Οτανκατασκευαστές ποδηλάτων βουνούλανσάρουν νέα μοντέλα, συχνά δίνουν έμφαση στη βελτιωμένη ακαμψία, βάρος, άνεση ή αεροδυναμική απόδοση του νέου μοντέλου. Από αυτές τις παραμέτρους, η ακαμψία είναι η πιο σημαντική, η οποία είναι ο βασικός παράγοντας για να γίνει ένα ποδήλατο όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικό στη μετάδοση δύναμης. Ωστόσο, υπάρχουν πολλές λεπτομέρειες που κρύβονται κάτω από τη γενική έννοια της ακαμψίας.
Ανάμεσα στα πολλά σημεία πώλησης που αναφέρουν οι κατασκευαστές ποδηλάτων βουνού για να πουλήσουν τα προϊόντα τους, εμφανίζεται πάντα η «αυξημένη ακαμψία». Αυτή είναι στην πραγματικότητα μια παράμετρος για την οποία πολλοί άνθρωποι μιλούν, αλλά λίγοι καταλαβαίνουν τι πραγματικά σημαίνει. Ωστόσο, όπως και το βάρος του ποδηλάτου, πολλοί άνθρωποι υπερεκτιμούν τον ρόλο της αυξημένης ακαμψίας. Η ακαμψία δεν είναι απαραίτητα ισχυρότερη.
Τι είναι η ακαμψία
Πριν αρχίσουμε να αναλύουμε τι σημαίνει αυτή η παράμετρος, το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνουμε είναι να διευκρινίσουμε τι είναι η ακαμψία. Σύμφωνα με τον ορισμό που χρησιμοποιείται συνήθως στη μηχανική, η ακαμψία είναι η ικανότητα ενός δομικού στοιχείου (στην περίπτωση ενός ποδηλάτου, του πλαισίου) να αντιστέκεται στην παραμόρφωση που προκαλείται από την εφαρμογή εξωτερικών δυνάμεων.
Γι' αυτό όταν μιλάμε για ακαμψία, οι περισσότεροι σκέφτονται αμέσως τη δύναμη που ασκούμε στα πεντάλ και πόσο παραμορφώνεται πλευρικά το πλαίσιο με κάθε πάτημα του πεντάλ.
Ωστόσο, αυτή είναι μόνο μία από τις δυνάμεις που επηρεάζουν το πλαίσιο και άλλες δυνάμεις, όπως τα αποτελέσματα της φυγόκεντρης δύναμης στις στροφές, η αντίδραση σε χτυπήματα στο δρόμο και άλλες ανωμαλίες που συναντώνται στο δρόμο, συχνά δεν λαμβάνονται υπόψη.
Οι μηχανικοί που αναπτύσσουν ποδήλατα πρέπει να λάβουν υπόψη όλες αυτές τις πτυχές για να επιτύχουν όχι μόνο εξαιρετικά ισχυρή απόδοση του ποδηλάτου, αλλά και τη σωστή ικανότητα απορρόφησης κραδασμών, ενώ παράλληλα κάνουν ολόκληρο το ποδήλατο όσο το δυνατόν πιο ελαφρύ.
Επομένως, όταν μιλάμε για την ακαμψία του πλαισίου, πρέπει να την αξιολογήσουμε σε διαφορετικές περιοχές του πλαισίου, έτσι θα διαπιστώσετε ότι αυτή η παράμετρος είναι πιο ενδιαφέρουσα από την άλλη.
Με απλά λόγια, η επίτευξη της υψηλότερης δυνατής ακαμψίας δεν αποτελεί πρόβλημα. Η απλή στοίβαξη των υλικών, ειδικά εάν οι πρώτες ύλες έχουν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό, θα έχει ως αποτέλεσμα μια πιο άκαμπτη δομή. Εκτός από το υλικό, σημαντική είναι και η διατομή-του σωλήνα. Όσο μεγαλύτερη είναι η διατομή-τόσο μεγαλύτερη είναι η ακαμψία. Αλλά η παρενέργεια είναι ότι το βάρος αναπόφευκτα θα αυξηθεί.
