Pierwszy z serii o tym, jak w Alone in Drag dobieramy sprzęt na podstawie danych, nie domysłów.
Zanim doszliśmy do szczegółów doboru głębokości profilu felgi, przetestowaliśmy w tunelu dziesiątki obręczy i wyłoniliśmy najszybsze aerodynamicznie kształty. Dopiero z tym fundamentem mogliśmy zadać właściwe pytanie, na które odpowiadamy tutaj: skoro kształt jest już wybrany, ile milimetrów: 60 czy 50, z przodu i z tyłu?
W kolejnych częściach tej serii pokażemy, jak doszliśmy do samego kształtu obręczy, jak ważyliśmy masę względem aerodynamiki i czym nasza konstrukcja różni się od innych. Tutaj skupiamy się na jednej konkretnej decyzji.
Przez wieki ewolucji zostaliśmy jako ludzie zaprogramowani, by szukać symetrii. Symetryczne twarze podświadomie kojarzymy ze zdrowiem i dobrymi genami; regularne struktury, takie jak plaster miodu, odbieramy jako mocne i niezawodne. To jednak nie jest opowieść o postrzeganiu i przekonaniach, lecz o inżynierii i decyzjach opartych na danych.
SaBRe VI.V od początku miał być prawdziwie uniwersalnym zestawem kół. Wytrzymałym, aby na nim trenować, i szybkim na płaskim, krętym i pofałdowanym terenie typowym dla triathlonu i wyścigów szosowych. Za trwałość i łatwość serwisu odpowiadają sprawdzone szprychy Pillar Wing 20 z łatwym dostępem do zewnętrznych nypli oraz piasty Soul-Kozak z opatentowanym mechanizmem zapadkowym M-netic. Co z osiągami wyścigowymi, spytasz? Zacznijmy od podstawowych parametrów koła i krótkiego opisu, jak wpływają na jazdę.
| Wielkość | Co opisuje |
|---|---|
| Masa (kg) | wielkość fizyczna wpływająca na siłę grawitacji |
| Moment bezwładności (kg·m²) | miara oporu ciała wobec zmian ruchu obrotowego |
| CdA (m²) | iloczyn współczynnika oporu aerodynamicznego i powierzchni czołowej, wpływający na siły aerodynamiczne działające na ciało |
Tabela 1. Podstawowe składniki osiągów koła.
Dzięki testom głębokości i profilu obręczy (więcej o tym w osobnym wpisie) ustaliliśmy, że głębokość 50–60 mm to aerodynamiczny złoty środek dla kół typu all-round. Zostały nam więc cztery możliwe konfiguracje przedniej i tylnej obręczy: 50/50, 60/60, 60/50 i 50/60. Jak zdecydować, która wypadnie najlepiej? Kolejne dobre pytanie i cieszę się, że je zadałeś. Z pomocą przychodzą wymienione wyżej parametry koła.
Masa
Oczywisty punkt wyjścia to różnica masy obręczy między 50 a 60 mm, w naszym przypadku 50 g na obręcz. Druga, drobna różnica bierze się z krótszych (a więc lżejszych) szprych dla obręczy 60 mm, co daje 2 g oszczędności na koło. Stąd cztery opcje:
| Głębokość obręczy przód/tył (mm) | Różnica masy (g) |
|---|---|
| 50/50 | — |
| 60/50 | +48 |
| 50/60 | +48 |
| 60/60 | +96 |
Tabela 2. Różnica masy dla wariantów zestawu.
Moment bezwładności
Im dalej masa znajduje się od osi obrotu, tym większy jej opór wobec zmian prędkości obrotowej. Mówiąc prościej: im więcej masy umieścisz daleko od piasty, tym trudniej przyspieszyć na wyjściu z zakrętu. To drugi składnik osiągów, który przemawia za płytszą obręczą.
| Głębokość obręczy przód/tył (mm) | Różnica momentu bezwładności (kg·m²) |
|---|---|
| 50/50 | — |
| 60/50 | 0,0045 |
| 50/60 | 0,0045 |
| 60/60 | 0,0090 |
Tabela 3. Różnica momentu bezwładności dla wariantów zestawu.
CdA
Jeśli czytasz to nadal, jest spora szansa, że CdA nie jest Ci obce. To miara tego, jak opływowy jest obiekt w danych warunkach wiatru. W zależności od prędkości wiatru i kierunku, z którego na ciebie oddziałuje (względny kąt wiatru, yaw), koła o różnych profilach będą stawiały zróżnicowany opór. Im niższe CdA, tym mniej mocy potrzebujesz, by utrzymać daną prędkość, albo tym większą prędkość osiągniesz przy stałej mocy. Na danych z tunelu poniżej (Wykres 1) widać dwie rzeczy: 50/50 to najwolniejsza opcja, a w zestawach mieszanych układ głębokości przód–tył naprawdę ma znaczenie.
Wykres 1. CdA w funkcji yaw dla czterech konfiguracji głębokości obręczy przy 40 i 45 km/h.
