34 перших побачень покришки з дорогою
Щоб полегшити хід велосипеда необов’язково змінювати раму на карбонову і вираховувати кожен грам сідла, ободів і т.п. Можна просто підібрати правильні покришки на колеса, адже протектор, тиск і ширина покришки ще й як впливають на опір Вашим зусиллям. Це довели наші велооднодумці фіни, а як вони це зробили читайте далі.
Що робить велосипедну покришку швидкою? На це запитання ми шукали відповідь у Фінляндії, а саме за 100 км від Гельсінкі, в губернії Південної Фінляндії. Там, в лабораторіях компанії Wheel Energy, знаходиться найточніша апаратура у світі для оцінки опору коченню. Тому саме тут ми вирішили протестувати 34 шини різних моделей та виробників.
Таку кількість покришок ми взяли заради чесності, щоб тестування було для науки, а не для реклами.
Теоретично…
Велосипедисту, щоб утримувати темп 40 км/год по рівній дорозі, треба виробляти енергію в 270-350 Ватт. Значна частина енергії витрачається на опір вітру. Другим, за вжитком енергії, є опір коченню. Так, наприклад, щоб витримувати середній темп 40 км/год, дві велопокришки з опором коченню кожної близько 50 Ватт разом вимагатимуть 100 Ватт. Тому недивно, що на грубій товстій старій туристичній шині Ви можете відчути себе повільним слабаком.
Також ми визначили, що на швидкість кочення м’якої широкої гуми значний вплив має малюнок протектора. Хоча до цього ми, як і більшість велосипедистів, припускали, що лише гладкі тонкі покришки матимуть найменший опір коченню. Але тест показав, що тільки одна з п’яти перших покришок, які ми тестували, була гладка, інші ж були повністю оброблені за допомогою сірки і високих температур, а також спресовані з тканиною.
Тож, якщо Ви шукаєте швидку шину, то не бійтеся вибирати більш широкі моделі та не піддавайтеся оманливості «традиційної» віри у швидкість тонких незаповнених покришок. Адже навіть наш тест показав, що найшвидшою шиною стала оброблена і наповнена герметиком — Specialized S-Works Turbo Tubeless Light.
Вражає, що виробником чотирьох з п’яти лідерів протестованих велосипедних покришок був Specialized. Але варто зауважити, що ці п’ять моделей однотипного дизайну. Всі вони схожі з 25-ти міліметровою Continental GP 4000S II з протектором Black Chili, яка свого часу була однією з найбільш продаваних у світі шин вищого класу протягом багатьох років. І цікаво те, що ця покришка була створена інженерами, які зараз час працюють в компанії Specialized.
Наша таблиця
Тут Ви можете побачити нашу класифікацію 34-ох протестованих покришок. У таблиці вказані порядковий номер, назва, тип, ширина в мм, вага в гр, щільність плетіння каркаса, яка позначається числом ниток на дюйм, внутрішнє покриття, ціна і Ватти.
Тестували ми з силою, яку вимірювали у Ваттах, якої вимагає темп 40 км/год. Показники в таблиці зазначені для однієї покришки, тобто, щоб дізнатися показання для двох — треба помножити на два. Звісно тільки, якщо Ви не Пітер Саган — словацький велогонщик, який вміє робити дивовижні речі на одному колесі.
Умови тестування
У лабораторії Wheel Energy є спеціальна установка, з барабаном — діаметр якого 120 см — він має змінні поверхні. Наприклад, щоб зімітувати звичайну асфальтову дорогу, вони використовують поверхню з алмазним покриттям та малюнком як на металевих сходах.
Покришки ми брали різної ширини, від 22 до 26 мм, та видів: клінчерні, трубчасті покришки (з англ. Tubular, далі за текстом — трубка) і безкамерні. При цьому для точності кожну накачали до показника тиску 116psi, додали навантаження вагою в 50 кг, а швидкість кочення — 40 км/год. Для симуляції буденного використання коліс ми використовували камери: 70 грамові Bontrager XXX Latex Tube і 95 грамові звичайні, дешевші, бутилові камери. Безкамерні велопокришки ми наповнили на 25 гр герметиком Bontrager TLR.
Стандартні клінчерні покришки ми ставили на обода Mavic Ksyrium Super Light, а безкамерні — на Fulcrum Racing 1 wheels.
