Велосипедная шина — это шина , которая устанавливается на колесо велосипеда или аналогичного транспортного средства. Эти шины также могут использоваться на трехколесных велосипедах, инвалидных колясках и ручных велосипедах , часто для гонок . Велосипедные шины являются важным источником подвески , создают боковые силы, необходимые для балансировки и поворота , и создают продольные силы, необходимые для движения и торможения . Хотя использование пневматической шины значительно снижает сопротивление качению по сравнению с использованием жесткого колеса или сплошной шины, шины по-прежнему обычно являются вторым по величине источником потребления энергии на ровной дороге после сопротивления воздуха (сопротивления воздуха) . [1] Современная съемная пневматическая велосипедная шина способствовала популярности и в конечном итоге доминированию безопасного велосипеда . [2]
Велосипедные шины также используются на одноколесных велосипедах , трехколесных велосипедах , квадрациклах , двухколесных велосипедах , ручных велосипедах, велосипедных прицепах и велосипедных прицепах .
Первые велосипедные «шины» представляли собой железные полосы на деревянных колесах велосипедов . [3] За ними последовали сплошные резиновые шины на пенни-фартингах . [4] Первый патент на «прорезиненные колеса» был выдан Клементу Адеру в 1868 году. [5] В попытке смягчить езду также были опробованы резиновые шины с полым сердечником. [6]
Первая практичная пневматическая шина была сделана Джоном Бойдом Данлопом в 1887 году для велосипеда его сына , в попытке предотвратить головные боли, которые его сын испытывал во время езды по неровным дорогам. (Патент Данлопа был позже признан недействительным из-за предшествующего уровня техники его коллегой-шотландцем Робертом Уильямом Томсоном .) Данлопу приписывают «понимание того, что резина может выдерживать износ, будучи шиной, сохраняя при этом свою упругость». [7] Это привело к основанию Dunlop Pneumatic Tyre Co. Ltd в 1889 году. К 1890 году она начала добавлять к резине прочный слой холста, чтобы уменьшить проколы. Гонщики быстро приняли пневматическую шину из-за увеличения скорости и качества езды, которое она обеспечивала.
Наконец, в 1891 году Эдуард Мишлен представил съемную шину . Она крепилась к ободу с помощью зажимов, а не клея, и ее можно было снять, чтобы заменить или залатать отдельную внутреннюю камеру. [2]
Были разработаны три основных метода крепления велосипедной шины к ободу велосипеда : клинчер , проволочный и трубчатый . [8] Первоначально клинчеры не имели проволоки в бортах , а форма борта сцеплялась с фланцем на ободе, полагаясь на давление воздуха, чтобы удерживать борт шины на месте. Однако этот тип шин больше не используется повсеместно, и термин клинчер перешел к современной проволочной шине. В оставшейся части этой статьи будет предполагаться современное использование слова клинчер .
В попытке обеспечить лучшие характеристики как проволочных, так и трубчатых методов были также предложены трубчатые клинчеры. [9]
Большинство велосипедных шин являются клинчерными типами для использования с ободами «клинчер». Эти шины имеют стальной провод или кевларовый борт , который сцепляется с фланцами внутри обода. Отдельная герметичная внутренняя камера, заключенная в шину, поддерживает каркас шины и сохраняет замок борта. Преимущество этой системы в том, что к внутренней камере можно легко получить доступ для ремонта заплатки или замены камеры.
Стандарт ISO 5775-2 определяет обозначения для велосипедных ободов. Он различает
Традиционные обода с проволочной накладкой имели прямые стороны. Различные конструкции «крючков» (также называемые «крючком») возродились в 1970-х годах для установки борта шины на обод колеса и удержания шины на месте, [10] [11] что привело к современной конструкции клинчера. Это позволяет использовать более высокое (80–150 фунтов на квадратный дюйм или 6–10 бар) давление воздуха, чем было возможно для старых шин с проволочной накладкой. В этих конструкциях именно сцепление борта с фланцами обода, а не плотная посадка или сопротивление растяжению борта, удерживает шину на ободе и сохраняет давление воздуха. [12]
Некоторые клинчерные шины могут использоваться без камер в системе, которая называется бескамерной. Типичные бескамерные шины имеют герметичные боковины и борта, которые разработаны для максимального уплотнения между шиной и ободом колеса.
