Держаться корней…

bestdrymtbtyreshome2

Каждый выезд из дома — по городскому  асфальту или  по загородным грунтам, а уж тем более — на соревнования, представляет собой своеобразный тест-драйв. Испытание, как всего велосипеда в целом, так и его компонентов в частности. Каждый новый километр проверяет на прочность все узлы и детали. Одним из самых подверженных воздействию нагрузок узлов велосипеда является колесо и его защитный элемент, принимающий на себя большинство агрессивных контактов с окружающей средой — резиновая покрышка. Речь и пойдет сегодня о них — велосипедных шинах. Об их видах, конструкции, составе, особенностях…

Конструкция.

Конструкцию основной части любой шины, и велосипедная — не исключение, составляют каркас, корд, бортировочный трос, защитный слой и резиновый протектор.

veloshina-v-razreze

1.  Основа шины — силовой каркас, представляющий собой корд из текстильного волокна (преимущественно нейлона), изготовленного методом диагонального плетения и борта шины (покрытие корда на боковинах покрышки). Существует две разновидности бортов, зависящие от стоимости и назначения шины:
Gumwall — Тяжелый и недорогой вариант, при котором корд с низкой плотностью плетения покрыт резиновым слоем толщиной до нескольких миллиметров. Шина получается жесткая, не складывающаяся и тяжелая. Применяется для городской езды и велотуризма.
Skinwall — Нейлоновый корд высокой плотности плетения покрыт достаточно толстым слоем резины только в месте контакта с ободом ( над бортировочным тросом), а борта представляют собой тонкую резиновую пленку и на ощупь производят впечатление плотной бумаги. Такая конструкция очень легкая и позволяет сложить шину, особенно если она фолдинговая (об этом позже). Вариант дорогой, применяющийся в гоночных покрышках, когда необходима небольшая масса при достаточно невысокой прочности.

Плотность каркаса велосипедной шины указывается в EPI  (Ends Per Inch) или TPI ( Threads Per Inch), числовое значение которых показывает количество нитей на каждый дюйм площади. Плотность плетения у большинства шин для МТБ находится в диапазоне 24-67 TPI. У шоссейных этот показатель достигает и 130 TPI, а гоночных однотрубок бывает и 320 TPI.
Более дешевые шины имеют более низкую плотность плетения (что достаточно логично), а недостаточная прочность, возникающая при этом компенсируется увеличением толщины слоя резины на бортах, что, конечно же, повышает вес покрышки.

tpi-shadow-12.  Бортировочный трос ( зачастую путаемый с кордом, что в корне неверно) — хомут, предназначаемый для удержания шины на колесном ободе. Представляет собой гибкий тросик из стальной проволоки ( такие шины называют клинчерными). В складных, так называемых фолдинговых, покрышках стальная проволока заменена на жгуты из кевлара, что позволяет складывать шину ( отсюда и название) и дает выигрыш по весу до ста грамм.

Сконструированный таким образом каркас заливается компаундом (специально подобранной резиновой смесью) поверх которого накладывается протектор и производится вулканизация этого многослойного пирога.

3.  Компаунд (compound) — уникальная смесь резины с рядом других химических компонентов, из которой делаются шины — натуральным или синтетическим каучуком, наполнителями (сажа, кремний, известь), добавками, улучшающими (сера) и ускоряющими (оксид цинка) вулканизацию, смягчителями в виде масел и синтетических жиров,а так же красителями.
При изготовлении шин используются два типа каучука — так называемый, белый и черный. Черный цвет каучуку придает сажа, служащая для замедления истирания и износа покрышки.

В зависимости от компаунда покрышка будет содержать 40-60 % каучука, до 30 % наполнителей и добавок, а так же незначительного количества других специфических компонентов.

4Z8A4162

Состав резины должен удовлетворять различным требованиям, которые в большинстве своем роде несовместимы или даже противоположны — низкое сопротивление качению и хорошее сцепление с поверхностью, износостойкость и легкость, долговечность и эластичность, твердость и повышенная амортизация и так далее.

Однако, на такой покрышке пока далеко не укатишь. Резину обязательно нужно вулканизировать. При этом процессе шину помещают под горячий пресс и надувают мехами.  После  закрытия пресс-камеры шина разогревается за три минуты до ста восьмидесяти градусов, а протектор получает долгожданный объем и заданные свойства.

4.  Защита от проколов — представляет собой внутренний, интегрированный в конструкцию шины в области протектора пояс из специального высокоэластичного каучука или кевлара. Минусом дополнительного защитного слоя является увеличение веса шины и колеса в целом.