Η διάταξη των ανθρακονημάτων είναι φυσικά επίσης πολύ σημαντική. Η τρέχουσα κύρια μέθοδος βασίζεται σε διαφορετικές διατάξεις μονοκατευθυντικών ινών, οι οποίες χαρακτηρίζονται από υψηλή ακαμψία στην κατεύθυνση της διάταξης των ινών, αλλά πολύ μικρή ακαμψία στην κατεύθυνση κάθετη προς την ίνα. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους μηχανικούς να επιτύχουν αντίστοιχες χρήσεις σε διαφορετικές περιοχές του πλαισίου ανάλογα με τον τρόπο τοποθέτησης κάθε υφάσματος από ίνες.
Η τέλεια εφαρμογή απαιτεί πολύ περίπλοκη υπολογιστική εργασία, η οποία ευτυχώς γίνεται από μηχανικούς του 21ου αιώνα κυρίως σε υπολογιστές υψηλής απόδοσης-που χρησιμοποιούν λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων (FEA), το οποίο επιτρέπει στους μηχανικούς να δημιουργούν εκατοντάδες εικονικά πλαίσια και να προσομοιώνουν την απόκρισή τους σε διαφορετικές δυνάμεις που εφαρμόζονται.
Ο στόχος του σχεδιασμού του πλαισίου είναι η επίτευξη ισορροπίας και η προσθήκη ακαμψίας μόνο όπου χρειάζεται. Για το σκοπό αυτό, ορίζουμε διάφορους τύπους ακαμψίας στα πλαίσια ποδηλάτων.
Δυνατό πετάλι – πλευρική ακαμψία
Πρώτον, αυτό που συνήθως θεωρούμε περισσότερο είναι η πλευρική ακαμψία, η οποία μετριέται στα εργαστήριά τους εφαρμόζοντας ένα φορτίο στον κάτω βραχίονα για να προσομοιωθούν οι δυνάμεις που ασκούνται από το πεντάλ. Αυτή η ακαμψία μετρά κυρίως τον βαθμό στον οποίο η περιοχή του κάτω βραχίονα παραμορφώνεται κάθε φορά που τα πόδια μας πατούν στους στρόφαλους. Είναι ενδιαφέρον ότι η πλευρική ακαμψία πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη, γιατί ελαχιστοποιώντας την πλευρική μετατόπιση, η διανυσματική δύναμη που παράγουμε μπορεί να είναι η μέγιστη δύναμη που μεταδίδεται στον πίσω τροχό.
Επιπλέον, το πίσω τρίγωνο πρέπει επίσης να είναι αρκετά άκαμπτο ώστε να μην παραμορφώνεται όταν η αλυσίδα μεταδίδει δύναμη στο πίσω μέρος.
Αυτή είναι η παράμετρος που εμείς οι αναθεωρητές ποδηλάτων προσπαθούμε να αξιολογήσουμε πόσο εύκολα ένα ποδήλατο μπορεί να επιταχύνει γρήγορα και αυτή η απόδοση είναι ιδιαίτερα σημαντική για ορειβάτες και σπρίντερ που απαιτούν το ποδήλατο να διατηρεί την πλήρη ισχύ όταν εκτοξεύει μια επίθεση ή αντιμετωπίζει ένα μεγάλο ομαδικό σπριντ. Ωστόσο, σε ταχύτητες πλεύσης, τα περισσότερα πλαίσια στην αγορά μπορούμε να πούμε ότι είναι πολύ αποδοτικά, επειδή η ισχύς εξόδου είναι πιο σταθερή και δεν διαφέρει πολύ από την απόδοση των απλών ενθουσιωδών.