Некоторые шины имеют форму тора и крепятся к трубчатым ободам с помощью клея. Трубчатые обода имеют неглубокие круглые поперечные ложа, в которые помещаются шины, а не крепятся к бортам обода бортами шин, как в клинчерных типах.
Соответствующая жесткость каркаса шины необходима для поддержки гонщика, в то время как мягкость и гибкость каркаса желательны для амортизации. Большинство велосипедных шин пневматические, жесткость шин легко контролируется путем управления давлением воздуха внутри шины. Безвоздушные шины используют полутвердый эластомерный материал губчатого типа, который исключает потерю воздуха через проколы и просачивание воздуха.
В пневматической шине сжатый воздух удерживается внутри либо с помощью отдельной, относительно непроницаемой внутренней камеры, либо шиной и ободом в бескамерной системе. Пневматические шины превосходны в обеспечении эффективной амортизации, сохраняя при этом очень низкое сопротивление качению.
Камерная шина имеет отдельную внутреннюю камеру , изготовленную из бутилкаучука , латекса или ТПУ (термопластичного полиуретана), которая обеспечивает относительно герметичный барьер внутри шины. [13] Подавляющее большинство используемых систем шин являются клинчерными из-за относительной простоты ремонта и широкой доступности сменных камер.
Большинство камер велосипедов представляют собой тороидальные баллоны, хотя некоторые таковыми не являются. Например, камеры в велосипедах московского велопроката — это просто резиновые трубки достаточной длины, чтобы их можно было свернуть и вставить в шину. [14]
Бескамерные шины в основном используются на горных велосипедах из-за их способности использовать низкое давление воздуха для лучшего сцепления без получения проколов. [15] Бескамерные шины работают аналогично клинчерам в том, что борт шины специально разработан для соединения с соответствующим бескамерным ободом, но без внутренней камеры. Воздух накачивается непосредственно в шину, и после «запирания» в ободе система становится герметичной. Жидкие герметики часто впрыскиваются в бескамерные шины для улучшения герметизации и предотвращения утечек, вызванных проколами. Преимущество заключается в том, что проколы реже встречаются в бескамерной установке, поскольку для них требуется отверстие через каркас шины, а не только через внутреннюю камеру. Недостатком является то, что воздух может выйти, если замок борта будет нарушен из-за слишком большой боковой силы на шине или деформации обода/шины из-за жесткого удара о предмет.
Для бескамерных шин требуются совместимые с ними обода, которые не допускают выхода воздуха в местах соединения спиц и имеют канавку другой формы для посадки борта шины.
В 2006 году Shimano и Hutchinson представили бескамерную систему для шоссейных велосипедов. [16] Бескамерные шины пока не получили широкого признания в шоссейных гонках из-за отсутствия спонсоров, традиции использования трубчатых шин и того факта, что даже без внутренней камеры общий вес бескамерных ободов и шин больше, чем у топовых комплектов трубчатых шин. [17] Шоссейные бескамерные шины набирают популярность среди гонщиков, для которых преимущества стоят затрат. [18] Шоссейные бескамерные шины, как правило, имеют гораздо более плотную посадку, чем традиционные клинчерные шины, что затрудняет монтаж и снятие шины.
