سال هاست که دوچرخه سواران هزینه های گزافی را برای کاهش وزن دوچرخه های خود متحمل می شوند. حتی لانس آرمسترانگ نیز در مراحل کوهستانی تور دو فرانس به فریم کربنی فوق سبک و چرخ های بسیار کم وزن روی می آورد تا وزن کلی دوچرخه خود را کاهش دهد. منطق این کار آن است که دوچرخه سبک تر شتاب بهتری دارد، مقاومت غلتشی کمتری نشان می دهد و در سربالایی ها به نیروی کمتری نیاز دارد. از نظر مکانیکی ساده، حفظ سرعت متوسط مشابه با وزن اضافی به انرژی بیشتری نیاز دارد. این تفکر در صورتی معتبر است که بتوان سفتی فریم، بازوهای پدال و چرخ ها را در یک ماشین سبک تر حفظ کرد. در ادامه برخی نکات و اطلاعات را برای انتخاب قطعات و دوچرخه های سبک وزن به منظور بهبود عملکرد ارائه می دهیم.
اهمیت شتاب گیری:
توانایی شتاب گیری سریع – چه در شروع حرکت، چه هنگام خروج از پیچ ها یا هنگام تعقیب دوچرخه سوار دیگر – برای دوچرخه سواران مسابقه ای از اهمیت حیاتی برخوردار است. افزودن وزن به دوچرخه نرخ شتاب گیری را کاهش می دهد، اما میزان این کاهش تا حدی به محل قرارگیری وزن بستگی دارد. به عنوان مثال، کاهش وزن دوار (مثل چرخ ها) عموماً تأثیر بیشتری بر عملکرد دارد تا کاهش همان مقدار وزن از فریم یا سایر اجزای ثابت.
تأثیر وزن در سربالایی ها:
وزن اضافی هنگام بالا رفتن از سربالایی ها شما را کند می کند. انرژی مورد نیاز برای حرکت دادن یک وزن به بالای تپه به نسبت مستقیم با وزن در حال حرکت افزایش می یابد – به عبارت دیگر، وزن شما و دوچرخه تان. وزن کمتر دوچرخه به معنای وزن کمتری است که باید به بالای تپه کشیده شود.
مقاومت غلتشی و وزن:
علاوه بر این، وزن اضافی باعث تغییر شکل بیشتر دیواره های جانبی و آج تایر می شود و در نتیجه مقاومت غلتشی را افزایش می دهد. مقاومت غلتشی به نسبت مستقیم با وزن وارد بر چرخ افزایش می یابد و معادل ۰.۳ تا ۰.۵ درصد از بار وارد بر چرخ است. می توان مقاومت غلتشی را با حمل بارهای سبک تر روی چرخ و استفاده از چرخ های با قطر بزرگتر، آج صاف تر و نازک تر و دیواره های جانبی محکم تر کاهش داد.
اهمیت اجزای دوار سبک:
سبک بودن اجزای دوار حتی از این هم مهم تر است. برای شتاب دادن به یک چرخ یا سیستم پدال و کفش، شما هم به انرژی جنبشی چرخشی و هم به انرژی جنبشی حرکت خطی نیاز دارید. به عنوان مثال، اگر وزن عمدتاً در رینگ چرخ و تایر متمرکز باشد، برای شتاب دادن تقریباً به دو برابر انرژی مورد نیاز برای یک وزن غیردوار نیاز خواهید داشت. به عبارت دیگر، افزودن ۱ پوند (۴۵۳ گرم) به یک چرخ یا سیستم پدال و کفش معادل افزودن تقریباً ۲ پوند به فریم دوچرخه است.
