rimu za magurudumu zinanenepa, jambo ambalo linaonekana kupingana na kuzifanya ziwe haraka, kwa hivyo ni nini kinaendelea?
Mantiki inapendekeza kwamba ikiwa unataka kitu kikatike hewani haraka, ukifanye kuwa nyembamba na kali - kama Concorde. Ilikuwa na umbo la dati huku ndege nyingine za abiria zikiwa na balbu nyingi, na kwa sababu hiyo inaweza kuvuka Atlantiki kwa chini ya saa tatu. Mawazo sawa yaliingia katika vizazi vya mapema vya magurudumu ya aero ya sehemu ya kina: sehemu nyembamba, za kina za V zilizopunguzwa kwa makali makali, ambayo ilitoa hisia ya kukatwa kwa hewa kwa ufanisi wa juu. Ilileta maana angavu, lakini nyakati zimebadilika.
Makali ya hivi karibuni ya muundo wa magurudumu sasa, ni ya chini sana na ni butu zaidi. Kingo zimelainishwa na rimu zimepanuliwa kwa kiwango ambacho sasa tunaambiwa kwamba maelezo mafupi ya mdomo yenye mafuta mengi ndiyo njia bora zaidi ya kudanganya upepo kwa utendakazi wa pande zote. Kwa hivyo nini kimetokea?
Upepo mkali
Mtetezi wa awali wa umbo pana la ukingo alikuwa Hed Wheels, huku mwanzilishi wake, marehemu Steve Hed, akiendesha mawazo mengi katika miaka ya 1980. Wakati Hed alizindua gurudumu lake la aloi ya aloi ya Ardennes katikati ya miaka ya 2000, akipendekeza ioanishwe na matairi ya 25mm badala ya 23mm inayopatikana kila mahali, wengi walionyesha kutoamini kwamba hii inaweza kuwa usanidi wa haraka. Wakati huo, maelezo ya kiufundi yalikuwa ya mchoro. Ilionekana kana kwamba Hed alikuwa akitafuta uthabiti bora wa tairi kwa udhibiti zaidi wa kona, pamoja na kupunguza nafasi ya kubana gorofa kwenye ardhi ya eneo mbaya, lakini utafiti wa awali katika miaka ya 80 pia ulionyesha kuwa rimu pana zinaweza kuwa na kasi ya aerodynamic. Kisha, wakati hati miliki ya Hed ilipotolewa mwaka wa 2009, mlango ulifunguliwa kwa wimbi la uvumbuzi.
Michael Hall, mkurugenzi wa maendeleo ya hali ya juu katika mtengenezaji wa magurudumu Zipp, anasema, 'Kwa miaka mingi tasnia ilifuata ufanisi wa jumla wa uvutaji [matokeo ya haraka zaidi katika upimaji wa handaki la upepo] bila kujali jinsi vijenzi hivyo vilivyofanya kazi vizuri kwenye sehemu ndogo. siku bora, za ulimwengu halisi. Katika ulimwengu wa kweli, wapanda farasi wanapaswa kushughulika na kila kitu ambacho mazingira yao yanawatupa. Kwa magurudumu yetu ya Firecrest, iliyozinduliwa mwaka wa 2010, tulibadilisha mwelekeo wetu na bidhaa zilizopatikana zilitaka kuwa thabiti na kutabirika katika mwelekeo wowote wa upepo kuliko ile ya vizazi vyetu vya awali.’
Kevin Quan, mkurugenzi wa uhandisi katika Knight Composites, anaeleza kwa undani zaidi: 'Jinsi tunavyobuni ni kutoka ukingo wa nyuma, kumaanisha nusu ya nyuma ya gurudumu.' Hilo linaweza kusikika kuwa lisiloeleweka ikizingatiwa kuwa ni tairi na inayoongoza. ukingo wa ukingo unaopiga upepo kwanza, lakini Quan anasema, 'Utafiti wetu unaonyesha kuwa upepo unapopiga tairi kwa pembe ya yaw [pembe yoyote isipokuwa moja kwa moja] itatengana [kupoteza mtiririko wake laini juu ya mdomo], kwa hivyo umbo la aerodynamic mbele ya ukingo haifanyi kazi nyingi - karibu kila wakati limekwama.' Kwa maneno mengine, hakuna maana katika kutanguliza umbo la aerodynamic mbele.