Wheel Energy мають чіткий протокол калібрування, за яким вони обіцяють забезпечувати точність показань з максимальним відхиленням в +/- 0,15 Ватт. У цей процес входить запуск апаратури за 12 годин до початку випробувань, доставка барабана і стабілізація температури повітря в приміщенні за стандартом. Також лаборанти проводять три тести для вимірювання показників з контрольними покришками, для перевірки правильності роботи техніки. Зрештою, кожна покришка пробігає на барабані по 10 хвилин, перед тим як лаборанти починають знімати показання (ці 10 хвилин потрібні для того, щоб шина прогрілася, сіла на обід і була в робочому стані). Тому процедура калібрування передбачає максимальну швидкість тестування — 2 покришки на годину.
Зрідко бувають випадки, коли Wheel Energy знаходять між показаннями тестів двох різних покришок однієї моделі різницю 0.1 або 0.2 Ватта. Виходячи з цього, для точності показника, ми вирішили тестувати дві покришки однієї моделі і визначати середній показник двох випробувань. Тому на одну модель у нас йшла година.
Значення складу покришки
Склад шини — це неточна наука змішування різних органічних полімерів та неорганічних складових. Та все настільки невизначено через те, що компанії, які виробляють покришки, дбають, щоб формула їх складу залишалася в таємниці.
Не секрет, що один з варіантів зниження середнього показника витрат бензину в автомобілях — це використання коліс з гарним накатом. Зрозуміло також і те, що виробники покришок працюють над тим, щоб автомобілісти купували саме їх шини. Для цього вони вводять до складу шин більший відсоток синтетичних складових, таких як кремній, адже він знижує показник опору кочення, але при цьому не впливає на зчеплення з дорожнім покриттям. Плюс кремнія і в тому, що він знижує в покришці внутрішнє тертя. Це пояснюється тим, що для зміни форми гуми теж потрібні витрати енергії, адже спочатку потрібна енергія для того, щоб деформувати гуму, а після для того, щоб назад повернути їй попередній вигляд. До речі саме цим пояснюється ефект згасаючих стрибків гумового м’яча.
Крива гістерезису
Розглянемо графік. На ньому проілюстровано співвідношення складу покришки і сили, яка впливає на неї, як під час звичайного її використання. Під час зростання навантаження нова покришка зазвичай не поспішає реагувати і лише в певний момент вона прогинається під впливом сили. Коли вантаж прибирають з шини, вона за своєю природою повертає колишню форму.
Така затримка в реакції на зовнішній вплив називається гістерезис (запізнювання), у зв’язку, з чим графік виглядає як на малюнку ↓. Величина витраченої енергії дорівнює ділянці в центрі «петлі гістерезису». Чим швидше склад покришки, тим ця ділянка петлі менша. Чим менша петля, тим швидше велопокришка.
Яку роль зіграв складу шини у випробуванні?
Це добре видно на прикладі двох покришок, які лідирують, за іронією долі, вони обидві одного бренду. Наш срібний призер — 24-ох мм Specialized Turbo Cotton — під час випробування постійно показував похибку в округленні, але дивлячись на показник лідера таблиці, його похибка не грала ніякої ролі, адже лідер — 26-и мм S-Works Turbo Tubeless Light — в будь-якому випадку був на 3 Ватти швидше.
Turbo Cotton — це комбінація складових частин покришки та її виконання. Specialized, у графі складу, пише Gripton, але що це за комбінація складників — невідомо. Зазвичай склад матеріалу покришки залежить від моделі та мети її застосування. Turbo Cotton — це єдина покришка на вершині таблиці з шириною менше 25-ти мм. Щоб бути найшвидшою (тобто мати найменший центр петлі гістерезису) Gripton розміщують в центрі протектора. А до складу плечової зони входять полімерні компоненти з великим показником гістерезису, щоб зберігати зчеплення навіть з вологою дорогою.
Латексна обробка еластичного та необробленого бавовняного каркаса покришки з щільністю 320-TPI гарантує низький гістерезис. Каркас з нейлону або поліестеру, оброблений під високою температурою, має більший гістерезис, а отже, і більш високі витрати енергії.
Так що Turbo Cotton — це найшвидша клінчерна покришка нашого тесту, і до того ж вона може похвалитися відмінним зчепленням плечової зони. Адже навіщо взагалі швидкість, якщо не можеш її контролювати !?