Безвоздушные шины использовались до того, как были разработаны пневматические шины, появившиеся на велосипедах к 1869 году. [19] [20] Они продолжают разрабатываться в попытке решить проблему потери давления воздуха, либо из-за прокола, либо из-за проницаемости. Современные примеры безвоздушных шин для велосипедов включают колесо Energy Return от BriTek, [21] безвоздушную велосипедную шину от Bridgestone , [22] шину, изображенную справа на Mobike, и сплошные шины, обсуждаемые ниже. Хотя современные безвоздушные шины лучше ранних, большинство из них обеспечивают грубую езду и могут повредить колесо или велосипед. [23]
Наиболее распространенной формой безвоздушной шины является просто сплошная шина . Помимо сплошной резины, для 100% предотвращения проколов предлагаются также сплошные шины из полиуретана [24] [25] [26] [27] [28] или микропористой пены [29] . Однако при этом теряется значительная часть желаемого качества подвески пневматической шины, а также страдает качество езды. [30]
Многие системы совместного пользования велосипедами используют эти шины для сокращения расходов на техническое обслуживание, а примерами цельнолитых шин являются шины, предлагаемые Greentyre, [31] Puncture Proof Tyres Ltd, [32] KIK-Reifen, [33] Tannus, [31] Hutchinson , [34] и Specialized . [35]
Велосипедные шины состоят из пропитанного резиной тканевого каркаса, также называемого каркасом, с дополнительной резиной, называемой протектором, на поверхности, которая контактирует с дорогой. В случае клинчеров каркас оборачивается вокруг двух бортов, по одному на каждом крае.
Корпус велосипедной покрышки изготавливается из ткани, обычно нейлоновой , хотя также использовались хлопок и шелк . Корпус обеспечивает сопротивление растяжению, необходимое для удержания внутреннего давления воздуха, оставаясь при этом достаточно гибким, чтобы соответствовать поверхности земли. Количество нитей ткани влияет на вес и эксплуатационные характеристики шины, а большое количество нитей улучшает качество езды и снижает сопротивление качению за счет долговечности и устойчивости к проколам.
Волокна ткани в большинстве велосипедных шин не сплетены вместе, а находятся в отдельных слоях, чтобы они могли двигаться более свободно, уменьшая износ и сопротивление качению. Они также обычно ориентированы по диагонали, образуя диагональные слои. [36]
Были предприняты попытки использовать радиальную кладку, в качестве примеров можно привести Panasonic в 1980-х годах и Maxxis в 2010-х годах [36] , но часто оказывалось, что она обеспечивает нежелательные характеристики управляемости. [37]
Протектор — это часть шины, которая контактирует с землей, обеспечивая сцепление и защищая каркас от износа .
Протектор изготавливается из натурального и синтетического каучука , который часто включает в себя наполнители, такие как технический углерод , который придает ему характерный цвет, и кремний . [38] Тип и количество наполнителя выбираются на основе таких характеристик, как износ, сцепление (мокрое и сухое), сопротивление качению и стоимость. Масла и смазки могут быть добавлены в качестве смягчителей. [38] Сера и оксид цинка облегчают вулканизацию . [38] Некоторые шины имеют двухкомпонентный протектор, который более жесткий в середине и более цепкий по краям. [39] Многие современные шины доступны с протекторами в различных или комбинированных цветах. [40] [41] Были разработаны гоночные шины с различными составами протектора для передней и задней части, тем самым пытаясь обеспечить большее сцепление спереди и меньшее сопротивление качению сзади. [42]
Протекторы находятся где-то в спектре от гладких или скользких до узловатых. Гладкие протекторы предназначены для использования на дороге, где рисунок протектора не обеспечивает или почти не обеспечивает улучшения сцепления. [43] Однако многие в противном случае гладкие шины имеют легкий рисунок протектора из-за распространенного заблуждения, что гладкая шина будет скользкой на мокрой дороге. Узловатые протекторы предназначены для использования на бездорожье, где текстура протектора может помочь улучшить сцепление на мягких поверхностях. Многие протекторы являются всенаправленными — шину можно установить в любой ориентации — но некоторые являются однонаправленными и предназначены для ориентации в определенном направлении. Некоторые шины, особенно для горных велосипедов , имеют протектор, который предназначен либо для переднего колеса, либо для заднего колеса. [44] Специальный рисунок протектора с небольшими ямочками был разработан для уменьшения сопротивления воздуха. [45]
Профиль протектора обычно круглый, соответствующий форме каркаса внутри него и позволяющий шине катиться в сторону, когда велосипед наклоняется для поворота или балансировки. Более квадратные профили иногда используются на шинах для горных велосипедов и новых шинах, разработанных так, чтобы выглядеть как автомобильные гоночные слики, [46] как на велосипедах с колесами .
