Геометрия рамы может влиять на управляемость велосипеда, но можете ли вы действительно предсказать, насколько хорошо велосипед будет ездить только с углами трубы?
Предупреждение: в следующих нескольких абзацах вы можете столкнуться с колебаниями, флопами и подергиваниями. Не пугайтесь - это термины, которые помогут вам лучше понять сложную тему обращения с велосипедом. Проще говоря, управляемость - это входные данные, необходимые для управления направлением движения велосипеда, и самым важным фактором является геометрия велосипеда.
Потребовалось столетие, чтобы приблизиться к полному пониманию динамики, но доцент Аренд Шваб из Технического университета Делфта, Нидерланды, является одним из группы физиков, которые утверждают, что в 2011 году в конце концов решили эту проблему.
«В нашем уравнении 27 параметров», - говорит он Cyclist. К ним относятся углы наклона труб, размеры, передний угол вилки, высота каретки и центр тяжести. Измените только один элемент, и обработка изменится.
Десятилетия совокупного опыта привели производителей рам к общей геометрии шоссейных велосипедов, которая представляет собой приемлемый баланс между весом, комфортом, эффективностью и управляемостью.
Это означает, что сегодня большая часть настроек управляемости производится с помощью угла наклона рулевой трубы и смещения вилки, которые иногда называют наклоном, потому что они определяют «след».
Чтобы получить представление о следе, представьте луч света, проходящий через центр рулевой трубы. Он коснется земли перед точкой касания земли передним колесом.
Расстояние между этими двумя точками и есть трасса, и это один из основных факторов, влияющих на управляемость велосипеда.
«Трейл влияет на устойчивость велосипеда», - говорит изготовитель рам Ричард Крэддок из Craddock Cycles в Бромсгроув.
‘Все велосипеды более устойчивы, чем быстрее они движутся, но чем больше трасса, тем легче оставаться в вертикальном положении. С другой стороны, больший след означает большее колебание, когда вы не в седле, и от гонщика требуется больше усилий, чтобы управлять автомобилем, когда дело доходит до прохождения поворотов»..
Именно этот последний пункт вдохновляет Андерса Аннерстедта из люксембургского велосипедного бренда Rolo.
‘Велосипед с более длинной трассой труднее удерживать идеальную траекторию на повороте. Таким образом, на шпильке вам придется проходить поворот, возможно, двумя или тремя разными входами.
«Вы должны быть настойчивыми, потому что геометрия хочет удерживать мотоцикл на его существующей траектории», - говорит он.
С меньшим трейлом гонщику не нужно тратить столько энергии, чтобы вносить эти исправления, и он может делать это быстрее, добавляет Аннерстедт.
Он настраивает свою геометрию, чтобы устранить чрезмерный «провал колес» - нестабильность на низкой скорости - и все производители рам стремятся отрегулировать трейл, чтобы обеспечить управляемость, наиболее подходящую для предполагаемого использования велосипеда.
Таким образом, у туристического велосипеда может быть много следов, чтобы обеспечить стабильную и предсказуемую езду, в то время как у гоночного велосипеда может быть небольшой след, чтобы обеспечить быстрое и острое прохождение поворотов.
Существует два основных способа, которыми изготовитель рамы может отрегулировать трейл: изменив угол рулевой трубы или отрегулировав наклон (смещение) вилки. Чтобы уменьшить след, вы можете сделать рулевую колонку круче, увеличить наклон вилки или и то, и другое.
Шоссейные велосипедисты, как правило, отдают предпочтение управлению велосипедами, где след составляет 50-60 мм. Это достигается при угле рулевой колонки в районе 73° со смещением вилки около 45 мм.
Многие производители рам скрывают свои точные цифры, но если вы знаете две из трех переменных, вы можете рассчитать третью на сайте bikecad.ca.
С небольшими размерами рамы возникают дополнительные сложности, поскольку переднее колесо находится ближе к каретке, что создает риск его защемления пальцами ног водителя.
Чтобы увеличить клиренс, необходимо либо уменьшить угол наклона рулевой колонки, либо увеличить смещение вилки, что повлияет на управляемость, если не будут внесены другие изменения в конструкцию.
Веса и меры
К сожалению, проверка диаграммы геометрии для оценки трассы не даст вам всего, что вам нужно знать об управляемости, потому что есть и другие факторы.
Производители рам называют высоту каретки и колесную базу следующими двумя наиболее важными геометрическими элементами для управляемости.
