О вертикальной жесткости ободьев и колес

О вертикальной жесткости ободьев и колес, или Глазомер все-таки врет

Кто не знает книгу "Современный «крокодил»: слагаемые успеха. Примеры проектов"? Там так много спорного, что трудно не придраться хотя бы к самому бессмысленному из постулатов.

Очень прошу понять, почему так. Прежде всего потому, что некоторые мнения в книге основаны на крайне субъективных ощущениях, которые у всех людей чрезвычайно различны. Лично я иногда чувствую нечто совсем иное, нежели то, что описывает автор. А дядя Вася уверен, что мы оба ошибаемся в разные стороны и что правее всех именно его (дядивасины) интуиции. Нужно выяснить наконец, что в этих смутных материях верно, а что нет.

Итак, тезис.

"Велосипед на дорожной раме требует шин толщиной около 40 мм, соответственно ему нужен одинарный обод посадочной ширины около 25 мм. Такие попадаются: стальные советские «чайки» (на Западе - «westwood») и швеллер. <...>

На стальных ободах велосипед наиболее комфортен и накатист. <...>

Именно на "Туристы» приходится большая часть самого глупого «усовершенствования» – установки двойных ободов. Если не хочется необратимо испортить характер велосипеда, задушив комфорт и получив повышенную уставаемость и пониженную скорость, ничего не получив взамен, делать этого категорически нельзя!"

Должен заметить (это потом пригодится), что "чайкой" у нас называют обод, известный в остальном мире как Westwood rim.

А вот - "швеллер", он же коробчатый обод, он же Endrick rim. Такие ободья могут быть весьма разными по форме, но у них у всех хорошо выражена горизонтальная стенка (дно), а поблизости от нее всегда есть пара существенных пустот. Эти замкнутые контуры прибавляют ободу жесткости/прочности.

И чтоб покончить с одинарными классическими ободьями, вспомним об ободе Raleigh-типа (Raleigh-pattern), сочетающем в себе признаки "вествуда" и "эндрика". Его еще называют комбинированным словом Westrick.

Теперь о двойных ободьях. Где лежит граница между высоко- и низкопрофильными? На мой взгляд, большинство людей сочтет высоким ободом тот, вертикальный габарит профиля у которого 20 мм или больше. К примеру, заслуженный Mavic CXP10 (когда-то его любили и трековики, и циклокроссеры) - скорей высокий, чем наоборот. И он вправду высотой ровно 20 мм.

Если вы до сих пор со мной согласны, давайте измерим вертикальную жесткость разных ободьев, упомянутых и подразумеваемых в цитате из книги. Здесь нужен какой-нибудь стенд. Как назло, в моей нынешней деревенской жизни нету под рукой массивного стального стола с горизонтированной поверхностью. Зато, в задумчивости бегая по гаражу, я наткнулся на кусок парикмахерского (а может, зубоврачебного) кресла.

Кин-дза-дза! Верхняя квадратная плита - массивная, ровная и крепко фиксируется огромным боковым винтом, врученным в основание. В плите есть дырки. В одной из них я закрепил вон ту вертикальную трубу, которая послужит мне линейкой.

Полы в гараже и грунты во дворе не слишком плоские, и я затащил объект в дом. Там ровно и удобно. Квадратную плиту горизонтировал, прикладывая уровень, а трубу-линейку завертикалил отвесом. Обод держит струбцина. В самую верхнюю из дырок в ободе воткнул кусок спицы, согнутый крючком, и закрепил этот крючок стандартным спицевым ниппелем. Отвес помог выставить крючок точно по вертикали над точкой, в которой обод опирается на плиту.

Вешаю на крючок 20-килограммовый блин от штанги. К верхей части обода скотчем надежно приматываю уровень, постаравшись и его загоризонталить. Уровень слегка соприкасается с моей трубой-линейкой. Теперь на ней можно делать отметки.

Первая отметка - с 20-кг нагрузкой. Затем снимаю блин, стараясь ничего не задеть даже легчайшим касанием. Обод упруго распрямился. Значит, вторая отметка - выше первой. Точность в 0,5 мм в моих условиях, по-моему, и достаточна, и адекватна "оборудованию". Десятые доли миллиметра при такой экипировке ловить глупо.

Собрал в доме все свободные 622-мм ободья (то есть такие, к которым подходит 28" и 29" резина). Стало быть, у них один посадочный диаметр. Это, по-моему, логично. Чем меньше диаметр обода, тем он жестче. Разные диаметры тут не нужны.

