสั้นลงและอ้วนขึ้น มีลักษณะเป็นวงกลมมากขึ้น และด้วยวิธีการนั้น เกลียวที่ประกอบเป็นผนังด้านข้างน้อยลงและช่วยสร้างแรงต้านการหมุนจะถูกใช้ในช่วงเวลาใดก็ตาม และความเสียดทานก็น้อยลง'
แค่นั้นก็เรียบร้อย แต่ทำไมไม่ใส่ยางที่กว้างกว่าให้พอดีกับขอบล้อที่แคบล่ะ? เมื่อขอบล้อแคบ ยางจะมีรูปร่างเป็น "หลอดไฟ" เมื่อดูในโปรไฟล์ โดยจะหนีบตรงที่เกี่ยวเข้ากับขอบล้อ และกระเปาะออกจากขอบล้อ ด้วยขอบล้อด้านในที่กว้างขึ้น ยางจะมีรูปร่างกลับหัวเป็น 'U' ซึ่งช่วยสร้างส่วนสัมผัสที่โค้งมนกับถนน และทำให้แรงต้านการหมุนลดลงในเวลาต่อมา
ความกว้างภายในของขอบล้อถนน – ระยะห่างระหว่างหน้าแปลนตะขอสองตัวที่ยึดขอบยาง – จนกระทั่งล่าสุดอยู่ที่ประมาณ 14 มม. ในการครอบตัดครั้งแรกของขอบล้อที่กว้างขึ้น พื้นที่นั้นเพิ่มขึ้นเป็น 16 มม. และตอนนี้ผู้ผลิตก็กำลังขยายขอบล้อให้กว้างขึ้นอีกครั้ง กลุ่มผลิตภัณฑ์ Aeolus TLR D3 ล่าสุดของ Bontrager ซึ่งเปิดตัวเมื่อต้นปีนี้ ขยายความกว้างนั้นจาก D3 รุ่นก่อนหน้าที่ 175 มม. ถึง 19.5 มม. เพิ่มขึ้นอย่างมากในแง่ของเปอร์เซ็นต์ คำเตือนมาจาก Michel Lethenet จากผู้ผลิตล้อ Mavic แม้ว่า 'ทั้งองค์ประกอบ [ยางและขอบล้อ] ต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบเพื่อปรับปรุงระบบ หากไม่เป็นเช่นนั้น แรงเฉื่อยที่เพิ่มขึ้น น้ำหนักในการหมุน และแรงต้านอากาศที่เพิ่มสูงขึ้นก็ไม่มีเหตุผลที่จะใช้ยางที่กว้างกว่า นอกจากนี้ยังมีแง่มุมด้านความปลอดภัยที่ควรพิจารณาหากคุณพิจารณาสถานการณ์ที่ตรงกันข้าม – ยางแคบที่ใช้กับขอบล้อที่กว้างเกินไป ซึ่งอาจมีความเสี่ยงสูงที่ยางจะนั่งไม่ถูกต้องและอาจระเบิดได้’
ความปลอดภัยกับสิ่งที่สำคัญพอๆ กับยางเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง และ Quan เสริมว่า 'ปัจจุบัน 17-18 มม. [ความกว้างของขอบล้อด้านใน] ดูเหมือนจะใช้ได้ แต่กว้างกว่านี้ พูดได้ถึง 20 มม. และเรากำลังเข้าสู่ ดินแดนที่ไม่จดที่แผนที่ ขณะนี้ยังไม่เห็นผลกระทบใดๆ แต่ยังไม่เห็นในกระแสหลักจริงๆ’
พระเมสสิยาห์ของแฮนด์
เพียงเพื่อพิสูจน์ว่าล้ออาจเป็นปัญหาที่ซับซ้อนที่สุดสำหรับวิศวกรในการแก้ปัญหา มีการพิจารณาที่สำคัญอีกประการหนึ่งในบทสรุปการออกแบบ: การจัดการ
‘มันเป็นปัจจัยที่สำคัญอย่างมหาศาล’ Simon Smart ผู้อำนวยการด้านเทคนิคของ Smart Aero Technology และผู้ออกแบบระบบล้อ aero wheel (Enve SES) ของ Enve Composites กล่าว 'ถ้าย้อนกลับไปเมื่อ 7 ปีที่แล้ว นักกีฬาจะมาที่อุโมงค์ลมและเราจะระบุชุดล้อที่เร็วที่สุดสำหรับพวกเขา แต่เราพบว่าบ่อยครั้งในโลกแห่งความเป็นจริงล้อจะช้าลง นี่ไม่ใช่เพราะอุโมงค์ลมผิดพลาด เพียงเพราะผู้ขับขี่ไม่สามารถรักษาเส้นตรงได้เมื่อแข่งเพราะล้อขาดเสถียรภาพ’
