kdajproizvajalci gorskih koleslansirajo nove modele, pogosto poudarjajo izboljšano togost, težo, udobje ali aerodinamične lastnosti novega modela. Od teh parametrov je najpomembnejša togost, ki je ključni dejavnik, da je kolo čim bolj učinkovito pri prenosu sile. Vendar pa se pod splošnim konceptom togosti skriva veliko podrobnosti.
Med številnimi prodajnimi točkami, ki jih proizvajalci gorskih koles omenjajo za prodajo svojih izdelkov, se vedno pojavi "povečana togost". To je pravzaprav parameter, o katerem veliko ljudi govori, vendar le malo ljudi razume, kaj v resnici pomeni. Vendar pa tako kot težo kolesa marsikdo precenjuje vlogo povečane togosti. Togost ni nujno močnejša.
Kaj je togost
Preden začnemo analizirati, kaj ta parameter pomeni, je najprej treba pojasniti, kaj je togost. Po definiciji, ki se običajno uporablja v tehniki, je togost sposobnost strukturnega elementa (v primeru kolesa okvir), da se upre deformaciji, ki jo povzroči uporaba zunanjih sil.
Zato večina ljudi, ko govorimo o togosti, takoj pomisli na to, s kakšno silo delujemo na pedala in koliko se bočno deformira okvir z vsakim udarcem pedala.
Vendar je to le ena od sil, ki delujejo na okvir, druge sile, kot so učinki centrifugalne sile pri zavijanju, reakcija na neravnine na cestišču in druge nepravilnosti na cestišču, pa pogosto niso upoštevane.
Inženirji, ki razvijajo kolesa, morajo upoštevati vse te vidike, da ne dosežejo le izjemno močne zmogljivosti kolesa, temveč tudi pravilno zmogljivost blaženja udarcev, hkrati pa naredijo celotno kolo čim lažje.
Zato, ko govorimo o togosti okvirja, ga moramo oceniti na različnih področjih okvirja, tako da boste ugotovili, da je ta parameter bolj zanimiv kot drugi.
Preprosto povedano, doseči največjo možno togost ni problem. Preprosto zlaganje materialov, še posebej, če imajo surovine visoko natezno trdnost, bo povzročilo bolj togo strukturo. Poleg materiala je pomemben tudi-presek cevi. Večji kot je prečni-prerez, večja je togost. Toda stranski učinek je, da se bo teža neizogibno povečala.
Zelo pomembna je seveda tudi razporeditev ogljikovih vlaken. Trenutna glavna metoda se opira na različne razporeditve enosmernih vlaken, za katere je značilna visoka togost v smeri razporeditve vlaken, vendar zelo majhna togost v smeri, ki je pravokotna na vlakno. To omogoča inženirjem, da dosežejo ustrezne uporabe na različnih področjih okvirja, odvisno od tega, kako je posamezna tkanina iz vlaken nameščena.
Za popolno prileganje je potrebno zelo zapleteno računsko delo, ki ga na srečo opravljajo inženirji v 21. stoletju predvsem na visoko-zmogljivih računalnikih z uporabo programske opreme za analizo končnih elementov (FEA), ki inženirjem omogoča ustvarjanje na stotine virtualnih okvirov in simulacijo njihovega odziva na različne uporabljene sile.
Cilj zasnove okvirja je doseči ravnovesje in dodati togost le tam, kjer je to potrebno. V ta namen definiramo več vrst togosti okvirjev koles.
Trdo pedaliranje – bočna togost
Prvič, tista, ki jo običajno najbolj upoštevamo, je bočna togost, ki se meri v njihovih laboratorijih z obremenitvijo spodnjega nosilca, da se simulira sila, ki deluje pri pedaliranju. Ta togost v glavnem meri stopnjo, do katere se območje spodnjega nosilca deformira vsakič, ko naše noge stopijo na gonilke. Zanimivo je, da mora biti bočna togost čim višja, ker je lahko vektorska sila, ki jo ustvarimo, največja sila, ki se prenaša na zadnje kolo, z zmanjšanjem bočnega premika.