Hard-Case Lite

5. Протектор — наружная поверхность любой шины, предназначенная для сцепления с дорожным покрытием. Именно протектор в основном и определяет ее ходовые свойства. Такие как накат, износостойкость, сцепление с дорожным покрытием, шумность. Состоит протектор из беговой дорожки по центру и боковых частей. Разнообразие форм и рисунков протекторов велосипедных шин поражает воображение. на сегодняшний день у производителей существует более 1500 различных рисунков протектора и постоянно разрабатываются новые. Рисунок и высота (или глубина) протектора позволяют точно определить к какому типу велошин относится та или иная покрышка. Закономерность прослеживается однозначно — чем глубже рисунок протектора, тем выше коэффициент сцепления с любым дорожным покрытием, и тем больше сопротивление качению. Благодаря этому не составит труда подобрать шину для любых условий эксплуатации.

SSACYoqzd4M

Различают следующие типы покрышек для велосипедов:

* Слик ─ шины без протектора. Они могут иметь лишь неглубокие водоотводные канавки. Идеально подходят для скоростных поездок по твердому дорожному покрытию — асфальту или трековому полотну. Основное преимущество заключается в отсутствии вибрации при качении колеса,следовательно на велосипеде оснащенном такими шинами можно развить наиболее высокую скорость.

* Полуслик. Шина, обладающая полноценным протектором по краям и водоотводными канавки или мелкими зацепами по центру. Сильные стороны — бесшумный, и главное, быстрый ход по асфальту, а так же достаточно надежное сцепление при выезде на грунтовку. Данный тип прекрасно подходит для поездки по сухим грунтовым дорогам в стиле кросс-кантри или для комфортного велопутешествия.

1031-10

* Грязевые или гравийные шины оснащены негативным протектором для наилучшего сцепления с песком, мягким грунтом или щебнем. В рисунке протектора таких покрышек оптимально сочетаются гребущие боковые грунтозацепы и катящяя дорожка посередине. Рекомендуются как универсальные и для леса, и для города. Обладают отличным накатом по твердому покрытию и не теряют сцепления в песке или грязи.

* Зимние шины производятся из наиболее мягкого компаунда, кроме того, многие модели оснащаются шипами. Шип — это твердосплавный наконечник, помещенный в оправку из алюминия или стали со шляпкой, которая удерживает шип в резине. Шипы бывают с заостренными, закругленными или плоскими наконечниками, что обуславливается назначением шины. Различается двух- и четырехрядная ошиповка зимних велопокрышек.

* Бескамерные шины — применяются в бескамерном колесе. При этом обод с установленным ниппелем герметизирован изнутри, камера же внутри шины отсутствует.

86

Производится два стандарта бескамерных шин:
UST (Universal System Tubeless). Запатентован Mavic в 1999 году. Используются герметичные обода без ободной ленты и специальные покрышки с модифицированными боковинами, для обеспечения герметизации без применения герметика.
TLR (Tubeless Ready). Разработка Bontrager, в которой применяются обода и покрышки со специальными зацепами для полной герметичности посадки с использованием герметичной ободной ленты и анаэробного герметика. Легче и дешевле, чем UST.

* Велотрубка для шоссейных велосипедов похожа на камеру,но поскольку имеет корд, является полноценной шиной. Эта шина крепится на ободе колеса с помощью специального клея. Велотрубки последних поколений являются практически непробиваемыми, так как имеют высочайшую плотность плетения кордовых нитей ─ до 320 TPI.

Tyre-test

Наиболее частое применение нашли в шоссейном велоспорте, что обусловлено самым легким весом и самым хорошим накатом среди всех типов велосипедных шин. Они часто используются на спортивных шоссейных велосипедах для тренировок и соревнований.

Как «работает» протектор?

На мягкой грунтовке протектор, продавливая шипами землю, создает зацепления в точке контакта с грунтом и тем самым препятствует проскальзыванию шины относительно поверхности, обеспечивая уверенный контроль и управляемость велосипедом.
На дороге с твердым покрытием протектор ограничено влияет на управляемость. Чем «зубастее» протектор, тем более он тормозит движение велосипедиста на асфальте, ведь степень сцепления шины с поверхностью в данных условиях напрямую зависит от характеристик и состава резины. В этом случае шина, у которой отсутствует рельефный протектор, обеспечивает налучшее сцепление, чем покрышка с выраженными грунтозацепами, потому что пятно контакта у неё больше.

mud-tyres-mountain-bike-2012-27

Соответственно, ситуация кардинально меняется, если велосипедист съезжает с асфальта на  грунтовые, а тем более грязевые, тропинки. Там, даже небольшая зубчатость поверхности шины положительно сказывается на качестве сцепления с дорожной поверхностью, обеспечивая необходимый контроль над велосипедом.

Что показывают стрелочки на велосипедной покрышке?