Борт клинчерных шин должен быть изготовлен из материала, который будет растягиваться очень мало, чтобы предотвратить расширение шины за пределы обода под действием внутреннего давления воздуха.
Стальные проволочные бусины используются на недорогих шинах. Хотя их нельзя сложить, их часто можно скрутить в три меньших обруча. [47]
Кевларовые борта используются в дорогих шинах, и их также называют «складными». Их не следует использовать на прямых боковинах ободов, так как они могут сорваться с обода.
Боковая стенка корпуса, та часть, которая не должна соприкасаться с землей, может быть подвергнута одной из нескольких обработок.
Шины с боковинами из натурального каучука называются «gum wall». В коричневом натуральном каучуке отсутствует технический углерод для снижения сопротивления качению, поскольку его дополнительная износостойкость не нужна в боковине. [48]
Шины с очень небольшим количеством резины, если таковая вообще имеется, покрывающей боковину, называются «skin wall». Это снижает сопротивление качению за счет снижения жесткости боковины за счет снижения защиты от повреждений. [49]
Некоторые шины включают дополнительный слой между протектором и каркасом (как показано на сечении, изображенном выше), чтобы помочь предотвратить проколы либо за счет жесткости, либо просто за счет толщины. Эти дополнительные слои обычно связаны с более высоким сопротивлением качению. [50]
Металлические шипы могут быть встроены в протектор шин с выступами для улучшения сцепления на льду. [51] Недорогие шипованные шины используют стальные шипы, в то время как более дорогие шины используют более прочные карбидные шипы. [52] Для облегчения перехода между двумя типами шин был разработан шипованный, шипованный протектор, который надевается на более гладкую, нешипованную шину. [53] [54] [55]
Некоторые шины имеют светоотражающую полосу на боковинах для улучшения видимости в ночное время. Другие имеют светоотражающий материал, встроенный в протектор. [41]
В дополнение к ямочному рисунку протектора, упомянутому выше, по крайней мере одна шина имеет дополнительное «крыло», закрывающее зазор между боковиной шины и ободом колеса и уменьшающее сопротивление. [56]
По крайней мере одна современная велосипедная шина была разработана специально для использования в помещении на роликах или тренажерах . Она минимизирует чрезмерный износ, которому подвергаются традиционные шины в этой среде, и не подходит для использования на тротуаре. [57]
Помимо различных рисунков протектора, доступных на некоторых шинах для горных велосипедов, упомянутых выше, для шоссейных велосипедов доступны комплекты передних и задних шин с различными рисунками протектора, составами протектора и размерами для передних и задних колес. [58] Другие сценарии включают замену поврежденной шины и оставление другой без изменений.