Poleg tega mora biti tudi zadnji trikotnik dovolj tog, da se ne deformira, ko veriga prenaša silo na zadnji del.
To je parameter, s katerim ocenjevalci koles poskušamo oceniti, kako enostavno lahko kolo hitro pospeši, in ta zmogljivost je še posebej pomembna za plezalce in sprinterje, ki zahtevajo, da lahko kolo še vedno ohrani polno moč, ko začne napad ali se sooči s šprintom velike skupine. Pri potovalnih hitrostih pa lahko za večino okvirjev na trgu rečemo, da so zelo učinkoviti, saj je izhodna moč bolj stabilna in se ne razlikuje veliko od izhoda navadnih navdušencev.
Da bi dosegli cilj visoke bočne togosti spodnjega nosilca, so se proizvajalci koles zavezali k izbiri širših spodnjih nosilcev in 30 mm gonilke. Tudi verige so pogosto zelo debele, zlasti ob straneh, vendar niso predebele, da bi se izognili združljivosti z zadnjim kolesom. Spodnji nosilec in oporniki verige so pogosto asimetrični, da uravnotežijo odziv na različne sile, ustvarjene na pogonski in ne-pogonski strani. Za povečanje tega učinka se uporabljajo tudi različne razporeditve ogljikovih vlaken.
Natančen nadzor – torzijska togost
Bolj pomemben, a manj omenjen parameter je vzvojna togost. To določa, koliko se okvir zasuka pod različnimi silami. Ta zasuk vpliva na poravnavo prednjih in zadnjih koles in zato pomembno vpliva na vodljivost kolesa, zlasti v ovinkih.
Pri zavijanju pri visoki hitrosti motor deluje s centripetalno silo na notranji strani ovinka, kar ustvari centrifugalno silo, ki nas želi premakniti iz ovinka. Zaradi razlik v strukturi vilic in zadnjega trikotnika sile na prednje in zadnje kolese niso enake, kar povzroči, da kolesa niso poravnana v liniji gibanja.
Za kolesarja bi to opisali kot nenatančno upravljanje. V bistvu, ko kolesar nariše črto v ovinku kot s čopičem, vam kolo ne daje želenega tesnega odziva. Nasprotno, ko se kolo dobro obnese pri tem parametru, ni le enostavno narisati krivulje, ampak tudi s preprostim gibom lahko usmerite kolo v sredino ovinka in po prerezu središča ovinka postopoma popravi vaš vzdolžni kot ovinka z zelo enakomernim napredovanjem, hitrejša pa bo tudi reakcija na nenadne spremembe smeri prednjega dela kolesa v liniji zavoja. Na splošno bo celoten nadzor v ovinkih postal lahkoten in neposreden in ne bo občutka počasnosti tistih manj togih modelov.
Da bi preprečili enostavno zvijanje okvirja, proizvajalci običajno ojačajo telo vilic in uporabijo večjo krmilno cev. Pravzaprav se ležaj slušalk povečuje iz leta v leto, od tradicionalnega 1 palca do 1,5 palca ležaja, ki ga pogosto vidimo v spodnji posodi. To je tudi razlog, zakaj ima spodnja cev kolesa običajno najšir-presek, ker je glavni nosilni del strukture okvirja.
Vendar je treba upoštevati še en vidik. Gre za to, da morata biti bočna in torzijska togost uravnotežena, da se okvirju zagotovi najboljša zmogljivost brez kakršnih koli kompromisov. Po drugi strani pa lahko prevelika bočna togost na sprednji in zadnji osi oteži vožnjo s kolesom, ko razmere na cesti niso idealne, saj se po vsakem trku s ceste odbije. Upoštevati je torej več vidikov kot le te.
Gladka vožnja – navpična togost
Če je cilj prejšnjih točk doseči najmočnejšo togost, potem je v navpični ravnini ravno nasprotno: določena togost, da se izognemo odbojnemu učinku, hkrati pa zadostna deformacijska sposobnost za razrešitev nepravilnosti cestišča.