Многие шины маркируются на боковой поверхности  стрелочкой «Rotation»,  указывающей направление вращения колеса.
Так же существует маркировка «Front» (переднее) и «Rear» (заднее), где стрелочками указывается рекомендованное направление вращения при использовании этих шин соответственно на переднем и заднем колесах.
Для езды по бездорожью направление вращения наиболее важно, поскольку в таких условиях при правильной установке шины протектор обеспечивает оптимальное зацепление колес и поверхности.

bake_24

Заднее колесо передает усилие привода, переднее же — силу рулевого управление и торможения . При этом сила, приводящая в движение, и сила тормозящая выступают антагонистами, и действуют в различных направлениях, вот поэтому-то, одни и те же покрышки устанавливаются по разному при использовании на переднем и заднем колесах.
Кроме таких покрышек существуют шины с протекторами, не имеющими указанного направления вращения.

Какие же факторы оказывают влияние на сопротивление шины качению?

Прежде всего — давление в шинах. Закономерность такая — чем выше давление, тем меньше деформируется покрышка и, следовательно, меньше сопротивление качению. Проще говоря, при нагрузке во время езды шина, накаченная с меньшим давлением становится менее округлой и её сопротивление качению увеличивается.

Интересный момент — у широкой покрышки накат лучше, чем у узкой. Это может показаться неверным, ведь при одинаковом давлении и радиусе площадь контакта  широкой и узкой шины одинаковы.  Однако узкая покрышка имеет пятно контакта вытянутое по длине, следовательно — будет больше деформироваться по окружности. У широкой  шины деформация под нагрузкой происходит по ширине, а  радиальная длина пятна контакта значительно короче. Следовательно, она более округлая и накатистая…

c48a

Возникает вопрос: почему тогда в спортивных соревнованиях используют более узкие покрышки?

При одинаковом давлении широкая шина катит лучше, но ведь давление — величина вариативная, а узкие покрышки имеют особенность держать более высокое давление, нежели широкие. Езда, правда, при этом будет намного менее комфортной, но сейчас мы говорим о соревнованиях… Ну и естественно — ширина имеет значение на повышенных скоростях, поскольку уменьшается сопротивление потоку воздуха.

Однако, ставить узкие покрышки и качать их до звона имеет смысл лишь на шоссе. С выездом на грунтовые трассы вступает в силу вышеизложенное правило: «чем шире покрышка — тем лучше».


Так, на грунте сопротивление качению заметно снижается с увеличение ширины покрышки. Ещё более явно эта закономерность проявляется на траве, где использование широкой покрышки, по данным недавно проводимых в Германии измерений, позволило снизить сопротивление на 15,41 Вт.

Кроме того, на грунтовой трассе снижению сопротивления качению способствует так же и понижение давления в шинах. В том же исследовании, снижение давления с 4 до 1,5 атмосфер, при движении по траве, позволило сэкономить внушительные 18 Вт!

(познавательная статья Дениса Кабанена по исследованию Peter Nilges из кельнского German Collage of Physical Education на эту тему — здесь)

Диапазон давления допустимый в конкретных шинах указывается на боковой поверхности покрышки. Эти цифры — всего лишь предполагаемые величины… На эффективность рабочего давления шины оказывают влияние ряд объективных факторов, включающих вес велосипедиста, объем камеры, ширину обода, конструкцию покрышки, местность и стиль катания, для которых устанавливается шина. Идеально подобрать величину давления под конкретные характеристики эксплуатации — настоящее искусство, приходящее в процессе экспериментов со стилями катания в различных условиях.

Конструкция также имеет непосредственное влияние на сопротивление качению и накат покрышки.  Чем более совершенная и технологичная конструкция шины, тем меньше материала используется в ней для придания необходимых характеристик. Соответственно — меньше и деформация этого материала. А чем качественнее и эластичнее материал ( компаунд ), из которого произведена покрышка, тем меньше затрачивается энергии на его деформацию. И, конечно же, меньше вес…

Более ровный и сглаженый протектор, в идеальных условиях, конечно, катит лучше агрессивно-шипастого. Любые выраженные шипы, насечки и широкие ламели между ними не улучшают накат шины. Но, в реальной жизни, ограничителям для определения характеристик наката и сцепления с поверхностью дороги, является область применения шины и стиль катания, для которого она разрабатывается.

DSC0420-572x400

В целом, не стоит переоценивать сопротивление качению. В конце концов, это лишь одна ( хотя и важная ) из совокупностей, влияющих на общее сопротивление движению велосипеда. И для того, чтобы изготовить шину с наиболее низким сопротивлением качению, производителю приходиться идти на компромисс в других немаловажных составляющих, таких как — сцепление с поверхностью,  защита от проколов, износостойкость и величина пробега… Тем более, что на сопротивление шины качению, в большей мере влияет давление внутри её. Опять же — в зависимости от области применения данной покрышки…

Такова дистилляция наших общих сведений об этом компоненте велосипедной техники…

Похожее ...

1 Комментарий

  1. Хорошая статья, мне понравилось.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>