Лучшие покрышки для велосипеда
Что делает шину быстрой? Мы отправились в общину Настола в Финляндии, чтобы это выяснить. Там, в лабораториях Wheel Energy Oy
– лучшего в мире института для оценки сопротивления качению, мы протестировали 34 модели шин, надеясь отделить факты от рекламы.
Для того чтобы разогнать дорожный велосипед до 40 километров в час на ровной дороге, большинству велосипедистов требуется мощность в районе 270-350 ватт. Большую их часть съедает сопротивление воздуха.
Вторым по важности фактором выступает сопротивления качению. К примеру, две шины, сопротивление качению каждой из которых составляет 50 ватт, отнимают у вас 100 ватт мощности, только чтобы удерживать 40 км/ч. Неудивительно, что вы ощущаете себя черепахой на толстых и жёстких туристических шинах.
Что мы выяснили: Хотя мягкие и широкие шины катятся быстрее, строение протектора имеет первостепенное значение. Как и большинство велосипедистов, мы предполагали, что тонкий, невулканизированный корпус (его нити оборачиваются вокруг барабана по спирали, а затем покрываются жидким латексов, но не подвергаются нагреву) обеспечивает наименьшее сопротивление качению. Но лишь одна из пяти шин, показавших лучшие результаты, относилась к категории невулканизированных трубчатых шин.
Остальные четыре были полностью вулканизированными (вся шина была подготовлена в специальной форме, где расплавленная резина проникала во все слои) с корпусом, надетым с помощью «календаря» (большого станка, который спрессовывает резину с материалом протектора).
Так что, если вы ищете быстрые шины, не бойтесь обращать внимание на широкие и не верьте распространённому мнению о смесях и камерах. Быстрейшая шина в нашем тесте – Specialized S-Works Turbo Tubeless Light, была вулканизирована и полна герметика.
Поразительно видеть, что четыре их пяти шин, показавших лучшие результаты в тесте, были изготовлены компанией Specialized. Но правда в том, что дизайном всех пяти занималась одна и та же команда. 25-миллиметровая Continental GP 4000S II, нити которой делались из специальной смеси Black Chili, входила в список самых продаваемых шин высокого класса. А создали её те же люди, что сейчас разрабатывают шины для Specialized.
Быстрый поиск по тексту
Как себя показали тестируемые покрышки
Здесь приведена упорядоченная таблица результатов по всем 34 шинам, участвовавшим в нашем тестировании, с мощностью в ваттах, требуемой для поддержания скорости в 40 км/ч. Умножьте её на два, чтобы получить цифру для двух шин, если, конечно, не пытаетесь вычислить мощность Петера Сагана, едущего на одном колесе.
Как проходило тестирование велосипедных покрышек
Wheel Energy проверяет шины велосипедов на барабане диаметром 1200 миллиметров со сменной поверхностью. Для симуляции среднестатистической асфальтовой дороги они используют стальную поверхность с алмазным покрытием, которое вы могли видеть на металлических лестницах.
Шины варьировались по ширине от 22 до 26 миллиметров и включали стандартные клинчерные покрышки, а также имели камерные и бескамерные версии. Мы тестировали их на скорости 40 км/ч с нагрузкой 50 килограммов и давлением 116 фунтов на квадратный дюйм.
Для симуляции обычного способа использования данных моделей, мы использовали 70-граммовые латексные камеры Bontrager XXX для клинчерных шин высокого класса и 95-граммовые бутиловые камеры для менее дорогих. На бескамерные шин потребовалось 25 грамм герметика Bontrager TLR.
Все стандартные клинчеры были установлены на колёса Mavic Ksyrium Super Light, а для бескамерных шин использовались колёса Fulcrum Racing 1.
У Wheel Energy очень строгий протокол калибровки, который, по заявлению компании, обеспечивает точность в пределах ± 0.15 ватт. В него входит запуск машины за 12 часов до начала тестирование, чтобы нагреть барабан и комнату до стандартной температуры. Затем техники делают три тестовых замера, пользуясь тремя известными шинами, проверяя постоянство результатов.
Ну и наконец, каждая шина крутится на барабане в течение 10 минут, прежде чем с неё снимаются показания. Это необходимо для разогрева, усадки шины и выработки внутренних напряжений. Такой процесс калибровки означает, что лаборатория может тестировать всего две шины в час.