Για να επιτευχθεί ο στόχος της υψηλής ακαμψίας του πλευρικού κάτω βραχίονα, οι κατασκευαστές ποδηλάτων έχουν δεσμευτεί να επιλέγουν φαρδύτερα στηρίγματα κάτω και στροφάλους 30 mm. Οι αλυσίδες είναι επίσης συχνά πολύ χοντρές, ειδικά στα πλαϊνά τους, αλλά δεν είναι πολύ χοντρές για να αποφευχθεί η συμβατότητα με τον πίσω τροχό. Ο κάτω βραχίονας και οι αλυσίδες είναι συχνά ασύμμετροι για να εξισορροπούν την απόκριση στις διαφορετικές δυνάμεις που δημιουργούνται στην πλευρά της κίνησης και στην πλευρά που δεν είναι{3}}. Για τη μεγιστοποίηση αυτού του αποτελέσματος χρησιμοποιούνται επίσης διαφορετικές διατάξεις από ανθρακονήματα.
Έλεγχος ακριβείας – στρεπτική ακαμψία
Μια πιο σημαντική αλλά λιγότερο αναφερόμενη παράμετρος είναι η στρεπτική ακαμψία. Αυτό καθορίζει πόσο στρίβει το πλαίσιο υπό διαφορετικές δυνάμεις. Αυτή η στροφή επηρεάζει την ευθυγράμμιση των μπροστινών και των πίσω τροχών και επομένως έχει σημαντικό αντίκτυπο στον χειρισμό της μοτοσυκλέτας, ειδικά στις στροφές.
Όταν στρίβετε με υψηλή ταχύτητα, το ποδήλατο ασκεί κεντρομόλο δύναμη στο εσωτερικό της καμπύλης, η οποία δημιουργεί φυγόκεντρη δύναμη που τείνει να μας απομακρύνει από την καμπύλη. Λόγω των διαφορών στη δομή του πιρουνιού και του πίσω τριγώνου, οι δυνάμεις στους μπροστινούς και πίσω τροχούς δεν είναι ίδιες, γεγονός που προκαλεί την κακή ευθυγράμμιση των τροχών στη γραμμή κίνησης τους.
Για τον αναβάτη, αυτό θα το χαρακτηρίζαμε ως ανακριβή χειρισμό. Βασικά, όταν ο αναβάτης τραβάει μια γραμμή στη γωνία σαν πινέλο, το ποδήλατο δεν σου δίνει τη σφιχτή απόκριση που θέλεις. Αντίθετα, όταν ένα ποδήλατο έχει καλή απόδοση σε αυτήν την παράμετρο, δεν είναι μόνο εύκολο να σχεδιάσετε μια καμπύλη, αλλά και με μια απλή κίνηση, μπορείτε να δείξετε το ποδήλατο στο κέντρο της στροφής και αφού κόψετε το κέντρο της στροφής, διορθώνει σταδιακά τη διαμήκη γωνία της στροφής σας με πολύ ομοιόμορφη πρόοδο και η αντίδραση σε ξαφνικές αλλαγές στην κατεύθυνση της μπροστινής γωνιακής γραμμής του ποδηλάτου θα είναι επίσης στην κατεύθυνση της μπροστινής γωνίας του ποδηλάτου. Γενικά, όλος ο έλεγχος στις στροφές θα γίνει ελαφρύς και άμεσος και δεν θα υπάρχει νωθρή αίσθηση αυτών των λιγότερο άκαμπτων μοντέλων.
Προκειμένου να αποφευχθεί η εύκολη συστροφή του πλαισίου, οι κατασκευαστές συνήθως ενισχύουν το σώμα του πιρουνιού και χρησιμοποιούν μεγαλύτερο σωλήνα διεύθυνσης. Στην πραγματικότητα, το ρουλεμάν ακουστικών αυξάνεται χρόνο με το χρόνο, από το παραδοσιακό ρουλεμάν 1 ίντσας στο ρουλεμάν 1,5 ιντσών που εμφανίζεται συχνά στο κάτω μπολ. Αυτός είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο ο κάτω σωλήνας ενός ποδηλάτου είναι συνήθως η ευρύτερη-διατομή, επειδή είναι το κύριο τμήμα στήριξης της δομής του πλαισίου.