Що ж з приводу 26-ти мм S-Works Turbo Tubeless Light, то її складові це: легка боковина з обробленого нейлону з щільністю 180-TPI і гріптоновим протектором, який має низький показник опору кочення. Все це, ще й на додачу до нульового тертя, адже немає внутрішньої камери, і допомогло зайняти найвищу позицію в таблиці класифікації.
Варто зауважити, що першими продуктами, які виробляла компанія Specialized, були саме покришки, і зараз, протягом декількох років, компанія вклала значні інвестиції в поліпшення ряду моделей. Додатково Specialized найняли двох німецьких інженерів — Вольфа Ворма Вальді дослідника і розробника шин і Вольфганга Аренца фахівця зі складу гуми — котрі раніше працювали на німецьку компанію Continental.
«Зона протектора — це місце, де покришка отримує найбільш виразну деформацію» — говорить Ворм Вальді. «Якраз там і проявляється опір коченню. Тому ця зона нас цікавить під час роботи над складом гуми».
Гнучкий каркас зменшує опір коченню, але не компенсує поганий склад
Всі шини мають кілька шарів ниток, які утримують частини покришки разом. Два шари ниток, які лежать поперек — вважаються одним шаром. Каркас шини має свою щільність, яка вимірюється в TPI (threads per inch — пер. Ниток на дюйм) на шар.
Однак, порівнювання TPI це не просто порівняння кількості ниток. Хоча первинно і повинно було бути таким, але в Continental вважають інакше, що утруднює порівняння TPI їх покришок і покришок інших виробників. Щоб порахувати TPI покришок, у Continental нитки всіх шарів одного аркуша сумують. Приміром, каркас шини GP 4000S II, в якій за стандартним підрахунком 165-TPI, в Continentalвиходить 330 TPI. Це вводить в оману і, насправді, не має сенсу, адже, очевидно, що показник таким чином зростає, а з ним і уявлення про те, що шина дуже жорстка (у таблиці ми вказували всі TPI за загальноприйнятими стандартами), адже чим більше TPI, тим менш гнучка покришка.
Та наш тест показав, що й покришки з високим TPI можуть бути швидкими. Наприклад, Turbo Cotton від Specialized з TPI 320 (показник розрахований за загальноприйнятими стандартами) і ще одна з п’ятірки лідерів — Zipp Tangente Speed - гарний тому приклад.
Незважаючи на показники, інші безкамерні шини від Vittoria, Veloflex і Challenge стоять в таблиці нижче. Чому так? Ми припускаємо, що тут все залежить від складу самої шини, який в нашому випадку поступається складу покришок вгорі таблиці. Навіть у межах однієї компанії різні моделі шин можуть мати абсолютно різні склади. Наприклад, Challenge Elite з хлопково поліестерною боковиною і щільністю в 265-TPI не така гнучка як Challenge Criterium з щільністю 320-TPI з бавовни, а на додачу ще й потребує енергії на 4 вата більше, хоча ширина в них однакова. В цьому випадку поясненням може бути лише склад шини.
Трубка не обов’язково має більш низький опір коченню
Якщо відверто, ми очікували, що покришки трубки матимуть низький опір коченню, оскільки у них немає всередині камери, яка зазвичай тертям з покришкою піднімає показник опору коченню. І з одного боку ми були праві, адже лідер таблиці — покришка трубка. Проте в цілому наше випробування показало, що трубки і клінчерні шини мають приблизно однаковий показник опору коченню, за винятком ідеальної поверхні, по якій ми запускали колеса, але таку поверхню навіть не відворити в реальних умовах.
По нерівній поверхні, де ймовірність проколоти колесо підвищується, трубка — це досить привабливий варіант, особливо, коли вона наповнена герметиком, хоча й так вона поступається по швидкості. Приміром, 25-ти мм клінчерна Schwalbe ONE з латексної камерою має, по суті, такий самий опір коченню, як і 25-ти мм трубка Schwalbe ONE. Це пояснюється тим, що у трубки повинні бути більш товсті стінки каркаса, щоб тримати тиск повітря. А тому й вага в них приблизно така ж, як і у клінчерних шин з камерою.
Співвідношення: тиск/швидкість
Багато велосипедистів зациклюються на тиску повітря в колесі. Але, як виявилось, для покришок високої якості це насправді не варте. Адже низькоякісний каркас буде гальмувати в будь-якому випадку, незалежно від правильності тиску в шині. Плюс низького тиску в покришці в тому, що вона стає м’якішою і поглинає нерівності дорожнього покриття. Хоча при цьому доволі низький тиск від 109 до 73 psi поглинає додатково ще й по 5 Ватт енергії на кожну покришку.
