Дөңгелектер семіріп барады, бұл олардың жылдамырақ болуына қарсы болып көрінеді, сонда не болып жатыр?
Logic бірдеңені ауада жылдам кесіп алғыңыз келсе, оны Конкорд сияқты жұқа және өткір етіп жасауға кеңес береді. Басқа жолаушылар ұшақтары пиязды болған кезде ол дарт тәрізді болды, нәтижесінде ол Атлант мұхитынан үш сағаттан аз уақыт ішінде өте алады. Ұқсас ойлар терең секциялы аэродоңғалақтардың алғашқы ұрпақтарында болды: жіңішке, терең V-тәрізді секциялар үшкір жиегіне дейін тарылды, бұл ауада максималды тиімділікпен кесілгендей әсер қалдырды. Бұл интуитивті мағынаға ие болды, бірақ уақыт өзгерді.
Дөңгелектер дизайнының ең озық қыры енді аз кесу және айқынырақ. Жиектер жұмсартылды және жиектер кеңейтілді, қазір бізге майлы, дөңгеленген жиек профильдері жан-жақты өнімділік үшін желді алдау үшін ең жақсы пішін болып табылады деп айтылды. Сонымен не болды?
Хед желдер
Кеңірек шеңбер пішінінің бастапқы жақтаушысы Хед Дөңгелектер болды, оның негізін қалаушы, марқұм Стив Хед 1980-ші жылдардағы ойдың көп бөлігін басқарды. Хед 2000-шы жылдардың ортасында кең профильді алюминий қорытпасынан жасалған Ardennes доңғалақтар жинағын іске қосқанда, оны кең таралған 23 мм емес, 25 мм шиналармен жұптастыруды ұсынған кезде, көптеген адамдар мұны тезірек орнатуға болатынына сенімсіздік білдірді. Ол кезде техникалық детальдар нобайы болатын. Хед бұрылыстарды бақылау үшін шиналардың тұрақтылығын жақсартуды, сонымен қатар өрескел рельефте тегістеу мүмкіндігін төмендететін сияқты көрінді, дегенмен 80-ші жылдардағы алғашқы зерттеулер кеңірек жиектер аэродинамикалық тұрғыдан жылдамырақ болуы мүмкін екенін көрсетті. Содан кейін, 2009 жылы Хед патенті күшіне енгенде, инновациялар толқыны үшін есік ашылды.
Майкл Холл, доңғалақ өндірушісі Zipp компаниясының жетілдірілген әзірлеу жөніндегі директоры: «Өнеркәсіп көптеген жылдар бойы бұл құрамдас бөліктердің қосалқы құрылғыларда қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін ескере отырып, жалпы кедергі тиімділігін [жел туннельдерін сынаудағы ең жылдам нәтижелер] қуып келді. оңтайлы, шынайы күндер. Шынайы әлемде шабандоздар қоршаған ортаның оларға лақтыратын барлық нәрселерімен күресуге тура келеді. 2010 жылы шығарылған Firecrest доңғалақтары үшін біз назарымызды ауыстырдық және нәтижесінде алынған өнімдер алдыңғы буындарға қарағанда желдің кез келген бағытында тұрақты және болжамды болуға ұмтылды.’
Кевин Куан, Knight Composites инженерия жөніндегі директоры толығырақ: «Біздің жобалау әдісі доңғалақтың артқы жартысын білдіреді. алдымен жел соғатын жиектің жиегі, бірақ Куан былай дейді: «Біздің зерттеуіміз жел доңғалақты иілу бұрышында соққанда [тіктен басқа кез келген бұрыштан] оның ажырап кететінін көрсетеді [жиек үстіндегі тегіс ағынын жоғалтады], сондықтан жиектің алдыңғы жағындағы аэродинамикалық пішін көп жұмыс істемейді – ол әрдайым дерлік тоқтап тұрады.' Басқаша айтқанда, алдыңғы жағындағы аэродинамикалық пішінге басымдық берудің еш мәні жоқ.
Aero артықшылықтары
Кеңірек шеңбердің кедергіні арттырмай, аэродинамиканы қалай жақсарта алатынын түсіну үшін біз мініп жатқан ауаның дәйекті түрде әрекет етпейтінін ескеруіміз керек. Тыныш күннің өзінде ауа бұралған, күрделі бейберекет. Аэродинамикалық ғылым оңтайлы сұйықтық динамикасы – ауаның пішіндермен және беттік құрылымдармен өзара әрекеттесу тәсілі – үйкелісті азайтатынын түсінді.
Ауа ағынына келетін болсақ, үш кең санат бар. Бірінші категория – «ламинарлық» ауа ағыны. Бұл төмен үйкеліс шығындары үшін ең қажет күй және ол тегіс, түзу немесе қисық сызықтармен қозғалатын ауаны білдіреді. Қозғалыстағы нысанды кездестіргенде, ламинарлы ауа ағыны бөлініп, нысанның айналасында сырғанайды, содан кейін аз әбігермен екінші жағынан ағынын жалғастырады.
