Dołącz do czytelników
Brak wyników

Rowery

14 marca 2019

NR 24 (Wrzesień 2018)

TREK Madone SLR

430

Pierwsza generacja rowerów aero wydawała się być skokiem na kasę, a przekonanie o konieczności wyspecjalizowanego roweru dla sprinterów nie było powszechne. Wraz z upływem czasu walory przekonały jednak odbiorców i zawodników do stosowania tego typu rowerów także w sytuacjach gdzie aerodynamika sprzętu nie ma pierwszorzędnego znaczenia. 

Rozliczne badania udowodniły, że aerodynamika ma znaczenie także w przypadku prędkości mniejszych niż 40 km/h, choć istotnie powyżej tej bariery jej wpływ na rezultaty zawodników robi się przeważający. W tym roku firmy kończą sprzedaż poprzedniej generacji szosówek aero i obserwujemy wysyp nowych konstrukcji. Dotarliśmy do dokumentów Treka przygotowanych przez Tima Hartunga, Paula Hardera i Alexa Bedinghausa – inżynierów i projektantów Treka, w których autorzy opisują proces powstawania i założenia projektowe nowej wersji Madone. Wydają nam się o tyle ciekawe, że postanowiliśmy zacytować pewną część tego bardzo szczegółowego opracowania, ponieważ opisuje nie tylko zaangażowanie, ale i chęć zgłębiania najdrobniejszych szczegółów dla uzyskania przewagi nad konkurencją.

POLECAMY

Aerodynamika

Już na początku autorzy stwierdzają kluczową rolę oporu powietrza. Wyliczają zagadnienia wymagające poprawy, wskazując w kolejności: tendencję do rozdzielania przepływu powierzchniowego, zawirowania o niskiej energii w pobliżu powierzchni roweru, wielkość turbulencji nadążających, lokalne i kumulowane siły działające na koło, widelec, ramę i części (Rysunek 1). Autorzy podają też sposoby, dzięki którym Trek dokonuje porównań podając, że głównie to: wykorzystanie analizy opartej na Obliczeniowej Mechanice Płynów (CFD), co jest niezbędne dla zrozumienia i opracowania aerodynamicznych części. Zastrzegając się jednocześnie, że: Przy zastosowaniu wszystkich wspomnianych środków i poprzez dokładną kalibrację modeli CFD, dokładność obliczeń CFD wykonywanych przez Treka znajduje się w zakresie 3% względem wyników eksperymentalnych. Mają prawo do takich stwierdzeń, ponieważ badania eksperymentalne prowadzono równolegle w tunelu aerodynamicznym niskich prędkości w San Diego (SDLSWT). Skoro już poznaliśmy warsztat badawczy Treka zapoznajmy się z tym, do czego miał doprowadzić. Celem dla nowego Madone było utrzymanie wartości oporu powietrza istniejącego modelu (z tolerancją do 30 g) przy uśrednionym zakresie odchylenia bocznego wiatru – 12,5° do 12,5°. Na podstawie danych pozyskanych z badań, Trek określił ten zakres jako najczęściej doświadczany przez rowerzystę. Trek musiał zmierzyć się z wyzwaniem zachowania właściwości aerodynamicznych, po wprowadzeniu szeregu udoskonaleń: hamulców tarczowych, nowych wymogów dopasowania, nowych technologii poprawiających komfort, uaktualnionej estetyki komponentów oraz uzyskania ciężaru pozwalającego stwierdzić, że nowy Madone jest najlżejszym rowerem aero na rynku. Wyniki eksperymentalne z tunelu aerodynamicznego obrazuje Rysunek 2. i jak widać, nowy Madone przewyższa poprzednie wersje. Naukowcy opisują to jeszcze dokładniej: Ostateczne wartości dla nowego Madone to średnio 3216 g w zakresie odchyleń 
– 12,5° do 12,5° w porównaniu z obecnym Madone, który osiąga 3202 g. Różnica 14 g mieści się w parametrach projektowych Treka i w błędzie pomiarowym tunelu aerodynamicznego.