Хотя сотрудники Wheel Energy обнаружили, что разница между двумя шинами одной модели редко превышает 0,1 или 0,2 ватта, мы проверили по две шины для каждой модели и усреднили результаты. Таким образом, каждую модель в списке мы тестировали один час.
Состав резины имеет первостепенное значение
Изготовление резиновых смесей – это неточная наука смешивания различных органических полимеров и, часто, неорганических соединений. Компании, занимающиеся выпуском шин, хранят свои патентованные формулы в строгом секрете.
Одним из методов, с помощью которого автомобильным компаниям удалось увеличить среднюю эффективность потребления топлива, стало использование шин с меньшим сопротивлением качению. Шинные компании начали использовать в своих смесях больше синтетической резины и добавлять в них кремнезем, чтобы уменьшить сопротивление качению, не жертвуя сцеплением.
Кремнезём снижает внутреннее трение резины, что является ключевым моментом. Вся резина теряет энергию из-за внутреннего трения, когда она отскакивает от поверхности, поскольку объём энергии, требуемый для деформации резины, больше, чем тот, что нужен для её возвращения в изначальную форму. Именно поэтому каждый следующий отскок мяча ниже предыдущего.
Рассмотрим график с отношением расширения резиновой смеси к силе, её растягивающей. По мере того, как резина оказывается под действием увеличивающейся силы, кривая начинает подниматься, а затем выравнивается. Значит, резина сначала сохраняет свою форму, но затем сдаётся под действием увеличивающейся силы.
При снижении нагрузки, резина вновь пытается удержать форму. Поначалу она реагирует медленно, но потом быстро возвращается в исходное состояние, когда нагрузка исчезает полностью.
Задержка в реакции на деформацию называется гистерезис и приводит к графику, которые выглядит, как наклонённая вверх и вправо выпуклая линза. Потери энергии достигают равноценного значения в центре этой «гистерезисной петли». Чем быстрее смесь, тем меньше петля. А уменьшение петли означает увеличение скорости шины.
Как различные смеси показали себя в нашем тесте? Хотя 24-миллиметровая открытая трубчатая шина Specialized Turbo Cotton на какие-то доли процента не дотянула до первого места, стоит отметить, что 26-миллиметровая шина S-Works Turbo Tubeless Light, ставшая в итоге победителем, всё же оказалась на 3 ватта быстрее своего 24-миллиметрового собрата. Поэтому можно с полной уверенностью заявить, что 26-миллиметровая версия Turbo Cotton оставила бы конкурентов далеко позади.
Высокий уровень производительности Turbo Cotton достигается сочетанием смеси и корпуса. У компании Specialized имеется несколько смесей категории Gripton. Реальный состав смеси варьируется и зависит от модели шины и её назначения. Turbo Cotton стала единственной шиной шириной менее 25 миллиметров, среди всех, занявших верхние строчки.
Она создана с использованием быстрейшей и самой отзывчивой (то есть с низким гистерезисом) смеси Gripton в центральной части протектора. По бокам находится смесь с полимерами, обладающими более высокими показателями гистерезиса, чтобы поддерживать сцепление и увеличивать чувство безопасности на дороге.
Латексная пропитка податливого невулканизированного хлопкового материала корпуса с показателем плетения 320-TPI обеспечивает ему очень низкий гистерезис. Нейлоновые или полиэфирные корпуса с вкраплениями вулканизированной резины обладают более высоким гистерезисом, а значит, теряют больше энергии.
Итак, Turbo Cotton стал самым быстрым клинчером в нашем тесте, а также обладает боковым протектором, обеспечивающим превосходное сцепление. Скорость без контроля ничего не значит.
26-миллиметровая S-Works Turbo Tubeless Light имеет лёгкий вулканизированный нейлоновый корпус с показателем плетения 180-TPI и создана с использованием смеси Gripton, отличающейся низким сопротивлением качению. Всё это, плюс отсутствие трения камеры, помогло данной шине занять первую строчку.
Первыми брендированными продуктами Specialized были шины, и компания за последние годы потратила немало денег на расширение своего предложения в этой категории. В частности, руководство шинным отделом было передано двум немецким инженерам, ранее работавшим на Continental: исследователю и директору по разработке Вольфу Ворм Вальде, а также специалисту по смесям Вольфгангу Арнезу.