Были разработаны велосипедные шины, которые накачиваются сами по себе при движении вперед. [59] [60]
Велосипедные шины были разработаны таким образом, чтобы можно было пристегивать и отстегивать разные протекторы. Это позволяет иметь дополнительное сцепление шипованных шин только тогда, когда это необходимо, и избегать дополнительного сопротивления качению в противном случае. [61] [62] [63] [64]
Современные обозначения размеров шин (например, «37-622», также известные как ETRTO) определяются международным стандартом ISO 5775 , вместе с соответствующими обозначениями размеров обода (например, «622×19C»). Более старые английские (дюйм, например, «28 × 1+5 ⁄ 8 × 1+3 ⁄ 8 ") и французские (метрические, например, "700×35C") обозначения также все еще используются, но могут быть неоднозначными. Диаметр шины должен соответствовать диаметру обода, но ширина шины должна быть только в диапазоне ширины, подходящей для ширины обода, [65] а также не превышать зазоры, допускаемые рамой, тормозами и любыми аксессуарами, такими как крылья. Диаметры варьируются от больших 910 мм, для туристических моноциклов , до маленьких 125 мм, для роликовых лыж . [66] Ширина варьируется от узких 18 мм до широких 119 мм для Surly Big Fat Larry. [67]
Легкие шины имеют размер от 3 ⁄ 4 до 1+Ширина 1 ⁄ 8 дюйма (от 19 до 29 мм).
Шины среднего веса или полукруглые шины имеют размер от 1+1 ⁄ 8 к 1+Ширина 3 ⁄ 4 дюйма (от 29 до 44 мм).
Баллонная шина — это тип широкой, большого объема, шины низкого давления, которая впервые появилась на велосипедах-круизерах в США в 1930-х годах. Обычно они имеют ширину от 2 до 2,5 дюймов (от 51 до 64 мм).
В 1960-х годах компания Raleigh выпустила свой RSW 16 с маленькими колесами и баллонными шинами [68] , чтобы он имел мягкую езду, как полностью подвесной велосипед Moulton . Другие производители затем использовали ту же идею для своих собственных небольших колесных велосипедов. Примерами могут служить складной велосипед Bootie Folding Bicycle производства Stanningley (Великобритания) , Commuter производства Co-operative Wholesale Society (CWS) и Trusty Spacemaster.
Ширина шины plus-size обычно составляет 2,5–3,25 дюйма (64–83 мм). Доступны три диаметра посадочного места борта: 559 мм для 26+ , 584 мм для 27,5+ ( 650B+ ) и 622 мм для 29+ . Они заполняют промежуток между баллонными и толстыми шинами. [69]
Толстая шина — это тип широкой негабаритной велосипедной шины, обычно 3,8 дюйма (97 мм) или больше, с ободом 2,6 дюйма (66 мм) или шире, разработанная для низкого давления на грунт , чтобы позволить езду по мягкой нестабильной поверхности, такой как снег, песок, болота и грязь. [70] С 1980-х годов толстые шины шириной от 3,8 до 5 дюймов (от 97 до 127 мм) и диаметром, аналогичным диаметру обычных велосипедных колес, использовались на « фэтбайках » и вездеходных велосипедах, предназначенных для езды по снегу и песку. [71] [72]
Давление накачки велосипедных шин колеблется от 4,5 фунтов на квадратный дюйм (0,31 бар ; 31 кПа ) для толстых велосипедных шин на снегу [73] до 220 фунтов на квадратный дюйм (15 бар; 1,5 МПа) для трубчатых гоночных шин. [74] Максимальное давление в шинах обычно указывается на боковине и обозначается как «Максимальное давление» или «Накачайте до ...» или иногда выражается в виде диапазона, например «5–7 бар (73–102 фунта на квадратный дюйм; 500–700 кПа)». Уменьшение давления имеет тенденцию увеличивать сцепление и делает езду более комфортной, в то время как увеличение давления имеет тенденцию делать езду более эффективной и снижает вероятность получения проколов. [75]