یافته های تحقیقاتی:
کار تحقیقاتی من با ند فردریک از مؤسسه تحقیقاتی اکستر نشان داده است که افزودن ۲۵۰ گرم به سیستم پدال و کفش، یا ۵۰۰ گرم در مجموع برای هر دو پا (تقریباً معادل تفاوت بین سبک ترین و سنگین ترین سیستم های پدال و کفش موجود در بازار)، به توان خروجی اضافی ۱.۳ درصدی در توان چرخشی در سرعت های ثابت روی جاده مسطح نیاز دارد. بالا رفتن از سربالایی و شتاب گیری حدود ۰.۴ درصد دیگر به این مقدار اضافه می کند. تأثیر بر مقاومت غلتشی حدود ۰.۰۷ درصد خواهد بود. این بدان معناست که تأثیر خالص تمام عوامل در افزایش واقع بینانه ۲۵۰ گرم به هر پا، افزایش تقریبی ۱.۵ تا ۱.۷ درصدی توان مورد نیاز دوچرخه سوار خواهد بود. این افزایش می تواند در یک مسابقه جاده ای طولانی ۱۰۰ تا ۱۲۵ مایلی با چندین سربالایی و اسپرینت پایانی قابل توجه باشد. ما تخمین زدیم که برای ۲۰۰ وات کار (تقریباً ۲۴ تا ۲۵ کیلومتر در ساعت) با افزودن ۱۲۵ گرم به هر سیستم پدال و کفش (۲۵۰ گرم در مجموع)، به ۱.۳ درصد اکسیژن بیشتر نیاز خواهد بود.
هزینه کاهش وزن:
تعداد شرکت هایی که قطعات جایگزین تیتانیومی می فروشند حیرت آور است. دوچرخه سواران به دنبال راه هایی برای کاهش هزینه انرژی هستند یا به جای خرید دوچرخه های جدید، ترجیح می دهند دوچرخه های فعلی خود را سبک تر کنند. قطعات تیتانیومی می توانند به طور قابل توجهی گران تر از قطعات استاندارد باشند، از کمتر از ۰.۳۵ دلار تا بیش از ۱ دلار به ازای هر گرم. تغییر از زین سنتی توربو با وزن بیش از ۳۷۵ گرم به زین سبک وزن با وزن تنها ۲۱۰ گرم، ۰.۳۵ دلار به ازای هر گرم هزینه دارد. تعویض براکت پایه فولادی استاندارد (۲۱۰ تا ۲۷۰ گرم) به براکت پایه تیتانیومی ۱۳۹ گرمی حدود ۱.۰۴ دلار به ازای هر گرم هزینه خواهد داشت. ارتقاء از سیستم پدال و کفش بدون بند ۶۰۰ گرمی به سیستم پدال و کفش اسپیدپلی ایکس/۱ (۲۲۴ گرم) ۱.۳۳ دلار به ازای هر گرم هزینه دارد. “صرفه جویی” های مشابهی را می توان در پیچ های نگهدارنده، فرمان ها، پست زین، تایرها، رینگ ها، توپی ها، پره ها و پیچ ها یافت. هزینه بالا است، اما به خاطر داشته باشید که به ازای هر پوند وزن ذخیره شده، بالا رفتن از آن تپه بعدی به نظر چندان دشوار نخواهد رسید.
تأثیر آیرودینامیک در مقابل وزن:
افزایش وزن عملکرد دوچرخه سواری را بسیار کمتر از مقاومت آیرودینامیکی کاهش می دهد. بنابراین، برای مثال، فرمان های آیرودینامیک و چرخ های دیسکی که وزن را افزایش می دهند اما مقاومت باد را کاهش می دهند، ممکن است در یک مسابقه ۱۰۰ مایلی مفیدتر از یک فریم و چرخ های فوق سبک باشند. خوشبختانه می توان چرخ های دیسک و سه پره سبک وزن را با همان شکل و سفتی چرخ های دیسک سنگین چند سال پیش ساخت. هیچ دلیلی برای استفاده از فریم یا قطعات سنگین تر وجود ندارد مگر اینکه نتوان ثبات و کنترل را به روش دیگری حفظ کرد.