Od danych do osiągów na wyścigu
Jak przełożyć wszystkie te zmierzone różnice na realne zyski w wyścigu? Nie ma lepszego sposobu niż wziąć dane z prawdziwego wyścigu i zasymulować wynik dla czterech wariantów doboru kół.
Do testu sięgnęliśmy po plik z prawdziwego wyścigu, szybkiego i płaskiego wyścigu szosowego: 39,7 km aktywnej jazdy w nieco poniżej 55 minut, przy średniej 43 km/h i 325 W (358 W mocy znormalizowanej). Dokładnie taki dzień, do jakiego stworzono SaBRe VI.V.
Zamiast zgadywać, przepuściliśmy całą jazdę przez model analizujący równanie ruchu w kolarstwie, sekunda po sekundzie. Z rzeczywistej prędkości i kierunku zawodnika odtworzyliśmy wiatr pozorny i jego kąt w każdej chwili, odczytaliśmy odpowiadające mu CdA wprost z krzywych z tunelu, a potem po prostu zmienialiśmy koła pod zawodnikiem, przy stałej mocy i pogodzie.
Przyjmując 50/50 za punkt odniesienia, oto co każdy zestaw faktycznie zyskał na pełnym dystansie:
| Głębokość obręczy przód/tył (mm) | Zaoszczędzona energia (kJ) | Oszczędność mocy aero (W) | Równoważny czas jazdy bez pedałowania (s) |
|---|---|---|---|
| 50/50 | — | — | — |
| 60/50 | 10,5 | 3,2 | 32 |
| 50/60 | 2,1 | 0,6 | 6 |
| 60/60 | 9,2 | 2,8 | 28 |
Tabela 4. Zysk osiągów na wyścigu względem 50/50.
Liczby układają się w spójną historię. Wyróżnia się 60/50, oszczędzając 10,5 kJ pracy na całym wyścigu. To równe 3,2 W, albo, bardziej namacalnie, tyle, ile dałyby 32 sekundy jazdy bez pedałowania, podczas gdy wszyscy wokół wciąż kręcą. Co może zaskoczyć: 60/50 bije nawet pełną głębokość 60/60. Skoro przez większość wyścigu wiatr wieje w poprzek roweru, płytsza, 50-milimetrowa tylna obręcz nie powoduje wzrostu oporu aerodynamicznego, a głębszy tył dokłada tylko masy. Więc nawet oddając 50/50 kilka gramów i niższy moment bezwładności (oba uwzględniliśmy wyżej), 60/50 po cichu zamienia boczny wiatr tego dnia w darmową prędkość.
A co z podjazdami?
Wyścig szosowy rzadko jest całkiem płaski. Przecież na podjeździe lżejsze 50/50 musi wygrać, prawda? To uczciwe pytanie, a szczera odpowiedź brzmi: „to zależy".
Aerodynamiczna przewaga głębokiego przodu topnieje, gdy zwalniasz. Opór rośnie z sześcianem prędkości, więc na stromej rampie przy niskich prędkościach wpływ aerodynamiki jest znikomy, a każdy gram, który wciągasz pod górę, ciąży niczym tona. Nachylenie graniczne, naniesione względem mocy w W/kg generowanej przez zawodnika, wyznacza punkt, w którym wybór między lżejszym a bardziej aerodynamicznym zestawem przestaje robić różnicę. Na Wykresie 2 widać, przy jakim nachyleniu i danej mocy w W/kg każdy z zestawów byłby optymalny.
Wykres 2. Najszybszy zestaw kół w zależności od mocy zawodnika i nachylenia, przy bezwietrznej pogodzie.
60/50 zagarnia pofałdowany środek, gdzie rozgrywa się większość wyścigów; pełne 60/60 ma przewagę tylko w idealnie płaskim terenie, a 50/50 wychodzi na prowadzenie dopiero na stromych, długich podjazdach. Dla koła, które ma robić wszystko, panowanie nad środkiem wykresu to dokładnie to, czego chcesz.
Wiatr przesuwa próg
A ten próg nie jest stały. Przesuwa się wraz z wiatrem.
Wykres 3. Nachylenie, przy którym 50/50 wyprzedza 60/50, w zależności od kąta yaw wiatru pozornego.
Przy zupełnie bezwietrznej pogodzie nasz zawodnik potrzebowałby długiego podjazdu rzędu 4%, zanim lżejszy zestaw zacząłby się opłacać. Dorzuć choćby łagodny boczny wiatr, a ten próg przesuwa się za 6, 7, a nawet 8%, bo ten sam wiatr, który dał 60/50 przewagę na płaskim, utrzymuje ją także pod górę.
Co ładnie zamyka koło. Na płaskim, na pofałdowanym terenie i na wszystkich podjazdach poza najbardziej stromymi przy bezwietrznej pogodzie dane wciąż prowadzą do tej samej odpowiedzi. I nie jest to ta symetryczna. Nie zadowalaj się opcją 50/50, jeśli masz dostęp do 60/50.