Одно из опубликованных указаний по давлению накачки клинчера заключается в выборе значения для каждого колеса, которое обеспечивает 15%-ное сокращение расстояния между ободом колеса и землей при нагрузке (т. е. с гонщиком и грузом) по сравнению с отсутствием нагрузки. Давление ниже этого значения приводит к увеличению сопротивления качению и вероятности проколов. Давление выше этого значения приводит к меньшему сопротивлению качению в самой шине, но к большему общему рассеиванию энергии, вызванному передачей вибраций на велосипед и особенно на гонщика, которые испытывают упругий гистерезис . [76] [77] Камеры не полностью непроницаемы для воздуха и медленно теряют давление с течением времени. Бутиловые камеры держат давление лучше, чем латексные. [78] Шины, накачанные из баллонов с углекислым газом (часто используемых для ремонта обочин) или гелием (иногда используемым для элитных гонок на треке), теряют давление быстрее, потому что углекислый газ, несмотря на то, что является относительно большой молекулой, слабо растворяется в резине, [79] а гелий — очень маленький атом, который быстро проходит через любой пористый материал. По крайней мере, одна общественная система проката велосипедов , лондонская Santander Cycles , накачивает шины азотом вместо простого воздуха , который уже на 78% состоит из азота, в попытке дольше поддерживать надлежащее давление в шинах, [80] хотя эффективность этого метода является спорной. [81] [82] [83]
Поскольку объем газа и сам газ внутри шины не изменяются существенно при изменении температуры, закон идеального газа гласит, что давление газа должно быть прямо пропорционально абсолютной температуре . Таким образом, если шину накачать до 4 бар (400 кПа; 58 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре 20 °C (68 °F), давление увеличится до 4,4 бар (440 кПа; 64 фунтов на квадратный дюйм) (+10%) при 40 °C (104 °F) и уменьшится до 3,6 бар (360 кПа; 52 фунтов на квадратный дюйм) (-10%) при −20 °C (−4 °F).
В приведенном выше примере разница в 7% абсолютной температуры привела к разнице в 10% давления в шинах. Это является результатом разницы между манометрическим давлением и абсолютным давлением . Для низких давлений накачки это различие более важно, поскольку закон идеального газа применяется к абсолютному давлению, включая атмосферное давление. Например, если шина фэтбайка накачана до манометрического давления 0,5 бар (50 кПа; 7,3 фунта на кв. дюйм) при комнатной температуре 20 °C (68 °F), а затем температура снижена до -10 °C (14 °F) (снижение абсолютной температуры на 9%), абсолютное давление 1,5 бар (150 кПа; 22 фунта на кв. дюйм) снизится на 9% до 1,35 бар (135 кПа; 19,6 фунта на кв. дюйм), что соответствует снижению манометрического давления на 30%, до 0,35 бар (35 кПа; 5,1 фунта на кв. дюйм).
Чистое давление воздуха в шине — это разница между внутренним давлением накачки и внешним атмосферным давлением , 1 бар (100 кПа; 15 фунтов на кв. дюйм), и большинство манометров для шин показывают эту разницу. Если шина накачана до 4 бар (400 кПа; 58 фунтов на кв. дюйм) на уровне моря , абсолютное внутреннее давление составит 5 бар (500 кПа; 73 фунтов на кв. дюйм) (+25%), и это давление, которое должна была бы выдерживать шина, если бы ее переместили в место без атмосферного давления, например, в вакуум свободного пространства . На самой высокой высоте коммерческих авиаперелетов, 12 000 метров (39 000 футов), атмосферное давление снижается до 0,2 бар (20 кПа; 2,9 фунтов на кв. дюйм), и та же самая шина должна была бы выдерживать 4,8 бар (480 кПа; 70 фунтов на кв. дюйм) (+20%).
Велосипедные шины по сути представляют собой тороидальные тонкостенные сосуды под давлением , и если каркас рассматривать как однородный и изотропный материал, то напряжение в тороидальном направлении ( продольное или осевое напряжение, если шину рассматривать как длинный цилиндр) можно рассчитать следующим образом: [84] [85]
где:
Напряжение в полоидальном направлении ( кольцевое или окружное напряжение, если шина рассматривается как длинный цилиндр) более сложное, оно изменяется по малой окружности и зависит от соотношения между большим и малым радиусами, но если большой радиус намного больше малого радиуса, как на большинстве велосипедных шин, где большой радиус измеряется сотнями мм, а малый радиус измеряется десятками мм, то напряжение в полоидальном направлении близко к окружному напряжению цилиндрических тонкостенных сосудов высокого давления: [84] [85]
В действительности, конечно, каркас шины не является ни однородным, ни изотропным, а представляет собой композитный материал с волокнами, внедренными в резиновую матрицу, что еще больше усложняет ситуацию.
