Presiunea din roți – știința din spatele noilor tendințe la șosea

Jim Gourley de la trstriathlon.com a discutat cu Josh Poertner, specialist în domeniu, despre relația dintre performanță și presiunea din roți și noile direcții de cercetare și dezvoltare în domeniu.

Anvelopele nu sunt apreciate la adevărata lor valoare în competiții. Producătorii depun eforturi imense și alocă mult timp cercetării și dezvoltării anvelopelor perfecte pentru orice condiții. Dar dacă ar fi să analizăm bicicletele concurenților la cursele de amatori din weekend putem să observăm că foarte puțini folosesc anvelope speciale de competiție. Cea mai mare parte dintre ei au roți de competiție. Unii au un set ușor pentru cursele pe dealuri și unul aerodinamic pentru cele pe plat. Majoritatea acestor roți costă peste 1000 Euro setul. Dar aproape nimeni nu e dispus să cheltuie 200 euro pentru un set de anvelope de competiție și folosesc ce au pe acasă.

Nefolosirea unor anvelope performante duce la scăderea considerabilă a performanțelor. Dar chiar și cei ce își umflă roțile cu gaze rare nu profită de cele mai multe ori de unele considerente care le-ar aduce un mare avantaj. Joshua Poertner e foarte interesat de subiect și după ce a reinventat practic roata de bicicletă și-a concentrat atenția să inventeze pompe mai bune pentru a umfla anvelopele de pe acele roți. La fel cu lățimea jantei și adânciturile de pe roțile Zipp la crearea cărora a contribuit, detalii mărunte ca presiunea în roți și tipurile de suprafețe de rulare au devenit pentru el o obsesie.

”Pentru mine, totul a început când testam roțile Zipp 303 pentru Paris-Roubaix. Am crezut că avem un produs extraordinar în primul an, dar am ajuns să avem roți care au cedat în cursă datorită variatelor presiuni la care au fost umflate și a cicliștilor masivi ce au folosit anvelope de 24 mm în locul celor recomandate de 27 mm… a fost o zi grea. Mulți au zis că am oferit roțile pentru publicitate și pe unii i-a costat cursa…”

Triști dar nu distruși, Poertner și echipa Zipp au petrecut anul următor reproiectând 303 pentru a-i salva renumele. O parte din proces a inclus teste pe teren pe cele mai dificile pavate, împreună cu Fabian Cancellara. Pe lângă faptul că au reușit să aducă roțile la forma perfectă (Spartacus câștigând cu ele cursa anul următor), echipa Zipp a făcut câteva descoperiri extraordinare despre influența presiunii din roți asupra performanței.

”Am descoperit că el mergea cel mai repede când am redus presiunea în jurul valorii de 60 psi. Practic, cu cât mergeam mai jos, cu atât mergea mai repede până a rupt roțile. Am descoperit de asemenea că pompele din mașina tehnică a echipei aveau erori de măsură de până la 12 psi între ele, deci a fost nevoie să lucrăm până în cel mai mic detaliu pentru a optimiza viteza și presiunea”. Poertner a fost fascinat, dar dorința de a face un nou mare pas în proiectarea aerodinamică l-a făcut să continue cu îndârjire.

Lucrurile s-au schimbat când Poertner a părăsit Zipp în 2013 pentru a cumpăra compania Silca. Fără a mai fi preocupat de subiecte ce țin de rezistența roților, acesta a putut să revină la întrebările ce l-au provocat, apărute după testele pe pavate.

O ocazie deosebită să răspundă întrebărilor a venit anul trecut când Universitatea Butler a început să repare o stradă în campus în apropierea sediului Silca din Indianapolis. ”Aceștia au folosit o mașină care rădea asfaltul vechi și crea o suprafață perfectă cu șanțuri de 8 mm. Nu puteau să existe condiții mai bune de test.” Apoi universitatea a reasfaltat zona, iar Poertner a putut să testeze performanța anvelopelor umflate la diverse presiuni în condiții relativ controlate.

El a descoperit că pe asfaltul proaspăt turnat și compactat, presiunea ideală pentru un sportiv de 75 kg este de 110 psi. Sub această valoare performanțele scad. Acest lucru nu e surprinzător pentru cei ce au studiat rezistența de rulare a anvelopelor. Mulți cunosc graficul de variație a coeficientului de rezistență la rulare (Crr) în funcție de presiunea din roți. Producătorii au spus de ani buni că peste un anumit nivel, creșterea presiunii nu mai ajută. În testele de laborator pe role s-a dovedit doar că nu există creșteri în performanță la mărirea presiunii peste o anumită limită. Poertner și alții (în cazul graficului de mai sus Tom Anhalt) au descoperit că de fapt lucrurile se agravează de la o presiune încolo și au lansat avertismentul de a nu supra-umfla anvelopele. Diferența evidentă între testele de laborator și cele de pe șosea este că rolele din laborator sunt din oțel fin în timp ce șoseaua are o textură de formă variată. Este clară că apare și alt fenomen în afară de rezistența de rulare. Anhalt a denumit presiunea de unde performanța scade ”presiunea de rupere – breakpoint pressure”.

