Узкие покрышки или широкие? Давление высокое или низкое? Протектор «агрессивный» или слабовыраженный? Что же на самом деле делает вас быстрее? Проект bikelifeforms.ru перевел на русский язык для любителей велосипедов статью из немецкого журнала «Mountain Bike».
Около 350 тестов общей протяжённостью 150 км, включавших 8,5 км набора высоты длительностью более 16 часов. Такие испытания требуют немало сил. И зачем это было сделано? Очень просто: в интересах науки.

 

Для своей выпускной диссертации в Немецком физическом образовательном колледже (Кёльн) Peter Nilges (Петер Нильгес, Питер Нильджес) исследовал вопрос сопротивления качению. Как только стала развиваться спортивная дисциплина маунтинбайка, возникли горячие споры о важности выбора модели покрышки, её ширины и давления, так как возможная экономия затрачиваемой энергии была значительна. И как показывает исследование Peter Nilges, сопротивление при езде по пересечённой местности может отнимать до 50% общей энергии велосипедиста, затрачиваемой им на движение. Поэтому так важен вопрос, какие же характеристики покрышки позволяют снизить это сопротивление и привести к более быстрой езде.

Рисунок протектора крупный редкий или низкий гладкий?
Пятно касания узкое или широкое?
Давление высокое или низкое?

Мнения, конечно же, разделились. С одной стороны, многие гонщики кросс-кантри и марафонов по-прежнему «обувают» резину шириной 1,7″ и накачивают давление до 4 bar (около 57 PSI), что зачастую приводит к потере достаточной степени контакта с поверхностью на неровных спусках. С другой — немало ездоков пришли к выводу, что идеальными для них качествами обладают широкие покрышки, накачанные до небольшого давления. Но кто из них прав? До сих пор все ответы на подобные вопросы были чистой воды спекуляцией и высказыванием лишь собственного мнения, основанного на индивидуальных ощущениях. До настоящего момента не было экспериментально полученных данных по этому вопросу применительно к покрышкам для маунтинбайка.

Обратите, наконец, внимание на предоставленные ниже материалы, на основе которых вы можете принять решение, какую покрышку и с какими характеристиками вам надо выбрать для достижения наилучших результатов путём сведения к минимуму сопротивления качению.

 

Peter Nilges измерял сопротивление в разных условиях. В этом конкурсе участвовали три разных покрышки Schwalbe (Fast Fred, Racing Ralph и Albert brothers) трёх разных размеров и с четырьмя уровнями давления (1,5, 2, 3 и 4 bar — около 21, 28, 43 и 57 PSI соответственно). Тестовый полигон — участок апхила (подъема) 460 м длиной, с тремя идущими параллельно видами покрытия: дорожный асфальт, гравийная дорожка и покрытое травой поле. Затраченная энергия измерялась системой SRM. Скорость была выбрана в районе 9,5 км/ч, чтобы ликвидировать возможные ошибки, вносимые сопротивлением воздуха. Также была введена компенсирующая величина, учитывающая разный вес используемых покрышек. Для получения эталонных данных фирма Bohle (владелец торговой марки и производитель покрышек Schwalbe) измерила сопротивления на тестовом стенде. В основном данные, полученные по завершению полевых экспериментов, совпали с лабораторными.

 

Результаты не дают никаких поводов для разночтений. Как и ожидалось, наибольшее сопротивление имеет колесо при езде по неровной травянистой поверхности (например, поле или луг), затем идут гравий и обычная асфальтовая автодорога. Покрышки Albert brothers, обладая наиболее высоким и «грубым» протектором, «катили» хуже остальных на любом покрытии. Что достаточно интересно, покрытые ярко выраженными выступами Racing Ralph было легче раскрутить на дороге, чем полуслики Fast Fred; на пересечённой местности картина меняется на противоположную. Объяснение этому явлению может быть найдено в структуре корда и гибкости стенок покрышки (т.н. Evolution design). Выступы Racing Ralph заметно проминаются внутрь при качении, а по центру покрышки они стоят достаточно близко друг к другу, так что при проминании они начинают образовывать почти непрерывную полосу резины, касающуюся земли. Это позволяет покрышке катиться по ровной поверхности незаметно, в отличие от других, более «агрессивных» видов протектора, где между выступами имеются большие расстояния, и в каждом таком проёме колесо чуть-чуть «проваливается» лишь для того, чтобы через мгновение «забраться» на следующий выступ. В то же время степень неровности покрытия играет бóльшую роль, чем форма корда в покрышке. Чем тоньше стенка полуслика, тем легче покрышке адаптироваться к неровностям.