Итак, что я взял в оборот? Список ободьев (измерение вертикальной жесткости).

У меня есть еще ободья, но в составе колес, и расспицовывать их для одного опыта неудобно.

И вот что у нас получилось. Напоминаю, мы мерим вертикальную жесткость ободьев, причем исключительно в зоне упругой деформации.

Выводы.

1. Стальные "швеллеры" от "Украины" - вовсе не мягкие, а рекордно жесткие. Даже двойной высокий 25-мм обод Alesa X-Plorer (выпускаемый и под другими псевдонимами: Rigida X-Plorer, Weinmann X-Plorer) - заметно мягче.

Разница в жесткости между двумя советскими "швеллерами" - из-за мелких различий в профиле.

2. Стальной обод - очень жесткая штука, даже если у него невысокий профиль. А почему стальной обод такой жесткий? Потому что у стали модуль упругости втрое больше, чем у алюминиевых сплавов. Если сделать из алюминия обод, во всех мелочах идентичный стальному, - алюминиевый обод будет втрое мягче.

Ал. обод от "Украины" (с высотой профиля ~18 мм) намного мягче современных ему советских стальных ободьев и весьма близок в этом смысле к современному Alesa X-Plorer (в котором 25 мм высоты).

3. На вертикальную жесткость влияет не только высота профиля и не только наличие второй стенки. В большой мере влияет материал, толщина стенок, а также ширина профиля. Широкий обод жестче, чем узкий с похожей высотой, не только при боковом изгибе, но и в вертикальной плоскости.

4. Одностенный обод-швеллер, он же Endrick, - не такой уж и одностенный. Две полости у его дна разносят нагруженные участки и вдобавок замыкают их контур. Этому же помогает коробчатый силуэт. Оттого "швеллер" жестче классической "чайки" в 3-3,5 раза.

5. Из трех моих ободьев-"чаек" (Westwood) два - очень низкие, а третий повыше, с более закругленным профилем и намного (в два с лишним раза) жестче собратьев. Значит, судить о жесткости только по типу обода - неправильно.

6. Большинство современных дешевых ободьев, именуемых высокими, вряд ли выше 25 мм и вряд ли жестче, чем Alesa X-Plorer. Кто не верит - вспомните о его весе, толстых стенках и посмотрите еще раз на это изделие в другом цвете:

Если этот обод нельзя назвать высоким, тогда я Мохандас Карамчанд Махатма Ганди.

Наверное, какое-нибудь феноменальное толстостенное базарное изделие с 30-мм высотой профиля все-таки будет сравнимо с украиновским "швеллером" по жесткости. Но такое еще нужно специально поискать.

И о предшественниках. Заморские люди тоже изредка измеряют вертикальную жесткость ободьев:

http://www.slowtwitch.com/Tech/Debunking_Wheel_Stiffness_3449.html

Mavic Open Pro показал почти то же, что у меня (31,9 Н/мм против моих 33 Н/мм). Спешу напомнить, при моем очень грубом домашнем септическом методе. Надеюсь, понятно, что frontal stiffness, или vertical stiffness, или radial stiffness (фронтальная, или вертикальная, или радиальная жесткость) - это одно и то же.

В том иностранном опыте другая шоссейная модель - Mavic CXP30 - оказалась таки жестче, чем мои коробчатые стальные ободья от "Украины". Как и положено аэродинамической штуковине с высотой профиля в 30,5 мм и весом аж в 550 г.

Так или сяк, вертикальную жесткость голого обода во всем мире измеряли считанные разы. Судя по инету, двух пальцев хватит, не считая моего пальца. Первый случай мы только что видели, вот второй:

http://www.bikeforums.net/10118313-post22.html

Результат по Mavic Open Pro (37 Н/мм) довольно близок к моему. Другой обод в том тесте - классический "швеллер" Schwinn S-6 с внутренней шириной 20 мм. Его вертикальная жесткость - тоже 37 Н/мм. А ведь ободья на ранних "Туристах" были здорово на него похожи. Говоря грубее, туристовский обод - это копия Schwinn S-6. Вот размеры сечения в дюймах (полости не показаны, а другой аутентичной картинки с такими данными об S-6 не сыскать):

Правда, посадочный диаметр того экземпляра - 630 мм (против 622 мм у Open Pro). Значит, в 622-миллиметровой версии Schwinn S-6 будет еще жестче.

Пока все.