«Сильнее всего шина деформируется в области плетения», говорит Ворм Вальде. «Именно там и создаётся сопротивление качению. А в составлении смесей у нас значительное преимущество».
Гибкие корпуса снижают сопротивление качению, но не могут компенсировать плохие смеси
Все шины имеют несколько слоёв нитей, связывающих всё вместе. Две полосы однонаправленных нитей, протянутых по направлению друг к другу под прямыми углами, обычно считаются одним слоем.
Основным параметром корпуса шины выступает TPI (количество стежков в дюйме длины) на полосу нитей. Чем выше это число, тем тоньше нити, то есть можно уложить большее их количество.
При сравнении TPI, однако, нельзя сравнивать только количество нитей. Дело в том, что Continental считает нити по-другому, что делает прямое сравнение затруднительным, по крайней мере, когда приходится сравнивать шины этой компании с другими. Continental складывает TPI каждой полосы внутри слоя.
Поэтому корпус 165-TPI, вроде GP 4000S II, помечается как 330 TPI. Такая практика вводит потребителей в заблуждение и делает показатель TPI бессмысленным, поскольку число увеличивается по мере накопления слоёв, делая шину более жёсткой, вместо того, чтобы указывать на её гибкость, о которой и должен свидетельствовать высокий TPI.
Но хорошие результаты открытых трубчатых шин в нашем тесте показывают, что высокий TPI (если считать его правильно) всё-таки увеличивает скорость шины. 24-миллиметровая Turbo Cotton совсем немного не дотянула до первого места. А быстрейшей шиной, не относящейся к продукции Specialized, тоже стала открытая трубчатая Zipp Tangente Speed шириной 25 миллиметров.
Тем не менее, такие же трубчатые шины от Vittoria, Veloflex и Challenge показали гораздо худшие результаты, наравне с вулканизированными шинами. Почему? Мы предполагаем, что причина заключается в плохих смесях протектора.
Даже в пределах одной компании методика изготовления смесей для шин различных моделей может сильно отличаться. Полиэстеровый/хлопковый корпус Challenge Elite с 265-TPI, не столь гибок, как хлопковый корпус Challenge Criterium с 320-TPI, хотя он на четыре ватта быстрее при той же ширине. Смесь – единственное объяснение.
Бескамерные дорожные шины не обязательно имеют более низкое сопротивление качению
Мы ожидали, что показатели сопротивления качению бескамерных шин будут выше, поскольку камеры создают трение, которое, в свою очередь, должно увеличивать сопротивление. Действительно, лучше всего себя показала лёгкая бескамерная шина.
В целом, однако, тестирование выявило, что средние результаты бескамерных клинчеров не слишком отличаются от стандартных шин, кроме тестов на идеально ровном барабане, который нельзя назвать реалистичной поверхностью.
На грубых поверхностях, где невосприимчивость к рваным повреждениям и проколам, при использовании с герметиком, делает бескамерные шины особенно привлекательными, они не всегда были быстрее. 25-миллиметровый клинчер Schwalbe ONE с латексной камерой, к примеру, показал такое же сопротивление качению, как бескамерный 25-миллиметровый вариант Schwalbe ONE.
Причина, вероятнее всего, в том, что бескамерным шинам требуется более толстый слой резины с внутренней стороны корпуса, чтобы удерживать воздух. В итоги их вес сравним с общим весом похожих клинчеров вместе с камерой.
Вдобавок к этому, бескамерные шины не могут быть открытыми и трубчатыми. Их всегда вулканизируют для герметизации корпуса и создания уплотнения вдоль бортов шины.
Чем жёстче шина, тем больше значение имеет давление воздуха
Многие велосипедисты придают давлению в шинах огромное значение. На самом деле, чем лучше шина, тем меньше внимания стоит обращать на давление. С другой стороны, если у шины плохой корпус, она будет медленной независимо от давления.
При низком давлении дорога может казаться более ровной, но если снизить его с 109 до 73 фунтов на квадратный дюйм в медленной вулканизированной шине, результатом будет пенальти в пять ватт на каждую. В случае с открытой трубчатой шиной эта разница незначительна.