Υπάρχει όμως και μια άλλη πτυχή που πρέπει να εξεταστεί. Είναι ότι η πλευρική και η στρεπτική ακαμψία πρέπει να εξισορροπηθούν για να δώσουν στο πλαίσιο την καλύτερη απόδοση χωρίς κανένα συμβιβασμό. Από την άλλη πλευρά, η υπερβολική πλευρική ακαμψία στον μπροστινό και τον πίσω άξονα μπορεί να κάνει τη μοτοσυκλέτα δύσκολη στην οδήγηση όταν οι συνθήκες του δρόμου δεν είναι τέλειες, επειδή θα αναπηδά μετά από κάθε σύγκρουση στο δρόμο. Επομένως, υπάρχουν περισσότερες πτυχές που πρέπει να ληφθούν υπόψη από αυτές.
Ομαλή οδήγηση – κατακόρυφη ακαμψία
Εάν ο στόχος των προηγούμενων σημείων είναι να επιτευχθεί η ισχυρότερη δυνατή ακαμψία, τότε στο κατακόρυφο επίπεδο, είναι το αντίθετο: μια ορισμένη ακαμψία για την αποφυγή του φαινομένου αναπήδησης, αλλά ταυτόχρονα, αρκετή ικανότητα παραμόρφωσης για την επίλυση των ανωμαλιών του οδοστρώματος.
Αυτή είναι μια πολύ δύσκολη παράμετρος στην προσαρμογή γιατί επηρεάζεται από το βάρος του αναβάτη και ο σχεδιασμός του ποδηλάτου λαμβάνει υπόψη διαφορετικούς τύπους αναβατών. Φυσικά, είναι πλέον δυνατό να συμπεράνουμε το μέσο μέγεθος ενός αναβάτη συγκεκριμένου μεγέθους μέσω της ανάλυσης μεγάλων δεδομένων των αναβατών, έτσι ώστε οι μηχανικοί να μπορούν να προσαρμόσουν αυτήν την παράμετρο με μεγαλύτερη ακρίβεια.
Σε γενικές γραμμές, όπως η πλευρική ακαμψία, η διατομή-του σωλήνα πλαισίου και η διάταξη του υφάσματος άνθρακα θα έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην κατακόρυφη ακαμψία. Η ρύθμιση της κατακόρυφης ακαμψίας προσπαθεί επίσης να επιτύχει μια τέλεια ισορροπία μεταξύ της απορρόφησης κραδασμών και της απόδοσης μετάδοσης δύναμης χωρίς να επηρεάζεται η πλευρική ακαμψία.
Η κατακόρυφη ακαμψία συνήθως επηρεάζει την αεροδυναμική, επειδή ο αεροδυναμικός σωλήνας θα αυξήσει την κατακόρυφη διατομή-του σωλήνα, αυξάνοντας έτσι την κατακόρυφη ακαμψία και μειώνοντας την οριζόντια διατομή-, η οποία θα επηρεάσει την πλευρική ακαμψία, η οποία είναι εντελώς αντίθετη από αυτή που αναζητά το πλαίσιο.
Η λύση σε αυτό το πρόβλημα συνήθως βασίζεται σε έναν κολοβωμένο εικονικό ουραίο σωλήνα και στην αύξηση της οριζόντιας-διατομής του σωλήνα, αλλά αυτό δεν επηρεάζει μόνο το βάρος, αλλά και την αεροδυναμική απόδοση.
