Teil 5: Reifendruck und Aerodynamik

Wir werden diesen Beitrag mit einer schnellen Aktualisierung im Zustand der modernen Radaerodynamik beginnen.  
Felgenform und Reifen
1991 patentierten Steve Hed und Robert Haug eine Felgenform, die als 'toroidaler' Form bekannt wäre.  Der toroidale Rand war einzigartig in den Es hatte keine flachen Oberflächen, einen tiefen Reifen -Brunnen für röhrenförmige Reifen und gebogen so, dass der kombinierte Rand und der Reifen eine Ellipse bildeten. 

Bild von Steve Hed Toroidal Rim Patent #US5061013
In simpeler Hinsicht deckt dieses Patent alle Felgen ab, die breiter sind als der Reifen und umfasst vollständig aus gekrümmten Oberflächen.  Jetzt war das Problem mit dem Patent, dass sich herausstellte, dass dieser Rand mit der Technologie des Tages unmöglich war.  Der HED CX RIM war grob Toroidal, aber mit einer Aluminiumkappe am Reifenbrunnen und der Bremsspur konnte die für ultimativen Aero erforderliche Krümmung nicht machen, und selbst dazu war die abgewinkelte Aluminiumbremsspur problematisch.
1997 patentierte Zipp (der die Haug -Hälfte des toroidalen Patents besaß, aber nie einen Rand dieser Form gemacht hatte) die "hybride toroidale" Randform.  Dieses Patent dauerte das Konzept, dass der Rand breiter als der Reifen war, um den Luftstrom zu kontrollieren, und stimmte jedoch mit parallelen Bremsspuren überein, um das Konzept mehrherstellbarer zu machen. 

Sargent/Zipp Hybrid toroidales Patent
Die Regel von 105%
Die Felgen dieser Ära waren alle 19-21 mm breit, und die Zipp- und HED-Felgen waren am breitesten Punkt in der Regel 23 mm breit, was für einen 19-21-mm-Reifen optimiert wurde.  Während des frühen Teils meiner Amtszeit in Zipp 1999-2013 bemerkte ich im Windkanal, dass sich die Aerodynamik, wenn sich der Reifen der Randbreite näherte, die Aerodynamik beeinträchtigt wurde und von der Faustregel formulierte, die wir die Regel von 105 (%) nannten.  In der Regel von 105 heißt es, dass der Rand mindestens 105% der Breite des Reifens betragen muss, wenn Sie die Chance haben, den Luftstrom aus dem Reifen erneut zu fördern und zu kontrollieren oder zu glätten.  

Regel von 105 (%), die 2001 basierend auf frühen Windkanalarbeiten mit 21- und 23 -mm -Reifen formuliert wurden
Einer der interessantesten Aspekte der Regel von 105 ist, dass vor 2001 niemand Tunneltests mit 21 oder 23 -mm -Reifen war.  Die konventionelle Weisheit war, dass Sie mit 18-20 mm Reifen Triathlon tt oder triathlon gefahren sind, und das war das.  Ich war jedoch 2001 im Texas A & M Tunnel mit US -Post und Johan Bruyneel sprach über die erstaunliche Fahrt und den Griff dieser neuen 21 -mm -Reifen, die sie vom Teamsponsor erhalten haben.  Er hatte die Entscheidung getroffen, schmalere Reifen aufzugeben, selbst für die TT als die Fahrer, die diesen neuen Reifen so bevorzugten.  Wir gingen sofort durch Testräder mit 21 -mm -Reifen und stellten fest, dass die 21- und 22 -mm -Felgen der Zeit nicht breit genug waren.  
Dies wäre der Beginn eines erstaunlichen Spiels mit Hühnchen und Eier in der Radsportindustrie, da Radhersteller Felgen machten, die mit breiteren Reifen und Reifenherstellern und Athleten arbeiteten, die die Grenzen immer noch weiter überschritten haben, indem sie noch breitere Reifen benutzten.  Im Jahr 2007 hatten wir Mühe, Radfahrer in Paris Roubaix zu überzeugen, 27 -mm -Reifen zu verwenden, wenn sie die "bereits sehr breiten" 24 -mm -Reifen von Paris Roubaix 2016 immer bevorzugt hatten. Wir hatten Radfahrer bei Roubaix auf 30 mm Vorder- und 32 -mm -Hinterreifen mit 25 -mm -Reifen, die in TTs verwendet wurden !
Warum die Regel von 105
Dieses CFD -Image von Bontrager zeigt einen großartigen Job darin, das "Warum" der Regel von 105 zu zeigen oder Hinterkante.  Dies war die Erkenntnis in den frühen 2000er Jahren, die Zipp, dann Hed, dann Simon Smart/Enve, Bontrager und jetzt viele andere, um das Problem vollständig zu überdenken.  Das eigentliche Problem/die Möglichkeit besteht darin auf der hinteren Hälfte des Rades. 