Низкое давление означает меньшую нагрузку на шины. А поскольку шина всё равно поддерживает тот же самый вес, площадь контакта с поверхностью будет тем выше, чем меньше давление. Институт Wheel Energy измерил 75-миллиметровый след шины 700 X 23, накачанной до 112 фунтов на квадратный дюйм и несущей нагрузку в 50 килограммов. При 84 фунтах на квадратный дюйм площадь следа увеличилась до 82 миллиметров.
Большая площадь контакта при низком давлении означает углубление деформации шины, результатом чего становятся увеличивающиеся потери от внутреннего трения (гистерезиса). Может показаться, что это аргумент в пользу высокого давления. Действительно, при езде по мягкой траве, высокое давление увеличило бы скорость.
Сотрудники Wheel Energy провели тестирование 22-миллиметровых трубчатых шин, которые главный редактор издания VeloNews Крис Кейс использовал в своей попытке побить часовой рекорд, на гладком барабане и выяснили, что сопротивление качению продолжает снижаться по мере того, как давление увеличивается со 101 до 203 фунтов на квадратный дюйм.
На грубых поверхностях, однако, шина с низким давлением поглощает кочки, а не подбрасывает весь велосипед вместе с человеком вверх, что произошло бы, если её накачать сильнее. Это тот же самый аргумент, который объясняет, почему подвеска увеличивает скорость автомобиля на неровной местности: чем меньший вес поднимается вверх с каждой кочкой, тем меньше энергии необходимо для того, чтобы велосипед продолжал катиться вперёд.
Каким же должно быть идеальное давления для поверхности, по которой вы будете ехать? Золотая середина существует, но она довольно растяжима и, конечно, зависит от используемого вами типа шин. Гибкие невулканизированные открытые трубчатые шины с большим количеством нитей обладают большим пространством для манёвра, чем их жёсткие вулканизированные собратья.
В нашем тесте на сравнение Specialized Turbo Cotton с Hutchinson Atom, снижение давления на 36 фунтов на квадратный дюйм в первой модели дало примерно тот же эффект, что спад всего на 7 фунтов на квадратный дюйм в вулканизированной шине Atom. Из этого можно сделать важный вывод: латексные камеры теряю больше воздуха на протяжении гонки, чем их бутиловые аналоги. Но если вы едете на быстрых шинах, это не имеет значения.
Широкие шины быстрее
Сопротивление качению шины вызывается внутренним трением материалов (потеря энергии из-за гистерезиса), а также небольшими кочками, подбрасывающими велосипед и его владельца.
Что касается внутреннего трения, широкие шины имеют короткие участки контакта с поверхность, поэтому деформируются меньше.
При равном давлении, для поддержки одного веса площадь контакта тоже должна быть одинаковой (раз нагрузка и количество фунтов на квадратный дюйм постоянны, зона контакта с дорогой тоже останется неизменной). Но более широкая площадь контакта будет отличаться меньшей глубиной вертикальной деформации. Поэтому потери от внутреннего трения и гистерезиса будут меньше.
Если широкая шина сконструирована из тех же материалов и обладает той же толщиной, что и более узкая, по неровной поверхности она будет катиться быстрее, несмотря на свою тяжесть. Этот феномен является результатом низкого внутреннего трения и того факта, что широкая шина лучше поглощает дефекты дороги, меньше подбрасывая велосипед при каждом столкновении.
Латексные камеры быстрее бутиловых
25-миллиметровая Challenge Elite была единственной шиной, тестирование которой проводилось как с латексными, так и бутиловыми камерами. Мощность, необходимая шине с латексной камерой, оказалась на 1,3 ватта ниже, чем бутиловой (41,1 ватта на латексе, против 42,4 ватта на бутиле).
На гладком барабане разница стала ещё очевиднее. Каждой шине, внутри которой находилась латексная камера, требовалось на 3 ватта меньше мощности (27,8 ватт против 31 ватта). Теоретически, лёгки и гибкие латексные камеры проще двигаются вместе с каркасом шины, чем более жёсткие бутиловые камеры.
Итоги тестирования
Если вы ищете надёжность и хорошее сопротивление качению, обратите внимание на широкие бескамерные шины с герметиком. Если проколы – не проблема, и вам необходима скорость и сцепление, а беспокоится о давлении вы, наоборот, не желаете, тогда выбирайте открытые трубчатые шины с хорошим протектором.
Бонус: Обзор велосипедных покрышек 26″
Еще в тему статьи:
У нас более нет ничего похожего