Faida za aero
Ili kuelewa jinsi ukingo mpana unavyoweza kuboresha aerodynamics badala ya kuongeza vuta, tunahitaji kuzingatia ukweli kwamba hewa tunayopanda haifanyi kazi kwa njia thabiti. Hata siku ya utulivu, hewa ni fujo inayozunguka, tata. Kile ambacho sayansi ya aerodynamic imegundua ni kwamba mienendo bora ya ugiligili - jinsi hewa inavyoingiliana na maumbo na muundo wa uso inapogusana - hupungua hadi kupunguza msuguano.
Inapokuja suala la mtiririko wa hewa, kuna aina tatu kubwa. Kundi la kwanza ni mtiririko wa hewa wa 'laminar'. Hii ndiyo hali inayohitajika zaidi kwa hasara za chini za msuguano na inarejelea hewa inayosonga katika mistari laini, iliyonyooka au iliyopinda. Inapokutana na kitu kinachosogea, mtiririko wa hewa wa laminar hutengana, huteleza kuzunguka kitu, kisha kurudisha mtiririko wake kwa upande mwingine kwa mzozo mdogo.
Hali ya pili ni ‘msukosuko’. Kama jina linavyopendekeza inarejelea hewa iliyochafuka ambayo iko mbali na kutiririka laini, ingawa inaweza kuwa na vipengee vya hewa ya 'laminar' na 'iliyositishwa' ndani yake. Sababu za msukosuko zinaweza kuwa nyingi: labda ni siku ya upepo, au unamfuata mpanda farasi mwingine kwa karibu, au kuna magari na lori zinazopita. Hali hizi za hali ya juu wakati mwingine huitwa hewa ‘chafu’, na ndiyo hali ya kawaida tunayopanda.
Sharti la tatu ‘limesitishwa’. Huu ndio wakati hewa haitiririki tena, lakini inazunguka pande tofauti mara moja. Hali hii husababisha kiwango kikubwa zaidi cha msuguano na kwa hivyo ina athari kubwa zaidi katika kupunguza kasi ya mpanda farasi.
Haya yote yanamaanisha nini ni kwamba ingawa ni vyema kuwa na mchanganyiko wa gurudumu na tairi ambao hufanya kazi vizuri katika mtiririko wa laminar, unapokutana uso kwa uso kwenye handaki la upepo, ni nini kinachofaa zaidi katika hali halisi ya ulimwengu. ni magurudumu na matairi yanayofanya kazi vizuri katika hewa yenye misukosuko. Miundo ya kisasa iliyofanikiwa zaidi kwa kweli inalenga kuchukua hewa ambayo ina msukosuko na kupunguza uvutaji wake - kusafisha hewa chafu. Hii ni mojawapo ya sababu kwa nini rimu nyembamba za gurudumu zenye ncha kali zinabadilishwa na rimu pana, zenye duara - miundo mipya ni ya haraka sana katika kupunguza hali ya hewa yenye fujo ambayo waendeshaji hukutana nayo kwenye safari nyingi za ulimwengu halisi. Lakini kuna sababu nyingine kubwa kwa nini rims ni kupata pana, ambayo ni rolling upinzani.
Wasiliana na mchezo
Kuhama kwa rimu pana kwa sehemu ni matokeo ya mwendo wa wakati mmoja kuelekea matairi mapana. Ambapo matairi ya 23mm yalikuwa ya kawaida, waendeshaji zaidi na watengenezaji wanachagua 25mm badala yake, na mara kwa mara hata kwa upana zaidi.