В принципі все логічно, адже чим менше тиск в шині, тим менше вона накачана і тим більша ділянка протектора торкається дороги. Для доказу цього твердження хлопці з Wheel Energy випробували покришку з параметрами 700х23, яку накачали до 112 psi і навантажили вагою в
50 кг: за цих умов покришка залишила слід довжиною в 75 мм. Слід тієї ж шини в таких самих умовах, тільки з тиском 84 psi був довший на 7 мм, відповідно — 82 мм.
Варто пам’ятати також і про внутрішнє тертя з камерою, яке збільшується з втратою пружності покришки. Тому швидкість потребує високого тиску в колесах. Wheel Energy також провели експеримент на гладкому барабані з 22 мм трековою безкамеркою, яку поступово накачували — від 101 psi до 203 psi. Як результат, поступове зростання тиску збивало показник опору кочення, що додатково підтвердило вплив високого тиску на швидкість покришки.
На барабані з грубою поверхнею покришка з більш низьким тиском показала себе краще, адже низький тиск — це більш м’яка шина, відповідно вона з’їдає нерівності дороги. Власне це схоже на суперечку про ресори, де підвіска робить автомобіль швидше на нерівній дорозі, адже, чим менший опір горбкам, тим менше енергії витрачається на утримання швидкості.
Та який тиск все ж кращий для поверхності, по якій Ви плануєте їхати? Це залежить від типу покришки, на якій Ви збираєтеся їхати. Так, клінчерна необроблена з грубим протектором буде м’якше, ніж тонка жорстка трубка.
Ширше = швидше?
Однією з причин опору коченню в покришці є також внутрішнє тертя матеріалів і нерівності дороги, які порушують рівновагу велосипеда і велосипедиста.
Коли справа доходить до внутрішнього тертя, то у широких покришок контакт поверхонь коротше, що, в результаті, менше впливає на деформацію. За однакового тиску, зона контакту залежить також і від ваги навантаження на велосипед. При стабільних показниках тиску в колесах і ваги навантаження на велосипед, зона контакту буде така сама. Більш широка і коротка зона контакту, яка не має особливо помітної деформації по вертикалі, означає, що внутрішнє тертя і гістерезис цієї шини незначні.
Широка шина зроблена з таких самих матеріалів, що і вузька, покаже рівень кочення по грубій дорозі вище, навіть, незважаючи на її більшу вагу. Це можна пояснити тим, що в широкій покришці менший показник внутрішнього тертя і широка покришка краще амортизує нерівності дороги, про що ми вже говорили вище.
Латексні камери швидше, ніж бутилові
Шина Challenge Elite 25 мм була єдиною, з якою ми провели випробування з камерами двох видів — латексною та бутиловою. Тест показав, що колесо з латексною камерою потребував на 1.3 Ватта менше енергії, ніж з бутиловою (латексна — 41.1 ват, бутилова — 42.4 Ватта). На гладкому барабані різниця була ще більш відчутна — на цілих 3 вати на користь латексної камери (латексна — 27.8 Ватта, бутилова — 31.0 ват).
Ми припускаємо, що латексна камера показала кращий результат, бо вона більш легка, еластична і щільніше прилягає до каркаса покришки, ніж груба бутилова.
Підіб’ємо підсумки
Якщо Ви хочете надійності — широкі безкамерки з герметиком для Вас. Якщо ж проколи для Вас не проблема і Ви не потребуєте надшвидкостей і головних болей з приводу тиску в колесах, то клінчерні покришки зі спрямованим малюнком протектора — те, що Вам потрібно.
Леннард Зінн
Переклад з англ. Валерії Думанецької
Джерело: http://velonews.competitor.com/
Декілька слів від veliki.ua
Тест довів, що які б показники виробники не вкладали в покришку, лише досвід покаже Вам, яка покришка справді варта уваги і для якого типу поїздок вона краще підходить. Але, щоб підібрати якісну покришку за приємну ціну, необов’язково обкатувати всі відомі покришки. Просто читайте наші матеріали на сайті veliki.ua і, якщо з’являться питання, то телефонуйте або заходьте до нас в гості на Дегтярівську, 51В, де консультанти із задоволенням поділяться своїми знаннями та досвідом 😉