Bild von Trek/Bontrager D3 Rim Form Whitepaper mit 25 -mm -Reifen
Dies ist ein Bild aus dem Whitepaper von Trek/Bontrager von 2011. Sie können im oberen Bild sehen, wie die Trennung (in blau) vollständig vom Reifen dominiert wird, da der Rand enger ist.  Das 'Zipp' -Bild hat den Rand und den Reifen in der gleichen Breite wie der Reifen, und der Bontrager am Boden hat den Rand breiter als der Reifen und in der Lage, den getrennten Luftstrom aus dem Reifen zurückzuerobern.  Diese subtilen Unterschiede können bei der Schweige und noch größeren Unterschiede in der Handhabung sehr stark verändert werden.  Viele Marken haben ähnliche CFD -Bilder auf ihren Websites. Der kritische Punkt ist, dass subtile Variationen der Felgenform die aerodynamischen Luftwiderstands und die Handhabung verändern können und werden, aber nichts davon ist möglich, es sei denn, der RIM beträgt mindestens 105% des Reifens Breite.
Die Verbindung zur Reifengröße und zum Druck
Nachdem wir jetzt verstehen, wie wir jetzt zu diesem Thema gekommen sind, lassen Sie uns unsere mit dem Bremssattel gemessenen Reifen und Felgen von Teil 1 erneut besuchen.

Tatsächliche gemessene Breiten von Reifen auf verschiedenen Perlenbreitenfelgen
Der Zusammenhang zwischen Druck und Aero wird klarer, wenn Sie sich das obige Diagramm ansehen.  Zwischen 87 und 115psi wachsen die meisten dieser Reifen um fast 1 mm Breite.  In strengen aerodynamischen Begriffen ist diese zusätzliche Breite von rund 1 Watt pro 2 mm Reifen bei niedrigen Gierwinkeln kosten.  Die große Strafe kann jedoch in moderaten Gierwinkeln kommen, wenn sich die Reifen der Breite des Randes nähern.
Schauen wir uns zuerst einen Zipp 404 Firecrest an, einen Felgen mit 26,5 mm äußerer Breite und 16,5 mm Perlenbreite.  Mit einem 23C -Reifen sehen wir weniger als 10 Gramm Dragunterschiede zwischen 6Bar, 7Bar und 8Bar.  Bei einem 25 -° C -Reifen sehen wir jedoch einige signifikante Auswirkungen auf die Aerodynamik des Rades mit sich wechselndem Druck, da das Reifenwachstum über diesen Druck die Rand von 102% der Reifenbreite auf nur 98% der Reifenbreite beträgt.