Екінші күй «турбулентті». Атауынан көрініп тұрғандай, ол біркелкі ағыннан алыс, бұлыңғыр ауаны білдіреді, дегенмен оның ішінде «ламинарлық» және «тоқырау» ауа элементтері болуы мүмкін. Турбуленттілік себептері көп болуы мүмкін: мүмкін, бұл желді күн, немесе сіз басқа шабандозды мұқият қадағалайсыз немесе көліктер мен жүк көліктері өтіп бара жатыр. Бұл оңтайлы емес шарттарды кейде «лас» ауа деп атайды және бұл біз ең көп кездесетін жағдай.
Үшінші шарт «тоқтап қалды». Бұл ауа енді ағып кетпей, бірден әртүрлі бағытта құйынды. Бұл күй ең көп үйкелісті тудырады және шабандозды баяулатуға ең үлкен әсер етеді.
Мұның бәрі ламинарлық ағында жақсы жұмыс істейтін доңғалақ пен доңғалақ комбинациясы керемет болғанымен, жел туннельінде бетпе-бет келгенде, нақты сценарийлерде ненің пайдасы зор екенін білдіреді. турбулентті ауада жақсы жұмыс істейтін дөңгелектер мен шиналар болып табылады. Ең сәтті заманауи дизайн турбулентті ауаны алуға және оның кедергісін азайтуға бағытталған - лас ауаны тазарту. Бұл жұқа, өткір доңғалақ жиектерінің кеңірек, дөңгелек жиектермен ауыстырылуының себептерінің бірі - жаңа конструкциялар шабандоздар көптеген шынайы сапарларда кездесетін ластанған ауаны тезірек кеседі. Бірақ шеңберлердің кеңейе түсуінің тағы бір негізгі себебі бар, ол айналу кедергісі.
Байланыс спорты
Кеңірек доңғалақтарға ауысу ішінара кеңірек шиналарға бір мезгілде көшудің нәтижесі болып табылады. Бұрын 23 мм шиналар қалыпты болған жағдайда, көбірек шабандоздар мен өндірушілер оның орнына 25 мм, ал кейде одан да кеңірек шиналарды таңдайды.
«Continental зерттеуі 25c шинаның 23c шинаға қарағанда 10-15%-ға төмен айналу кедергісін көрсетеді», - дейді Куан. ‘Continental егер сізде үлкенірек шиналар болса, жанасу патч ұзармай, қысқарады, бірақ кеңейетінін көрсетті, сондықтан жолдағы нақты беттің ауданы бірдей қысымда өзгеріссіз қалады.'
Бұл шина өндірушісі Schwalbe тұжырымдарымен расталған. Өнім менеджері Маркус Хачмейер былай дейді: «Ені әртүрлі, бірақ сипаттамалары бірдей шиналарды салыстырсаңыз - бірдей құрамдас, профиль және толтыру қысымы - айналу кедергісі бойынша кеңірек болады. Егер сіз өзіңіздің велосипедіңіз бен шабандозыңызды әйнектің үстіне қойып, шина шыныға түйісетін жердің астынан жоғары қарап тұрғаныңызды елестетсеңіз, екі түрлі пішінді көресіз. Тар шинаның пішіні ұзын және жұқа, сопақша болады. Кеңірек шинада бұл түйіспелі патч қысқарақ және майлырақ, шеңбер тәрізді болады және осылайша бүйір қабырғаны құрайтын және айналу кедергісін жасауға көмектесетін жіптер кез келген сәтте пайдаланылады және үйкеліс азырақ болады.'
Бәрі жақсы, бірақ неге кеңірек шиналарды тар шеңберлерге сыйғызбасқа? Жиек тар болған кезде, шиналар профильде қараған кезде «шам шамы» пішінін құрайды – ол жиекке ілулі тұрған жерінде қысылып қалады және жиектен алшақ орналасқан. Кеңірек ішкі жиегі бар шинаның төңкерілген «U» пішіні көбірек болады, бұл жолды дөңгелектеуге және айналу кедергісін азайтуға көмектеседі.
Жол дөңгелегі жиектерінің ішкі ені – шинаның моншақтарын орналастыратын екі ілмектік фланец арасындағы қашықтық – соңғы уақытқа дейін шамамен 14 мм болды. Кеңірек жиектердің бірінші кесіндісінде бұл кеңістік 16 мм-ге дейін өсті, енді өндірушілер оларды қайтадан кеңейтеді. Bontrager компаниясының осы жылдың басында шығарылған соңғы Aeolus TLR D3 диапазоны бұл енін бұрынғы D3-тен 17-ге кеңейтті.5 мм-ден 19,5 мм-ге дейін, пайыздық көрсеткіште айтарлықтай өсу. Ескерту сөзі Mavic доңғалақ өндірушісі Мишель Летенеттен келеді. Жүйені жақсарту үшін екі элементтің де [шина мен шеңбердің] бір-біріне сәйкес келуі керек. Әйтпесе, кеңірек шинаны пайдалану үшін өсетін инерция, айналмалы салмақ және аэродромның мағынасы жоқ. Сонымен қатар, егер сіз қарама-қарсы сценарийді қарастырсаңыз, ойланатын қауіпсіздік аспектісі бар - тым кең шеңберде қолданылатын тар шиналар. Бұл шинаның дұрыс отырмай, жарылып кету қаупі жоғары болуы мүмкін.’