To je parameter, ki ga je zelo težko prilagoditi, saj nanj vpliva teža kolesarja, zasnova kolesa pa upošteva različne tipe kolesarjev. Seveda je zdaj mogoče sklepati o povprečni velikosti kolesarja določene velikosti z analizo velikih podatkov kolesarjev, tako da lahko inženirji ta parameter natančneje prilagodijo.
Na splošno bosta tako kot bočna togost tudi prerez cevi okvirja in razporeditev karbonske tkanine pomembno vplivala na navpično togost. Prilagoditev navpične togosti prav tako stremi k doseganju popolnega ravnovesja med absorpcijo vibracij in učinkovitostjo prenosa sile brez vpliva na stransko togost.
Navpična togost običajno vpliva na aerodinamiko, ker bo aerodinamična cev povečala navpični prečni-prerez cevi, s čimer bo povečala navpično togost in zmanjšala vodoravni-prerez, kar bo vplivalo na bočno togost, ki je popolnoma nasprotna temu, kar zahteva okvir.
Rešitev te težave običajno temelji na prirezani navidezni repni cevi in povečanju vodoravnega preseka cevi, vendar to ne vpliva samo na težo, ampak tudi na aerodinamično zmogljivost.
Kaj pa, če je kolo pretrdo ali premehko?
Kot smo rekli na začetku, če je pomembna absolutna vrednost togosti, je zelo enostavno narediti kolo izjemno togo s sodobnimi materiali. Le redki med nami pa zdržijo na takem kolesu več kot eno uro, ne le zato, ker nam spremembe vozne podlage hitro zlomijo roke in hrbet, ampak tudi zato, ker je reakcija na vsak manjši poseg prehitra, zaradi česar smo ves čas živčni.
Pravzaprav smo v nekem obdobju zgodovine nekoč imeli takšno kolo in čeprav so se počutili izjemno čudovito, ko ste prvič stopili nanj, še posebej pri pospeševanju, je kmalu postalo jasno, da takšno kolo v realnem svetu ni uporabno. S pretečenimi kilometri nam je bolj škodilo kot pomagalo oziroma na vsakem ovinku navzdol nam ni dalo nič pozitivnega, razen prevelike samozavesti v ovinkih. Verjamem, da se vsi še spomnijo-aluminijastih dirkalnih modelov, ki so bili priljubljeni v začetku 21. stoletja. To sta bila prava "dva kolesa in palica, nič drugega".
V drugi skrajnosti pa smo jih imeli za "cotton bikes". Verjetno takšna kolesa, ki za vzdrževanje potovalne hitrosti zahtevajo neprekinjeno visoko{1}}intenzivno moč, pri kateri se vam bo zdelo, da je več kot polovica vaše moči pošla, da ne omenjam odziva starca, ko pospešujete.
Takšna kolesa bodo v ljudeh obujala tudi nočne more pri zavijanju in sledenju. Menim, da vozniki, ki imajo cestna kolesa z jeklenim okvirjem srednjega-razpona, razumejo, kaj mislim. Čeprav takšnim kolesom lahko rečemo »elegantne oblike in luksuzne teksture«, bodo tisti, ki razumejo, razumeli.
Po zgornjem uvodu vemo, da bo v večini primerov višja togost vsekakor bolj priljubljena, vendar jo je treba strogo testirati na vsakem področju okvirja in na koncu doseči popolno ravnovesje različnih kazalcev. Skratka, skupna togost okvirja se je z leti znatno povečala. Pri najnovejši generaciji modelov ga boste morda morali pohoditi le nekajkrat, pri istem modelu, ki je morda pred desetimi leti, pa morda veliko več. S takšno primerjavo lahko zelo intuitivno občutite ogromen vpliv razvoja znanja o oblikovanju okvirja, obogatitve oblikovalskih orodij in izboljšanja kakovosti materialov na zmogljivost kolesa.