Auswirkung des Drucks auf Zipp 404 Firecrest mit 25 mm kontinentaler GP4000SII 25C -Reifen
Alle 3 Drücke auf dem 23 -mm -Reifen machten einen Unterschied in etwa dem Fehlerrand des Windkanals (A2 Windkanal), so dass 6Bar, 7Bar oder 8Bar alle innerhalb von 10 Gramm von der blauen Linie liegen würden.  Der 25 -mm -Reifen nähert sich jedoch der Schwelle der Aero -Effizienz aufgrund der aufgeblasenen Breite dieses Reifens auf einer 16,5 ° C -Perlenbreite, und bei dieser Reifenbreite kann Ihr Druck einen relativ großen Aero -Unterschied bewirken.  
Bei Gierwinkeln zwischen 10 und 20 Grad würde der Unterschied zwischen 7 und 8 bar Reifendruck (100,5 und 115psi) in diesem Fall zwischen 1 und 9 Watt liegen.  Wenn Sie der Ansicht sind, dass ein volles Keramiklager-Upgrade für denselben Radsatz eine Einsparung von 0,8-1,0 Watt darstellt, wird klar, dass diese Aero-Unterschiede im Zusammenhang mit Reifendruck gering sind, aber definitiv definitiv ungleich Null sind!
Empfehlungen
Bei Setups, bei denen der Felge 105% der gemessenen Reifenbreite oder größer beträgt, haben Reifendrücke sehr kleine Aero -Effekte.  Unsere Freunde bei Flo -Radfahren Kürzlich hat eine sehr detaillierte Studie an 23-mm-Reifen auf einem ihrer Räder in 5psi-Schritten (RIM 105-108% des Reifens) abgeschlossen und einen Unterschied von 0,5 bis 2,0 Watt festgestellt.  Sie können die Ergebnisse lesen HIER. Für ihre Einrichtung stellte sich der optimale Druck für den 23C -Reifen auf 17,5 ° C als 95psi auf.
Auch dies sind sehr geringe Zahlen, aber am Rande der Leistung können sie für die Leistung von entscheidender Bedeutung sein, und das Beste ist, dass diese Gewinne für diejenigen, die bereit zu experimentieren sind, kostenlos sind.
Wir empfehlen weiterhin, Ihre Reifenbreite zu messen und Ihren Reifendruck sorgfältig zu protokollieren, um Ihnen dabei zu helfen, diese Effekte besser zu verstehen.  Das Denken sollte sein, dass breitere Reifen einen geringeren Druck erfordern, und wenn Sie gegen die Regel von 105 gegen ein kritisches Aero -Ereignis verstoßen, sollten Sie Ihren Reifen möglicherweise verkleinern oder versuchen, ob ein geringfügiger Druck die Lösung sein kann.
Bonus: Reifenkleidung und Aerodynamik
Als zusätzlichen Bonus haben wir beschlossen, in ein lustiges Diagramm zu werfen, das einen neuen 23C GP4000SII und einen, der 1000 Meilen als hinteres unter 175 Pfund Athlet verwendet hat, 1000 Meilen verwendet hat.  Die Wirkung von Reifenkleidung war etwas, das ich vor 10 Jahren zum ersten Mal im Windkanal bemerkt habe und seitdem interessiert war.  Während Ihr Reifenverschleiß je nach Oberflächenbedingungen und Fahrergewicht variiert, können wir eindeutig sagen, dass Reifen mit sichtbarem Mittellaufverschleiß oder flacher Flecken auf der Krone des Reifens die Auszeit auf den Kurs kosten.  
Dies ist logisch, wenn Sie darüber nachdenken, die Krone des Reifens trägt flach und flach, ist eine schreckliche aerodynamische Form!  Aus Gründen unserer begrenzten Datenerfassungszeit und unseres Geldes haben wir einen gebrauchten hinteren Reifen verwendet.  Vorderreifen tragen langsamer ab, aber denken Sie daran, dass die Aero -Leistung des Reifens jedes Mal, wenn Sie ihn verwenden, langsam verschlechtert werden. Für 'A' Races empfehlen wir Reifen mit geringer Kilometerleistung!