Дальнейшие изменения в управляемости можно внести, изменив длину выноса руля, ширину руля и тип колес и шин.
Более тяжелые колеса и шины, например, имеют большую инерцию и требуют больше усилий для поворота руля.
Управление велосипедом также зависит от жесткости рамы и вилок, что означает, что материалы и формы труб играют свою роль.
«Выбор и использование материала позволяет производителю велосипедов достигать более конкретных характеристик управляемости велосипеда в рамках определенной геометрии», - говорит Тим Хартунг, инженер-конструктор Trek Bicycles.
«Именно здесь композитные материалы имеют большое преимущество перед изотропными материалами, такими как сталь и алюминий».
Ему нравится, как углерод позволяет ему точно контролировать и настраивать жесткость за счет схемы укладки, толщины труб и формы поперечного сечения.
Современные разработки, такие как дисковые тормоза на шоссейных велосипедах, также повлияли на управляемость велосипеда, по словам Хартунга: «Обычно сквозные оси намного толще [чем стандартные быстросъемные], обычно 12 мм или 15 мм.
'Более толстая ось прочнее и жестче, а также создает более жесткое системное соединение между рамой и колесом. Это может создать ситуацию, когда передние и задние колеса не синхронизированы друг с другом.
'Заднее колесо и рама будут иметь тенденцию оставаться в одной плоскости друг с другом, что может быть плохо при попытке удерживать постоянную линию в поворотах на высокой скорости.
'Вы можете получить байк, у которого недостаточно "податливости" или гибкости в системе, чтобы удерживать хорошую траекторию в повороте или позволить вам успешно контррулить соответствующим образом.
‘Это может означать, что пятно контакта шины с землей сзади может быть нарушено. Или вы в конечном итоге нажимаете на тормоза, чтобы скорректировать траекторию в скоростном повороте на дороге», - добавляет Хартунг.
‘Ни то, ни другое нежелательно в гонках. Имейте в виду, что этот уровень детализации на самом деле замечают только элитные велосипедисты, и отчасти этот эффект можно смягчить, изменив параметры жесткости рамы».
Органический элемент
Независимо от того, какая геометрия и уровни жесткости были заданы для велосипеда, всегда будет одна переменная, которую сборщик рам не может точно предсказать: райдер.
Форма тела и стиль вождения будут влиять на динамику управляемости, и у Аренд Шваб из Технического университета Делфта есть определенные взгляды на то, как положение водителя связано с управляемостью.
«Поза или положение гонщика не так важны, когда дело доходит до управления, но то, как вы держите руль, очень важно», - говорит он.
«Рулевая конструкция очень легкая, и если добавить большую массу рук и верхней части тела, это может повлиять на систему и ее реакцию».
Schwab предполагает, что теоретически держать руль прямыми руками под тем же углом, что и рулевая колонка, лучше всего для устойчивости, потому что тогда масса вашей руки и верхней части тела оказывает минимальное влияние на систему рулевого управления.
Лондонский производитель рам Том Донхоу добавляет: «Вы действительно хотите, чтобы центр тяжести находился в нужном месте, особенно когда вы едете на скорости. Колебание скорости связано с размещением веса, поэтому вам нужно правильно распределить вес между колесами».
Для производителя рам попытка сбалансировать все геометрические элементы с физиологией гонщика может оказаться сложной задачей, особенно когда клиенты могут быть очень требовательными, но в то же время неясными в отношении того, какую управляемость они хотят.
«Люди используют такие слова, как «отзывчивый», «реактивный», «проворный», «проворный», «агрессивный», - говорит Том Роди из американской компании-строителя Parlee Cycles..
‘Есть 20 или 30 прилагательных, которые вы услышите. Иногда кто-то говорит о том, что мотоцикл «нервничает». Головная труба может быть слишком крутой, или вилка слишком жесткая.
' Есть на что посмотреть. Есть жесткость на кручение головки, верхней и нижней труб, чувствительность на кручение всей вилки в сборе и вертикальная податливость - способность этих вещей изгибаться в ответ на дорожные аномалии».
Очевидно, что не существует простого решения для прогнозирования управляемости велосипеда. Это то, над чем разработчики рам будут продолжать возиться и совершенствовать как путем проб и ошибок, так и с помощью науки.
И как только вы получите раму, детали, которые вы к ней прикрепите, также будут иметь эффект, но в основном то, как вы вырезаете этот изгиб шпильки, зависит от вас.
Управление велосипедом во многом зависит от того, кто им управляет.