‘Utafiti wa Continental unaonyesha tairi ya 25c ina uwezo mdogo wa kuviringika kwa 10-15% kuliko tairi 23c,’ anasema Quan. ‘Continental ilionyesha kuwa ukiwa na tairi kubwa kiraka cha mguso, badala ya kukua kirefu, kinakuwa kifupi lakini pana zaidi, kwa hivyo eneo halisi la barabarani linabaki vile vile kwa shinikizo lile lile.’
Hii inaungwa mkono na matokeo ya mtengenezaji wa tairi Schwalbe. Meneja wa bidhaa Marcus Hachmeyer anasema, 'Ikiwa unalinganisha matairi yenye upana tofauti lakini vipimo vinavyofanana - kiwanja sawa, wasifu na shinikizo la mfumuko wa bei - katika suala la upinzani wa kuzunguka kwa upana ni kasi zaidi. Ikiwa utawazia baiskeli yako na mpanda farasi wameegeshwa kwenye karatasi ya glasi na kwamba ulikuwa ukitazama juu kutoka chini ambapo tairi inakutana na kioo, utaona maumbo mawili tofauti kabisa. Juu ya tairi nyembamba sura itakuwa ndefu na nyembamba, mviringo. Kwenye tairi pana kwamba kiraka cha mguso kingekuwa kifupi na kunenepa zaidi, zaidi ya mduara, na kwa njia hiyo nyuzi chache zinazounda ukuta wa kando na kusaidia kuunda upinzani wa kusongesha hutumiwa wakati wowote, na msuguano ni mdogo.'
Hayo yote ni sawa, lakini kwa nini usitoe matairi mapana ili kupunguza rimu? Wakati ukingo ni mwembamba, tairi huunda umbo la ‘bulbu’ inapotazamwa katika wasifu - iliyobanwa mahali inapoingia kwenye ukingo, na yenye balbu mbali na ukingo. Ikiwa na ukingo mpana wa ndani, tairi huunda zaidi umbo la ‘U’ lililogeuzwa, ambalo husaidia kuunda sehemu ya mguso yenye umbo la barabara na hivyo basi kupunguza uwezo wa kuviringika.
Upana wa ndani wa rimu za magurudumu ya barabarani - umbali kati ya ncha mbili zilizounganishwa ambazo huweka ushanga wa tairi - hadi hivi majuzi imekuwa karibu 14mm. Kwenye mmea wa kwanza wa rimu pana, nafasi hiyo ilikua zaidi kama 16mm, na sasa wazalishaji wanaichukua tena. Aina ya hivi karibuni ya Aeolus TLR D3 ya Bontrager, ambayo ilizinduliwa mapema mwaka huu, ilipanua upana huo kutoka D3 yake ya awali saa 17.5mm hadi 19.5mm kubwa, ongezeko kubwa la masharti ya asilimia. Neno la onyo linatoka kwa Michel Lethenet wa mtengenezaji wa magurudumu Mavic, ingawa. ‘Vipengee vyote viwili [tairi na mdomo] vinahitaji kuundwa ili kuendana kikamilifu ili kuboresha mfumo. Ikiwa sivyo, haina mantiki na hali ya hewa inayopanda, uzito unaozunguka na uburuta wa aero ili kutumia tu tairi pana. Pia kuna kipengele cha usalama cha kufikiria ukizingatia hali iliyo kinyume - tairi nyembamba inayotumiwa kwenye ukingo mpana kupita kiasi. Hii inaweza kuwa na hatari kubwa ya tairi kutoketi ipasavyo na uwezekano wa kuzima.’
Usalama ulio na kitu muhimu kama matairi ni muhimu zaidi, na Quan anaongeza, 'Kwa sasa 17-18mm [upana wa kitanda cha ndani], inaonekana kuwa sawa, lakini pana zaidi, sema hadi 20mm, na tunaingia kwenye eneo lisilojulikana. Kwa sasa hatujaona athari zozote mbaya, lakini bado hazijaonekana kwa kawaida.’
Handle's Messiah
Ili kuthibitisha tu kwamba magurudumu ndiyo matatizo changamano zaidi ambayo wahandisi wanaweza kusuluhisha, kuna jambo lingine muhimu linalozingatiwa katika muhtasari wa muundo: kushughulikia.