No dobrze, ale jak projektanci doszli do tego celu, skoro jak podkreślają: Aerodynamiczne profile lotnicze, ułożone w sposób ukierunkowany na poprawę osiągów aerodynamicznych, nie sprzyjają uzyskaniu odpowiedniej sztywności ramy i masy. (…) bo rama roweru zapewnia wyższą sztywność i niższą masę przy szerszych i symetrycznych kształtach rur. Wszechstronny wyścigowy rower aero wymaga zrównoważenia tych przeciwstawnych właściwości. Koncentracja na aerodynamice i szybkości skutkuje zazwyczaj cięższą ramą. Lekka rama jest najczęściej wolniejsza ze względu na szersze rury. Celem Treka było zachowanie osiągów aerodynamicznych obecnego Madone i zmniejszenie lub utrzymanie masy roweru w wersji z hamulcami szczękowymi przy jednoczesnym dodaniu licznych nowych rozwiązań – tłumaczą autorzy opracowania dodając, że dla wersji z hamulcami tarczowymi docelową masą miało być 7,5 kg. Jak udało się to osiągnąć? Trek blisko współpracował z dostawcami, by każdy szczegół laminatu z włókna węglowego pozwalał osiągnąć założony ciężar. Madone z hamulcami szczękowymi waży dokładnie tyle samo co obecny (7,1 kg) a nowy, z hamulcami tarczowymi 7,5 kg, zależnie od malowania. Nie jest to jednak brak postępu, ponieważ przed inżynierami postawiono zadanie udoskonalenia roweru pod względem ergonomii i wygody użytkowania.

Amortyzacja

Nowy Madone wykorzystuje rozwiązanie IsoSpeed zastosowane po raz pierwszy w Domane SLR, ale w celu uzyskania przewagi aerodynamicznej system obrócono i przeniesiono do górnej rury. Obie części ramy, czyli amortyzujący, ukształtowany w „L” resor łączy się z resztą ramy, poprzez połączenie śrubowe (na rysunku 3 i 4 fioletowe), które scala rozdzielacz IsoSpeed (patrz Rysunek 3). Na równoległym do podłoża ramieniu znajduje się suwak regulacyjny. Kiedy jest wysunięty do przodu ramy, rowerzysta wykorzystuje dłuższe ramię dźwigni i większą elastyczność. Autorzy opracowania twierdzą: Pożądane działanie nowej technologii (…) pochłaniania wstrząsów przy siodełku zostało potwierdzone przez Treka w drodze jazd próbnych, jazd z instrumentami pomiarowymi oraz testów w laboratorium. Zaprezentowano wyniki, w których nowy regulowany maszt Madone 2019 pozwala nie tylko poprawić walory amortyzacyjne, ale umożliwia też regulację stopnia elastyczności. Nowy Madone może dawać więcej elastyczności lub – jeśli tego sobie zażyczy kolarz – dostarczyć jadącemu więcej wsparcia i sztywności niż poprzednia wersja tej szosówki. Trek rozwija jednak technologię tłumienia nierówności i po raz pierwszy w historii rozdzielacza IsoSpeed wprowadza do układu „tłumik” kontrolujący tempo powrotu do pozycji wyjściowej. Naukowcy tłumaczą to tak: Przy silnym wzbudzeniu (uderzeniu), w poprzednich wersjach ram z IsoSpeed rowerzyści mogli odczuć podstawową korzyść z technologii w postaci znacznego odchylenia masztu podsiodłowego, poprawiającego komfort. Jednak kiedy maszt podsiodłowy wraca do położenia standardowego, prędkość wyprostu ograniczała kontrolę rowerzysty. Żeby temu przeciwdziałać skonstruowano „tłumik” (Rysunek 4). Składa się on z trzech części: elastomeru (czerwony), obudowy (zielony) i mocowania do ramy (pomarańczowy).

Rysunek 1. Symulacja CFD (lokalne i akumulowane siły kontra położenie osiowe) pokazująca iteracyjny proces pracy projektowej od pierwszej do ostatniej wersji (żółty – pierwsza wersja nowego Madone, niebieski – obecny Madone, czerwony – ostatnia wersja nowego Madone).

 

Rysunek 2. Wyniki badania w tunelu aerodynamicznym (SD LSWT, kwiecień 2018) Przebieg 101 z nowym Madone (niebieski) kontra Przebieg 107 z obecnym Madone (zielony), rowery z pedałującym manekinem + 2 bidony.

  1. Tak w rzeczywistości wygląda „resor” w nowym Madone, do zasadniczej ramy mocowany jest element w kształcie litery „L” sprężynująca część przykręcona jest pod spodem górnej rury ramy i pozwala na swobodne odginanie się masztu podsiodłowego.  
  2. Jarzmo sztycy podsiodłowej skonstruowano tak żeby dało się zamocować do niej w pełni zintegrowane z wyczynowym rowerem światło Flare R nowej generacji.

 

Części te są zamocowane do głównej ramy z włókna węglowego z tyłu rury podsiodłowej i wchodzą w kontakt z wysuniętym elementem masztu podsiodłowego, w sposób wskazany na Rysunku 4. Elastomer powstrzymuje tempo powrotu masztu do pozycji wyjściowej i Trek dysponuje wynikami badań, które wskazują, że w dużym stopniu ograniczyło to podskakiwanie bioder na siodełku, co obrazuje wykres na Rysunku 5.

Rysunek 3. Model CAD nowej technologii regulowanego p...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 10 wydań czasopisma "bikeBoard"
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych wydań magazynu oraz dodatków specjalnych...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy