Kilka dni temu niemałą medialną burzę wywołało to, że Remco Evenepoel wygrał czasówkę podczas Volta ao Algarve używając przedniej zębatki z 62 zębami. Teraz o krok dalej w kwestii sprzętowej poszli w INEOS Grenadiers montując Tobiasowi Fossowi zębatkę z aż 68 zębami na etap jazdy indywidualnej na czas w ramach UAE Tour. Norweg na takim osprzęcie zajął 4. miejsce.
W Zjednoczonych Emiratach Arabskich odbyła się 12-kilometrowa czasówka, której trasa była wprost stworzona pod osiąganie wielkich prędkości. Szerokie ścieżki, tylko dwa metry przewyższenia i ledwie cztery zakręty to zarówno na papierze, jak i w rzeczywistości był raj dla miłośników wysokich prędkości, co wykorzystać spróbowali inżynierowie INEOS Grenadiers. Tobias Foss, były mistrz świata w tej specjalności, otrzymał przednią zębatkę z aż 68 zębami.
Nie będę wdawał się w szczegóły naukowe, które się za tym kryją, ale w zależności od trasy i kolarza najważniejsza jest wydajność i możliwie najszybsza jazda
— ogólnikowo zbywał dziennikarzy GCN dyrektor sportowy brytyjskiej grupy Oli Cookson.
Czy to właśnie to rozwiązanie dało Norwegowi 4. miejsce na mecie etapu? Tego nie dowiemy się nigdy, ale faktem jest, że lidera INEOS Grenadiers pokonali jedynie mocno nastawiający się na rywalizację przed własną „publicznością” trzej kolarze UAE Team Emirates – Brandon McNulty, Jay Vine i Mikkel Bjerg. Tobias Foss stracił dziś 14 sekund i jest na dobrej pozycji przed walką w górach.
⏱️ As the final riders complete their efforts it's fourth on the day for @tobias_s_foss – the TT also sees the Norwegian move up to fourth overall! 🙌 https://t.co/LOId2K2b1V
— INEOS Grenadiers (@INEOSGrenadiers) February 20, 2024
To teraz będzie odpowiednik konkursu mierzenia siusiaków z tą wielkością tarcz? Ja po zimie będę miał problem rozkręcić 50 t…
Kadencja 106
Analiza sił działających na elementy przekazywania mocy w rowerze
Przy sprintach i przy czasówkach w kolarstwie, a zwłaszcza przy sprintach, gdzie kolarze generują dużą moc ciekawią mnie różne osiągane parametry fizyczne. Tu zazwyczaj mamy do czynienia z najsilniejszymi w nogach ludźmi, zatem ich parametry wydajnościowe są ciekawe.
Ów temat dużych tarcz sprowokował mnie wreszcie do obliczeń, bo sprinter generuje moc do ok. 1500W (w przykładzie nasz Michał Kwiatkowski generował 1250W w wygranym Mediolan-SanRemo) i ta moc jest przenoszona przez tylny trybik 11 o średnicy 5 cm. Wobec tego na ten mały trybik działają olbrzymie siły i w wyobraźni powątpiewałem jak on to wytrzymuje, że nie popęka. Dlatego w końcu wykonałem poniższe obliczenia:
– Średnica koła 28 cali [m] 0,711
– Średnica zębatki 11 zębów [m] 0,048
– Stosunek średnic 14,817
– prędkość roweru v [km/h] 70
– prędkość roweru v [m/s] 19,44
– prędkość na zębatce 11 v11 [m/s] 1,31
– Kadencja na tarczy 58 [obr/min] 98,8
– moc sprintera P [W] 1250
– siła rozciągająca łańcuch (F=P/v) [N] 952,5
– siła rozciągająca łańcuch [KG] 97,09
– siła na 1 ząb (1 z 6) [KG] 16,18
Z obliczeń wynika, że M Kwiatkowski napinał w sprincie łańcuch z siłą 97 KG (kilogram siła = 9,81 N). Zważywszy na to, że korba pedału jest ok 2 razy dłuższa niż promień przedniej tarczy – Michał naciskał na pedały siłą 54 KG, kręcił z kadencją 99 obr/min, jechał z prędkością 70 km/h. Wszystkie parametry mają „ręce i nogi”.
Teraz owe 97 KG naciągu łańcucha jest dużo mniejsze niż mi się wydawało, i dużo to i mało.
Trybik 11 zębów przyjmuje tę siłę na połowę zębów, dajmy, że na 6, zatem na jeden ząb działa siła 16 KG. To nie jest jakoś kosmicznie dużo.
Szarpnięcie
Ale niech kolarz zrobi mocny zryw. Silny człowiek potrafi wypchać nogami na suwnicy 200 kg. Zatem można założyć, że topowy sprinter potrafiłby szarpnąć na krótko pedałami z siłą 200 KG, wtedy na łańcuch idzie 400 KG. Jeśli łańcuch ma luz, to przy takim szarpnięciu cała siła na krótko rozkłada się na pierwszy trybik, a 400 KG na trybik o szerokości 2mm to już bardzo dużo. Chyba nawet tytanowy tryb mógłby się wyłamać.
Konkluzja:
Przy łagodnym sprincie topowych sprinterów na każdy z trybów tylnego koła może działać siła 16 KG. Lecz przy gwałtownych szarpnięciach możemy mieć ekstremalnie duże siły (ok 400 KG) na pojedynczy tylny trybik (11 zębów) koła sprintera. Trybiki mają ok 2mm grubości, więc taka siła może je deformować lub zniszczyć.
Duże tarcze: 62, 68 tryby
Jak napisano w artykule: świat zastanawia się co może kryć się w pomyśle stosowania tak dużych tarcz. Na podstawie poprzedniego wpisu można przypuszczać, że chodzić może o odciążenie układu napędowego roweru.
Przełożenie 58/11 jest takie samo jak 68/13. Większy tryb 13 z tyłu (11/13 = 0,85) to zmniejszone ok. 85% napięcie łańcucha, co odczuwają też łożyska koła, bo łańcuch oś tylnego koła również przyciąga do suportu i powoduje naprężenia i wyginanie ramy. Być może o to też chodzi aby ten niekorzystny efekt zmniejszyć.
Wszak na czasówce Foss raczej nie mulił na przełożeniu 68×11, kadencję miał raczej „normalną” wiec jechał na większym trybie z tyłu.
Ilustracją powyższego jest przykład widoczny dla każdego z nas: zwykli rowerzyści (nie kolarze) zrzucają łańcuch z przodu na małą tarczę, a później aby szybciej jechać tylną przerzutką schodzą na najmniejszy tryb i tak sobie jeżdżą. Cierpi na tym łańcuch dużo większym naprężeniem, po krótkim czasie na przedniej tarczy chrobota, bo łańcuch się wyciągnął. To chyba podobny problem przeniesienia napędu w wydaniu amatorskim.
Całe te stosowanie ogromnych zębatek ma sens w przypadku płaskich czasówek. Chodzi tutaj o to by linia łańcucha była możliwie prosta. Jak mamy przełożenie załóżmy 50/34 i 11/28 z tyłu to łańcuch na zębatce 50 będzie w idealnej linii prostej wtedy gdy z tyłu znajdzie się na koronce 17 zębów. Ktoś to w ekipie Ineos policzył i wyszło im że blat ma mieć 68. Tak żeby Foss kręcił z wygodną dla siebie kadencją jadąc wystarczająco szybko przy jakiejś tam konkretnej kasecie, a łańcuch ciągle pracował w linii prostej
Marcin Białobłocki już ładnych parę lat temu tosował tarcze 70 zębowe. Amatorzy w tym Ineosie:)