Τι γίνεται αν το ποδήλατο είναι πολύ άκαμπτο ή πολύ μαλακό;
Όπως είπαμε και στην αρχή, αν είναι σημαντική η απόλυτη τιμή της ακαμψίας, είναι πολύ εύκολο να φτιάξεις ένα ποδήλατο εξαιρετικά άκαμπτο με σύγχρονα υλικά. Ωστόσο, λίγοι από εμάς μπορούν να αντέξουν περισσότερο από μία ώρα σε ένα τέτοιο ποδήλατο, όχι μόνο επειδή οι αλλαγές στην επιφάνεια του δρόμου θα σπάσουν γρήγορα τα χέρια και τις πλάτες μας, αλλά και επειδή η αντίδραση σε οποιαδήποτε μικρή επέμβαση είναι πολύ γρήγορη, αναγκάζοντας μας να είμαστε συνεχώς νευρικοί.
Στην πραγματικότητα, σε μια συγκεκριμένη περίοδο της ιστορίας, είχαμε κάποτε ένα τέτοιο ποδήλατο, και παρόλο που ένιωθαν εξαιρετικά υπέροχα όταν το πάτησες για πρώτη φορά, ειδικά όταν επιτάχυνες, σύντομα έγινε σαφές ότι μια τέτοια μοτοσυκλέτα δεν ήταν πρακτική στον πραγματικό κόσμο. Καθώς περνούσαν τα χιλιόμετρα, περισσότερο μας πλήγωσε παρά βοήθησε ή σε κάθε κατηφορική στροφή δεν μας έδινε τίποτα θετικό, εκτός από υπερβολική εμπιστοσύνη στις στροφές. Πιστεύω ότι όλοι εξακολουθούν να θυμούνται τα αγωνιστικά μοντέλα εξολοκλήρου-αλουμινίου που ήταν δημοφιλή στις αρχές του 21ου αιώνα. Αυτά ήταν πραγματικά "δύο τροχοί και ένα κοντάρι, τίποτα άλλο να κάνω".
Στο άλλο άκρο, τα θεωρούσαμε «βαμβακερά ποδήλατα». Πιθανώς το είδος των ποδηλάτων που απαιτούν συνεχή απόδοση υψηλής-έντασης για να διατηρήσουν την ταχύτητα πλεύσης και θα νιώσετε ότι έχει φύγει περισσότερο από το ήμισυ της δύναμής σας, για να μην αναφέρουμε την απόκριση ενός γέρου όταν επιταχύνετε.
Τέτοια ποδήλατα θα ξυπνήσουν επίσης τις εφιαλτικές αναμνήσεις των ανθρώπων κατά τη στροφή και τον εντοπισμό. Πιστεύω ότι οι αναβάτες που διαθέτουν ποδήλατα δρόμου από χάλυβα μεσαίας κατηγορίας-μπορούν να καταλάβουν τι εννοώ. Αν και μπορούμε να ονομάσουμε τέτοια ποδήλατα «κομψά σε σχήμα και πολυτελή στην υφή», όσοι καταλαβαίνουν θα καταλάβουν.
Μετά την παραπάνω εισαγωγή, γνωρίζουμε ότι στις περισσότερες περιπτώσεις, η υψηλότερη ακαμψία θα είναι σίγουρα πιο δημοφιλής, αλλά πρέπει να δοκιμαστεί αυστηρά σε κάθε περιοχή του πλαισίου και τελικά να επιτευχθεί μια τέλεια ισορροπία διαφόρων δεικτών. Με λίγα λόγια, η συνολική ακαμψία του πλαισίου έχει αυξηθεί σημαντικά με τα χρόνια. Στην τελευταία γενιά μοντέλων, μπορεί να χρειαστεί να το πατήσετε μόνο μερικές φορές, ενώ στο ίδιο μοντέλο που μπορεί να ήταν πριν από δέκα χρόνια, μπορεί να χρειαστεί να το πατήσετε πολύ περισσότερο. Μέσα από μια τέτοια σύγκριση, μπορείτε πολύ διαισθητικά να νιώσετε τον τεράστιο αντίκτυπο της ανάπτυξης της γνώσης σχεδιασμού πλαισίου, τον εμπλουτισμό των εργαλείων σχεδιασμού και τη βελτίωση της ποιότητας του υλικού στην απόδοση του ποδηλάτου.