Momentan, Poertner a denumit fenomenul ”impedanță”, dar recunoaște că nu e cel mai potrivit termen. Duce însă la o bună aproximare a ceea ce se întâmplă pe teren mai dur. O comparație bună e să ne gândim că fiecare pietricică și șanț din șosea este un mic munte sau o vale. Anvelopa trebuie să facă față la toate schimbările de altitudine. O anvelopă întărită de presiunea prea mare va trebui să urce și să coboare fiecare denivelare mică întâlnită. O anvelopă mai moale se va mula și va trece peste denivlări ca și cum nu ar exista. Interesant e cât de repede apare efectul. La fel cu Cancellara peste pavate, Poertner a descoperit că presiunea cea mai rapidă pe asfalt ras este de aproximativ 65 psi, cu mult mai puțin decât e recomandat în mod tradițional, având în vedere că suprafața e mult mai puțin dură decât pavatele din cursa spre Roubaix. De fapt, după ce a stabilit comportamentul pe diferite tipuri de asfalt, a tras concluzia că aproape toți atleții amatori își umflă roțile prea tare. Poertner a oferit celor de la trstriathlon.ro primele imagini cu datele experimentale. Graficul de mai jos arată o relație clară între presiune și necesarul de putere pentru a menține o viteză constantă peste diferite tipuri de suprafețe de drum. Cu cât crește gradul de denivelare al drumului, cu atât presiunea de rupere apare mai repede, ceea ce înseamnă că presiunea optimă e mult mai mică decât crede majoritatea lumii.

”Țineți minte că 110 psi e cea mai mare presiune pe care ați vrea să o aveți în cele mai bune condiții imaginabile, cu asfalt peste care încă nu a trecut nicio mașină. Valoarea scade repede sub aceasta. Le spun tuturor și ei cred că sunt nebun. Dar apoi încearcă și ei la 90 sau chiar la 85 psi și se întorc și îmi spun că au avut rezultate mult mai bune.”

Pentru cei curioși, Poertner are acum presiunea de 70 psi în anvelope. Ideea e că dacă până acum consideram că rezistența la rulare e prima provocare în calea vitezei, există acum doi factori care ar trebui să influențeze decizia presiunii din roți. Este o competiție din care rezistența la rulare iese de obicei învinsă. Țineți minte că asfaltul prost a necesitat presiune la fel de joasă ca pavatele. ”Când am trasat graficele, am descoperit că linia ce definește relația dintre presiune și impedanță este mult mai abruptă decât cea a rezistenței la rulare, ceea ce înseamnă că veți pierde mult mai repede energie datorită impedanței decât datorită rezistenței la rulare. Rezultă că e de preferat să aveți o presiune cu 10 sau chiar 20 psi mai mică decât cea ideală decât să aveți cu 10 psi în plus.” În graficul mai jos este ilustrată această idee. Poertner a extrapolat desoperirile sale în formă grafică pentru a stabili noile reguli la pompă.

Este deci de preferat să urmăm ce ne dictează impedanța lui Poertner nu rezistența la rulare. Acest lucru are implicații importante și la alegerea anvelopei, ceea ce îl duce pe Poertner înapoi la construcțiile de roți.

”Acesta este următorul lucru la care trebuie să vă gândiți. Cu cât lățimea anvelopei crește, presiunea scade. Deci o anvelopă mai lată are o performanță mai bună la rulare.” Acest lucru duce la o nouă competiție, între rezistența la rulare și aerodinamică. Din nou, ideile tradiționale spun că din punct de vedere aerodinamic o anvelopă mai îngustă e mai bună. Din nou, acest lucru este greșit.

”Roțile și anvelopele înguste funcționează mai bine pe piste de calitate la interior. Când Bradley Wiggins a bătut recordul orei a folosit un set de roți și anvelope foarte înguste. Le-a umflat la 300 psi și a folosit argon în loc de aer pe una dintre cele mai performante suprafețe din lumea ciclismului de sală. El a rulat în condiții extrem de bune. Dar chiar și pe cele mai bune piste din ciment, anvelopele mai late încep să ruleze mai bine dar presiunea optimă se îndreaptă spre 110-120 psi pe asfalt perfect. Din nou putem vedea cât de repede scade performanța.”

Chiar dacă încă nu a procesat datele într-o formă prezentabilă publicului, descoperirile lui Poertner aduc noi întrebări la fiecare răspuns oferit. Dacă lat e mai bine, mult mai lat e mult mai bine? Și dacă lumea are nevoie de o anvelopă mai lată, avem nevoie și de o roată mai lată pe care să o montăm? Avem deci nevoie de roți mai late, furci mai late și stay-uri mai depărtate pentru a le face loc? Cine va produce toate acestea, cum vor trata proiectanții de biciclete, de roți și de anvelope aceste noi standarde?

”Este un proces nebun. Toată lumea în industria bicicletei e secretoasă. Este o parte a culturii care nu se va schimba. Vor fi deci multe discuții. Îmi amintesc când anvelopele au trecut de la 19 la 23 mm. A fost un proces gradual. Apoi au trecut de la 23 la 25 mm. Acum vedem de 28 mm. Unde se va opri? Nu știu.”

Se pare, totuși, că acesta este un nou început pentru performanța anvelopelor. Cererea determină oferta, iar cum noile biciclete și echipamente oferă câștiguri mici aerodinamice, atenția consumatorilor se va îndrepta spre zone de unde speră că va veni o îmbunătățire mai mare. După o perioadă lungă în care anvelopele nu au fost prea băgate în seamă de cicliști, acestea ar putea să reapară în centrul atenției. Discuția va fi cu siguranță una aprinsă.

”Văd discuții pe forumuri tot timpul în care lumea își exprimă opinii bazate doar pe preferințele personale. Oamenii preferă să creadă că dețin răspunsul corect și nu vor să accepte informații noi.” Poertner nu e străin de acest fenomen, el luptând în războiul aero-versus-greutate în primii ani la Zipp. Acum că datele apar la lumină, opiniile s-ar putea schimba în favoarea celor ce susțin de la început inovația. Râmămâne de văzut cum se va adapta sportul și industria la noile descoperiri și unde se va termina această direcție de dezvoltare.

Articol preluat și tradus de pe trstriathlon.com