“流言终结者”轮组的惯性

2014-10-10 05:12
中国自行车·骑行风尚 2014年4期
关键词:轻量惯性刚性

从环法赛场到当地club的明争暗斗,每个骑士都在寻找更好的轮组,它要够轻够润够顺滑,跑得更快,像热刀切开奶油般撕开风墙,并包括所有最新的技术,还要配上时下流行的25c甚至27c轮胎,而且不限重。

优秀没有止境,卓越无法定价,而“更好”的东西永远只存在于商店橱窗或网购页面。但这都不影响我们去客观地思考—到底什么才是好的轮组?

轮组的重要性已经毋庸置疑,俗话说“穷玩架,富玩轮”,轮子就像鞋,感受直接,拖泥带水或是云淡风轻—直入心髓。所有这些令人心醉的感受,基本都由以下4个方面决定:

轮组硬指标

1.重量

轻量是绝对的好。就像跑车圈里对轴上重量和轴下重量的看法—轴下减重1kg等于轴上减重10kg,自行车轮组的减重效果也是远远高于车上其他任何部件的减重。

2.刚性

轮组的刚性包含轴向刚性和侧向刚性,刚性是其他一切性能的基础,高刚性带来的舒适性降低可以通过车架进行中和。

3.破风

破风是指高速骑行时降低空气阻力的能力,这是维持和提高速度的关键。就笔者个人的体会,无需40km/h那么高的门槛,25km/h的时候低框和板轮的差距就已经相当明显了。

4.惯性

惯性是使轮组从静止到运动所需要的力,惯性永远是越低越好,简单来说就是“轻快”。这就像穿铁鞋的跑不过背铁块的。无论是大部队的拉扯、冲刺加速、突围追击,还是爬坡,低惯性都能使力量传导的损耗降低,更快地提速。

惯性对轮组的骑行表现有着举足轻重的影响,虽然如此,我们讨论它的时候还是必须把它和整车重量和骑手自重结合起来。当我们从便宜的比较重的轮组升级到昂贵的比较轻的高档轮组后,车辆行进时所需的滚动能量和直线移动能量都减少了,这就意味着车的加速性和操控性更好了。

对于这个惯性的大小,建议你先简单感受一下,在没有专业设备的情况下,可以用手测试。你先把车辆的前轮架起来,捏着前轮的辐条,反复上下拨动,让前轮反复转动、停止,感觉车轮在动静之间切换时车条对手指的压力—沉不沉。如果你用29er大齿胎山地轮组对比公路低框碳刀,肯定是能够感觉出很大不同的。使用专业设备测量也是同样的道理,只是精确度更高了。

以下对轮组惯性的测量,是指轮组从静止加速到时速30公里,记录这个加速过程中所消耗的能量,作为本次横向比较的基准值。

基本上来说,一个轮子从0加速到时速30公里,所需的功被转换成40%的转动能量和60%的线速度能量。轮胎选择的影响也很显著,使轮胎转动的能量往往占了总转动能量的一半以上,因为轮胎离轮轴最远:惯性是和到轴心距离的平方成正比的。

车轮的回转惯性决定了轮组的加速性能。惯性基本上只与质量有关,而车轴附近的质量则基本上不会对回转加速度产生影响。但是,实际骑行中加速时,除了转动车轮所需的能量外,我们还必须付出一定的能量使我们向前移动。不过,这里的加速所需能量中,不包括自行车架以及车手的部分。考虑到车手的体重远高于轮组的质量,所以“使轮组转动并前进的能量”只占“车手与车辆整体加速所需能量”的3%~8%。也就是说,体感上,我们可以粗略的认为使用最轻的轮组可以节省最多5%的能量。

左图标示了一些有代表性的轮组从0~30km/h的“加速所需能量”,以及轮组的重量。大概可以分为3组,碳轮基本上属于轻量组或中间组,铝轮是重量组,最轻量组是一些变态的轮子—前后两轮合计1000g左右—比如Lightweight。中间组中的成绩优秀的顶级轮有Mavic 的Cosmic Carbone Ultimate 和 Shimano 的C24 TU,以及Campagnolo的 Hyperon。这3个轮子极为接近最轻量组,体感上几乎感觉不到差别。

很明显,高端的超轻轮组,如: Lightweight和Zipp 202有着最小的惯性。它们需要最小的能量来加速。从94~99焦耳是第二集团,这些都是很轻的车圈,有的甚至是高框轮,却有着比传统轮子更优异的加速性和操控性。

例如:一个70公斤的骑手和一辆5公斤的车,加上一对Lightweight和235克的管胎,总重量是76公斤。如果他换上Mavic Aksium Race,总重是77公斤。忽略风阻、培林和胎的滚阻,第一种组合下骑手从0~30km/h要做功2649焦耳,如果耗时10秒的话大概是265瓦的功率。如果他骑重一点的轮子的话,就要做2720焦耳的功,或是272瓦。也就是说Lightweight在低速加速时有7瓦的优势。我们选择极端的对比只是想说明我们的观点。很明显,如果我们从Campy Hyperon换成Eurus,差距不会那么大(约3瓦)。

由此比较我们可以得出一些简单的结论,基本上说就是用两套轮组来应付不同的骑行状况。第一套就是便宜的合金轮组,需要考虑的是可靠耐用,而不是卓越的性能。第二套是碳纤轮组,把从第一套轮组省下的钱花在这里,性能的提高是很明显的,一套轻而高框的轮子可以帮你省下不少的功率。

不能忽视的,那些手编的轮组往往有最高的性价比,可以比同价位的厂轮更轻,并且根据你的体重和骑行习惯设置恰当的辐条张力,但前提是必须先找到一位可靠的技师。

最后,别忘了轮胎!它们对总体性能的影响是很可观的:它的滚动惯性占了轻量轮组滚动惯性的一半,它还带来了同样重要的滚阻上的差别。如果把235g的轮胎组合升级成210g的话,可以省4焦耳,差不多是0~30km/h 10秒加速的0.4瓦,不坏吧?

猜你喜欢
轻量惯性刚性
VICTOR轻量设计: 一支超轻球拍可以有多轻?
一个轻量高效跨平台日志系统的设计与实现
陶瓷压机机械结构刚性对能耗影响的研究
技术创新能力刚性陷阱与超越路径分析
无处不在的惯性
对惯性的认识误区
无处不在的惯性
外出的最“重量”武器是最“轻量”化妆包
2009年高考物理专项训练题三 牛顿运动定律