‘Ni jambo muhimu sana,’ anasema Simon Smart, mkurugenzi wa kiufundi wa Smart Aero Technology na mbunifu wa mfumo wa magurudumu wa aero wa Enve Composites (Enve SES). 'Tukirudi nyuma miaka saba, wanariadha wangekuja kwenye handaki la upepo na tungetambua gurudumu la haraka zaidi kwao. Lakini tuligundua kuwa mara nyingi katika ulimwengu wa kweli magurudumu yalikuwa polepole. Hii haikuwa kwa sababu handaki la upepo lilikuwa na makosa, ilikuwa tu kwa sababu waendeshaji hawakuweza kuweka mstari ulionyooka wakati wa mbio kwa sababu magurudumu yalikosa uthabiti.’
Sehemu ya kwenda haraka ni kuwa na uwezo wa kudumisha udhibiti, kwa hivyo ikiwa gurudumu litakosa uthabiti katika upepo mkali au hewa yenye msukosuko, matokeo yake ni kupoteza imani ya kwenda haraka na utendakazi kutatizika. Kwangu mimi, uimara wa kuendesha gari lilikuwa jambo kubwa lililokosekana kutoka kwa utendaji wa gurudumu, na nilijua kuwa ikiwa tunaweza kutengeneza gurudumu la mbele lililoimarishwa zaidi, basi hata kama lingeonekana polepole zaidi kwenye handaki la upepo nilijua lingekuwa haraka zaidi katika ulimwengu wa kweli., 'anasema Smart.‘Ndio maana nilianza mpango wa maendeleo na Enve, nikiwa na jukumu kuu la kushughulikia.’
Yote haya yanaangazia ukweli kwamba gurudumu na tairi lazima zifanye kazi pamoja kama kifurushi kamili cha suluhu mojawapo, si tu katika aerodynamics lakini pia katika uthabiti wa kasi, ushughulikiaji unaotabirika na upinzani wa chini wa kuviringisha. Kwa kuzingatia hili, tutaona watengenezaji wa magurudumu wakifanya kazi kwa karibu zaidi na watengenezaji wa matairi katika siku zijazo?
Kwa upande wa Bontrager, tayari wako kitu kimoja. Ray Hanstein, meneja wa bidhaa za gurudumu la Bontrager, anasema, ‘Wahandisi wetu wa magurudumu na matairi wanachukuliwa kuwa sawa. Magurudumu na matairi yameunganishwa sana hivi kwamba huwezi kukuza moja kwa uwezo wake bila kuwa na ufahamu wa karibu wa nyingine. Vijana hawa hufanya kazi katika chumba kimoja, huendesha gari pamoja, kula chakula cha mchana pamoja.’ Ni hadithi sawa katika Mavic na Zipp, ambayo hutengeneza matairi yao wenyewe na vile vile magurudumu, kwa hivyo wanaweza kuunda bidhaa zinazounganishwa kwa usahihi. Swali kubwa lililobaki kujibu ni je tumefika kileleni? Smart anasema, ‘Kubuni rimu ni changamoto sana, lakini inasisimua. Katika miaka mitano iliyopita miundo ya fremu imebadilika kidogo, na ni mambo kama kuruhusu matairi mapana ambayo yametupa uhuru wa kuchunguza rimu pana zaidi. Kama ilivyo kwa mambo mengi, kuna hatua ya kupunguza faida, lakini sidhani kama tumefikia kilele.’
Mwishowe, matairi mapana na wasifu wa gurudumu pana sawa ndivyo tasnia inavyoelekea, na chaguo sahihi kwa waendeshaji ikiwa ungependa kupata faida nyingi zaidi katika hali ambayo sote tunapitia siku hadi siku, kwa kushughulika kutabirika kwa kuwasha.. Sayansi inaiunga mkono, kwa hivyo unaweza kuwa wakati wa kukataa mtazamo finyu na kwenda kwa upana.