Какую роль играет ширина покрышки?

В тесте участвовали покрышки от 2″ до 2,4″, то есть 50-62 мм. Результаты могут не понравиться любителям узкой «резины». В то время как на асфальтовом покрытии разница между ними была невелика, на пересечённой местности широкая покрышка начинает заметно выигрывать. И чем менее ровная под ней поверхность, тем больше этот выигрыш, как показывают результаты, полученные на травяном покрытии. Взгляд на пятно контакта двух покрышек разной ширины приводит к выводу, что пятна эти почти одинаковы по площади, но разные по своей форме. Пятно широкой покрышки, естественно, шире, но короче, и в этом вся соль. Это значит, что замедляющий качение рычаг, сопротивление которого колесу надо преодолеть, также короче. К тому же, широкие покрышки обладают чуть большим диаметром, что также улучшает качение.

 

Данные рассматриваемого эксперимента по давлению говорят о вполне революционных выводах. На асфальте подход «чем больше, тем лучше» по-прежнему применим, о чём и говорит многолетняя практика дорожных гонок. Хорошо накаченное колесо даёт хорошее ускорение. До настоящего времени большинство гонщиков кросс-кантри также придерживались этой стратегии, переняв её без каких-либо изменений в свою сферу интересов.
Неверное решение! Как только вы съезжаете с дороги, сброс давления не только более-менее сохраняет сопротивление качению на прежнем уровне, как утверждают некоторые, но зачастую и уменьшает этот показатель! Это справедливо даже для покрытий с мелким гравием, и чем ухабистей становится путь, тем больше ощущается этот эффект, как показывают тестовые заезды по траве. Уменьшая давление с 4 до 1,5 bar (с 57 до 21 PSI), ездок может сэкономить около 20 W! Основная причина тому — непостоянство поверхности. Каждая кочка или ямка съедает немного той энергии, которая тратится на поступательное движение для подъёма велосипеда по этому короткому склону. Это эквивалентно небольшому участку апхила, на преодоление которого тратятся силы. Колесо с меньшим давлением легче приспосабливается к неровностям. В результате велосипеду и ездоку необходимо подниматься на меньшую высоту, и делать это с меньшей частотой. Сопротивление уменьшается, на движение затрачивается меньше энергии.
Исследование демонстрирует тот факт, что, применяя эти новые знания, в среднем можно сэкономить до 50 W (!!!) при условии одинаковых маршрутов и скорости. Это разница между ездой на покрышках 2,4″ с давлением 1,5 bar (21 PSI) и 2,1″ с давлением 4 bar (57 PSI). Таким образом, в условиях реальной гонки правильно подобранная и накаченная покрышка даёт преимущество, измеряемое в минутах и метрах, а в результате влияет на место на пьедестале.

 

Что же всё это означает на практике? Только велосипедисты, ездящие преимущественно по дорогам с твёрдым покрытием, должны сильно накачивать свои колёса. И даже здесь увеличение давления выше определённого показателя уже не даёт выигрыша в «накате», в то время как комфорт субъективно начинает снижаться.

Лучшим протектором для автодорог следует признать гладкую резину либо продольный рисунок с близко расположенными друг к другу выступами. Даже если ширина на накат не влияет, из-за более высокого показателя «отработки» дорожных неровностей ездок должен отдать предпочтение более широкой покрышке.

Любой, кто хочет повысить свою скорость прохождения неровных участков трасс, должен снизить давление в колёсах. Чем более ухабистая дорога, тем сильнее ощущается рост скорости. В дополнение к этому повышаются сцепление с трассой и комфортность езды. Из-за тонкости своих стенок и общей гибкости полуслики являются лучшим начальным вариантом для уменьшения сопротивления качению при езде по пересечённой местности. Однако, при снижении давления в камерах растёт риск возникновения прокола. Сцепление полусликов с покрытием также не такое хорошее, как часто требуется. Поэтому ответом на вопрос, какая ширина резины лучше всех для кросс-кантри, является «широкая покрышка», причём как для улучшения сцепления, так и для уменьшения риска прокола.
Для гонок кросс-кантри и марафонов, которые лишь в небольшой степени включают в себя участки твёрдой поверхности, рекомендуется выбирать широкие покрышки и небольшое давление в камерах. Самым переоценённым фактором здесь является часто упоминаемый всеми дополнительный вес крупной резины. Для того чтобы раскрутить пару покрышек весом в 500 гр с 0 до 25 км/ч за 4 сек, требуется выдать дополнительной энергии всего на 4,2 W больше, чем с более лёгкой покрышкой. А вот экономия от такой толстой резины на травяном покрытии составляет уже 15,5 W, и это лишь на скорости 9,5 км/ч! Более того, снижение сопротивления качению даёт продолжительный эффект, в то время как лёгкость покрышки имеет значение лишь при ускорениях.