Хотя это и не является строгим параметром шины, ширина обода, на котором установлена любая данная шина, влияет на размер и форму пятна контакта, а также, возможно, на сопротивление качению и характеристики управляемости. [86] Европейская техническая организация по шинам и ободам (ETRTO) публикует руководство по рекомендуемой ширине обода для шин различной ширины: [87]
В 2006 году он был расширен, чтобы разрешить установку широких шин до 50 мм на ободах 17C и 62 мм на ободах 19C. [88] В идеале ширина шины должна быть в 1,8–2 раза больше ширины обода, но должно подходить соотношение от 1,4 до 2,2, а для изогнутых ободов даже 3. [89]
Mavic рекомендует максимальное давление в дополнение к ширине обода [90], а Schwalbe рекомендует конкретное давление: [91]
Покрышки для фэтбайков шириной от 100 до 130 мм (от 4 до 5 дюймов) обычно устанавливаются на ободья диаметром от 65 до 100 мм. [92]
Велосипедные шины создают силы и моменты между ободом колеса и дорожным покрытием, которые могут повлиять на эксплуатационные характеристики велосипеда, его устойчивость и управляемость.
Вертикальная сила, создаваемая велосипедной шиной, приблизительно равна произведению давления накачки на площадь пятна контакта. [93] В действительности она обычно немного больше из-за небольшой, но конечной жесткости боковин.
Вертикальная жесткость, или жесткость пружины , велосипедной шины, как и мотоциклетных и автомобильных шин, увеличивается с давлением накачки. [94]
Сопротивление качению является сложной функцией вертикальной нагрузки, давления воздуха в шине, ширины шины, диаметра колеса, материалов и методов, используемых для изготовления шины, шероховатости поверхности, по которой она катится, и скорости, с которой она катится. [1] Коэффициенты сопротивления качению могут варьироваться от 0,002 до 0,010, [1] [74] [95] [96] и, как было обнаружено, увеличиваются с вертикальной нагрузкой, шероховатостью поверхности и скоростью. [1] [97] И наоборот, повышенное давление воздуха в шине (до определенного предела), более широкие шины (по сравнению с более узкими шинами при том же давлении и из того же материала и конструкции), [98] колеса большего диаметра, [99] более тонкие слои каркаса и более эластичный материал протектора, как правило, снижают сопротивление качению.
Например, исследование, проведенное в Университете Ольденбурга, показало, что шины Schwalbe Standard GW HS 159, все шириной 47 мм и давлением всасывания 300 кПа (3,0 бар; 44 фунта на кв. дюйм), но предназначенные для ободов разного диаметра, имели следующие значения сопротивления качению: [100]
Автор цитируемой статьи на основании представленных в ней данных делает вывод, что Crr обратно пропорционален давлению в шинах и диаметру колеса.
Хотя увеличение давления в шинах имеет тенденцию к снижению сопротивления качению, поскольку оно уменьшает деформацию шины, на неровных поверхностях увеличение давления в шинах имеет тенденцию к увеличению вибрации, испытываемой велосипедом и гонщиком, где эта энергия рассеивается в их не совсем идеально неупругой деформации. Таким образом, в зависимости от множества вовлеченных факторов, увеличение давления в шинах может привести к увеличению общей диссипации энергии и либо к более медленной скорости, либо к более высокому потреблению энергии. [101]
Как и другие пневматические шины, велосипедные шины генерируют силу поворота , которая меняется в зависимости от угла скольжения , и тягу развала , которая меняется в зависимости от угла развала . Эти силы измерялись несколькими исследователями с 1970-х годов, [102] [103] и, как было показано, влияют на устойчивость велосипеда. [104] [105]
Моменты, создаваемые в пятне контакта пневматической шиной, включают в себя самовыравнивающийся крутящий момент , связанный с силой поворота, крутящий момент, связанный с тягой развала, как вокруг вертикальной оси, так и опрокидывающий момент вокруг оси крена велосипеда. [106]
Коэффициенты сопротивления качению велосипедных шин для гладких поверхностей обычно находятся в диапазоне от 0,002 до 0,010.