ส่วนหนึ่งของการขับเร็วคือสามารถรักษาการควบคุมได้ ดังนั้นหากล้อขาดเสถียรภาพในการขับข้ามลมหรืออากาศที่ปั่นป่วน ผลที่ได้คือสูญเสียความมั่นใจในการขับเร็วและประสิทธิภาพการทำงานลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ 'สำหรับฉัน ความเสถียรในการขับขี่คือสิ่งสำคัญที่ขาดหายไปจากประสิทธิภาพของล้อ และฉันรู้ว่าถ้าเราสามารถพัฒนาล้อหน้าที่มีเสถียรภาพมากขึ้น ถึงแม้ว่ามันจะพิสูจน์ได้ช้ากว่าเล็กน้อยในอุโมงค์ลม ฉันก็รู้ว่าในโลกแห่งความเป็นจริงจะเร็วกว่า, ' สมาร์ทกล่าว'นั่นเป็นเหตุผลที่ฉันเริ่มดำเนินการในโครงการพัฒนากับ Enve โดยให้ความสำคัญกับการจัดการเป็นอันดับหนึ่ง'
ทั้งหมดนี้ชี้ให้เห็นถึงความจริงที่ว่าล้อและยางต้องทำงานร่วมกันเป็นชุดที่สมบูรณ์เพื่อทางออกที่ดีที่สุด ไม่เพียงแต่ในด้านแอโรไดนามิกเท่านั้น แต่ยังต้องมีเสถียรภาพที่ความเร็ว การบังคับควบคุมที่คาดการณ์ได้ และความต้านทานการหมุนต่ำ ด้วยเหตุนี้ เราจะเห็นผู้ผลิตล้อทำงานร่วมกับผู้ผลิตยางอย่างใกล้ชิดมากขึ้นในอนาคตหรือไม่
ในกรณีของ Bontrager พวกเขาเป็นหนึ่งเดียวกันอยู่แล้ว Ray Hanstein ผู้จัดการผลิตภัณฑ์ล้อของ Bontrager กล่าวว่า "วิศวกรล้อและยางของเราถือว่าเหมือนกัน ล้อและยางมีความเกี่ยวพันกันมากจนคุณไม่สามารถพัฒนาอย่างใดอย่างหนึ่งให้มีศักยภาพโดยปราศจากความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในอีกฝ่ายหนึ่ง คนเหล่านี้ทำงานอยู่ในห้องเดียวกัน ขี่ด้วยกัน รับประทานอาหารกลางวันด้วยกัน' เป็นเรื่องที่คล้ายกันที่ Mavic และ Zipp ซึ่งผลิตยางและล้อของตัวเอง ดังนั้นจึงสามารถสร้างผลิตภัณฑ์ที่จับคู่ได้อย่างแม่นยำ คำถามใหญ่ที่เหลือให้ตอบคือ: เราถึงจุดสุดยอดแล้วหรือยัง? Smart กล่าวว่า "การออกแบบขอบล้อค่อนข้างท้าทาย แต่ก็น่าตื่นเต้นในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา การออกแบบเฟรมได้เปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย และมันก็เหมือนกับการอนุญาตให้มียางที่กว้างขึ้นซึ่งทำให้เรามีอิสระในการสำรวจขอบล้อที่กว้างขึ้น เช่นเดียวกับหลายๆ อย่าง ผลตอบแทนยังมีอยู่บ้าง แต่ผมไม่คิดว่าเราจะถึงจุดสุดยอดแล้ว’
ในที่สุด ยางที่กว้างขึ้นและโปรไฟล์ล้อที่กว้างตามลำดับคือแนวทางที่อุตสาหกรรมกำลังมุ่งหน้าไป และตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับนักขี่ หากคุณต้องการได้รับผลกำไรสูงสุดในสภาพที่เราทุกคนพบเจอในแต่ละวัน ด้วยการควบคุมการบูตที่คาดการณ์ได้. วิทยาศาสตร์สนับสนุน ดังนั้นอาจถึงเวลาที่จะปฏิเสธมุมมองที่แคบและกว้างออกไป