Какая велопокрышка лучше катит — широкая или узкая?

Если вы хотите ехать быстрее, для экономии энергии берите широкую покрышку. Общий вес велосипеда и гонщика сплющивает покрышку в точке соприкосновения с землёй (это называется «пятно контакта»). Узкие покрышки деформируются больше. Принимая давление в камерах одинаковым, площадь пятна контакта в зависимости от ширины покрышки не меняется. Однако меняется его форма. Пятно широкой покрышки становится шире, но короче, что уменьшает рычаг. Чем меньше рычаг в процессе качения, тем меньше сопротивление для более широкой покрышки.

 

Результаты исследования:
Сопротивление качению на травяном покрытии выше примерно в 6 раз по сравнению с асфальтом. Покрышка Albert brothers со своим наиболее выраженным протектором имеет наибольшее сопротивление на любом покрытии.
Сопротивление при движении по пересечённой местности уменьшается с ростом ширины резины, и уменьшается значительно. К примеру, на траве широкая покрышка требует на 15,41 W меньше энергии, чем её более узкий эквивалент.
На ухабистой грунтовой дороге уменьшение давления ведёт к снижению сопротивления. На травяном поле, например, сброс давления с 4 до 1,5 bar (с 57 до 21 PSI) приводит к экономии 18 W энергии.
На одной и той же трассе и при одинаковой скорости самая широкая покрышка при давлении 1,5 bar (21 PSI) экономит аж 50 W по сравнению с узкой резиной с давлением 4 bar (57 PSI).
До предела накаченная камера и узкая покрышка ушли в историю.
«Толстая» резина и малое давление — вот что ускоряет!

Тест-драйв велосипедной резины

Покрышка Albert brother
100%-ная покрышка для настоящего бездорожья с агрессивным протектором. Ширина от 2,1″ до 2,35″.
Покрышка Racing Ralph
Высокий проектор и мягкий корд для кросс-кантри и марафонов. Для несложных сухих трасс. Ширина от 2,1″ до 2,4″.
Покрышка Fast Fred
Очень лёгкий и гибкий полуслик для сухих покрытий. Ширина от 2,0″ до 2,35″.

 

Те люди, кто до сих пор предпочитает узкую резину с большим давлением (более 3 bar, или 43 PSI), понимают всё неправильно. Научное исследование несомненно доказало: кто стремится к скорости, тот должен пересесть на широкие покрышки с малым давлением в них. Узкие покрышки-«лезвия» шириной 1,7″, накаченные до 4 bar (57 PSI), могут получить выигрыш в скорости на ровном асфальте, ровном искусственном покрытии. В даунхилле это — гарантированная потеря управляемости. В двух словах: покрышки для кросс-кантри должны быть самыми широкими из возможных (учитывая ограничения рамы и вилки) и накачены до минимально необходимого давления (защита от проколов!). После этого колёса будут крутиться с наименьшим сопротивлением, вы будете получать дополнительный комфорт от езды и, что самое важное, безопасность.

Сколько атмосфер надо накачивать в велосипедную шину?

Асфальт
Высокое 4 bar. Не важно, выпуклый ли рисунок протектора (центральная дорожка или близко стоящие выступы).
Трава

Очень низкое 1,5 bar. Широкая (60-62 мм / 2,3″-2,4″). Гибкие стенки (полуслик).

Гравий

Низкое 2 bar. Широкая (60-62 мм / 2,3″-2,4″). Гибкие стенки (полуслик).

Грязь

Cреднее 2,8 bar. Не шире 2,0″. Гибкие стенки, злой протектор.

 

Трудно найти оптимальное минимальное давление для езды по пересечённой местности, так как это зависит от многих других, не рассмотренных в этом исследовании факторов: вес велосипедиста, состояние покрытия, ширина обода, в конце концов, стиль управления велосипедом. Всё это также должно приниматься во внимание при принятии решения о выборе покрышки и приведении её в необходимое для соревнования состояние.