как пневматические шины приобретали все большую популярность, этот вид спорта вызывал беспрецедентный интерес у населения.
: Клинчерные шины удерживаются на ободе в первую очередь за счет защемления загнутой боковины, которая удерживает борт шины, а не за счет окружного натяжения в борту.
преследуют велосипедистов с тех пор, как они начали накачивать шины воздухом. Теперь есть лекарство: эластичная резина под названием BykFil, которая заменяет весь воздух в шине, навсегда устраняя утечки.
Твердый полиуретан заменяет воздух в резиновых шинах в новом методе заполнения шин, разработанном Synair Corp., Тастин, Калифорния. Материал — Tyrfil, продаваемый в США компанией BF Goodrich Tire Co. Двухкомпонентная полиуретановая система закачивается в шины, установленные на ободе, через воздушные клапаны и становится твердым веществом с удельным весом 1,02. Аналогичный продукт, Bykfil, для велосипедных шин был разработан Synair. Около 21/4 фунта Bykfil требуется для заполнения стандартной велосипедной шины: около фунта для гоночных велосипедных шин. Стоимость Bykfil для конечного пользователя составляет около 7 долларов за стандартную велосипедную шину. Стоимость Tyrfil составляет около 1,25 доллара за фунт.
Двухкомпонентный препарат смолы, полезный для заполнения шин
Они тяжелые, медленные и обеспечивают жесткую езду. Они также могут повредить колеса из-за их плохой амортизационной способности.
из трех катушек должен быть закреплен, чтобы предотвратить его повторное пружинное раскрытие.
застежка-молния вдоль боковой стенки позволяет пользователям пристегивать шипы или наступать на гладкую дорожную покрышку.
система zip-on reTyre позволяет быстро и легко застегивать идеальный протектор на велосипеде для каждой поездки — даже не нужно снимать колесо с велосипеда.
сменные «кожи» протектора можно пристегивать и снимать с гладкой базовой шины.
система протектора шины с застежкой-молнией, которая может помочь велосипедистам быстро и легко адаптировать сцепление с дорогой к изменяющимся погодным и дорожным условиям.
Этот новый, более широкий размер шин призван сократить разрыв между стандартными шинами для горных велосипедов и толстыми велосипедами. Насколько толстыми являются шины plus-size? Жесткого определения нет, но обозначение Trek примерно так же хорошо подходит в качестве отправной точки, как и любое другое: шина размером от 2,8 до 3,25 дюймов на ободе размером от 35 до 50 мм (внешний).
грохочущих полосах широкие шины при более низком давлении требовали всего 2/3 мощности более узких шин при более высоком давлении.
Однако оказывается, что скорость утечки CO2 огромна, и причина в том, что он фактически растворяется в бутилкаучуке и, таким образом, не ограничивается обычной потерей проницаемости, он может проходить прямо через объемную резину, что приводит к серьезной потере давления в шинах порядка одного дня.
Итог: в целом потребители могут использовать азот и могут насладиться небольшим улучшением удержания воздуха, но это не заменит регулярные проверки накачки.
Если бы вы накачали заднюю шину до 100 фунтов на квадратный дюйм, то площадь пятна контакта составила бы ровно один квадратный дюйм. Это потому, что шина будет давить на землю с силой 100 фунтов, в то время как земля будет давить на шину с равной и противоположной силой 100 фунтов, и поскольку в вашей шине давление составляет 100 фунтов на квадратный дюйм, то площадь пятна контакта составит один квадратный дюйм.