Шиналар сияқты өмірлік маңызды нәрсенің қауіпсіздігі өте маңызды және Куан былай деп қосты: «Қазіргі уақытта 17-18 мм [ішкі жиек төсенішінің ені] жақсы сияқты, бірақ кеңірек, айталық, 20 мм-ге дейін және біз кірісіп жатырмыз. зерттелмеген аумақ. Қазіргі уақытта біз ешқандай жағымсыз әсерлерді байқаған жоқпыз, бірақ ол әлі негізгі ағымда байқалған жоқ.’
Тұтқаның Мәсіх
Дөңгелектер инженерлер шешетін ең күрделі мәселе екенін дәлелдеу үшін, дизайн қысқашасында тағы бір маңызды мәселе бар: өңдеу.
«Бұл өте маңызды фактор», - дейді Саймон Смарт, Smart Aero Technology техникалық директоры және Enve Composites аэродөңгелектер жүйесінің (Enve SES) дизайнері. «Егер жеті жыл артқа оралсақ, спортшылар жел туннельіне келеді және біз олар үшін ең жылдам дөңгелекті анықтайтын едік. Бірақ біз нақты әлемде жиі дөңгелектер баяу болатынын байқадық. Бұл жел туннельінің дұрыс еместігінен емес, шабандоздардың жарыс кезінде түзу сызықты ұстай алмауынан болды, себебі дөңгелектер тұрақты емес.'
Жылдам жүрудің бір бөлігі - басқаруды сақтай білу, сондықтан егер дөңгелектің көлденең соққанда немесе турбулентті ауада тұрақтылығы болмаса, нәтиже жылдам жүруге деген сенімділікті жоғалтады және өнімділік сөзсіз төмендейді. «Мен үшін мінудің тұрақтылығы доңғалақ өнімділігінде жетіспейтін ең үлкен нәрсе болды, мен егер біз тұрақтырақ алдыңғы доңғалақ жасай алатын болсақ, жел туннельінде сәл баяу болса да, мен оның нақты әлемде жылдамырақ болатынын білдім., - дейді Смарт.‘Сондықтан мен Enve компаниясымен өңдеу бағдарламасын бірінші орынға қойдым.’
Мұның бәрі доңғалақ пен шинаның тек аэродинамикада ғана емес, сонымен қатар жылдамдықтағы тұрақтылықта, болжамды өңдеуде және төмен айналу кедергісінде оңтайлы шешім үшін толық пакет ретінде бірге жұмыс істеуі керек екенін көрсетеді. Осыны ескере отырып, біз доңғалақ өндірушілерінің болашақта шина өндірушілерімен тығыз жұмыс істейтінін көреміз бе?
Бонтрагер жағдайында олар қазірдің өзінде бір және бірдей. Рэй Ханштейн, Bontrager компаниясының доңғалақ өнімдерінің менеджері: «Біздің доңғалақтар мен шиналар инженерлері бірдей деп саналады. Дөңгелектер мен шиналар бір-бірімен тығыз байланысты болғандықтан, екіншісін терең түсінбей, оның әлеуетін дамыта алмайсыз. Бұл жігіттер бір бөлмеде жұмыс істейді, бірге мінеді, түскі асты бірге ішеді.' Бұл Mavic және Zipp компанияларындағы ұқсас оқиға, олар өздерінің шиналары мен дөңгелектерін жасайды, сондықтан дәл жұптастырылған өнімдерді жасай алады. Жауап беретін үлкен сұрақ: біз шыңға жеттік пе? Смарт былай дейді: «Жөңеллерді жобалау өте қиын, бірақ қызықты. Соңғы бес жылда жақтау конструкциялары біршама өзгерді және бұл кеңірек шиналарды шығаруға мүмкіндік беру сияқты нәрселер бізге кеңірек жиектерді зерттеуге еркіндік берді. Көптеген нәрселер сияқты, табыстың азаюы мүмкін, бірақ мен әлі шыңға жеткен жоқпыз деп ойлаймын.'
Сайып келгенде, кеңірек шиналар және сәйкесінше кең дөңгелек профильдері - бұл саланың бағыты, және егер сіз жүктеп алу үшін болжамды өңдеу арқылы біз күнделікті бастан өткеретін жағдайларда максималды пайда алғыңыз келсе, шабандоздар үшін дұрыс таңдау. Ғылым мұны растайды, сондықтан тар көзқарасты қабылдамай, кеңірек болатын кез келді.
