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Rivelare la scienza dietro la progettazione aerodinamica dei cerchi: un'immersione profonda nelle forme e nelle tecnologie dei cerchi

by shawn wick 18 Apr 2024 0 Comments

L'aerodinamica è stata l'innovazione più importante nelle bici da corsa degli ultimi anni, dal telaio alle ruote. Conosciamo la pneumatica del telaio, ma utilizziamo ancora l'altezza del telaio per giudicare la pneumatica della sala montata, cosa che nella realtà non è così. Le ruote aerodinamiche si sono evolute nel corso di tre generazioni, dalla forma originale a V alla forma a U fino alla forma UV; la forma a V è stata abolita a causa della sua minore resistenza ai venti frontali, e la forma a U è il cosiddetto "bordo grasso", più stabile in termini di effetto vela e stabilità al vento laterale rispetto alla forma a V. Rispetto alla ruota a V, la ruota a U rappresenta un progresso in termini di "effetto vela" e stabilità al vento laterale. Tuttavia, la ricerca dell'aerodinamica è infinita, la forma delle ruote si è evoluta nella forma UV, ovviamente la forma UV è solo una metafora, la forma in sezione trasversale delle ruote di ciascun marchio principale non è proprio la stessa e rappresenta concetti di design diversi. Tuttavia, tutti i concetti si basano su calcoli CFD approfonditi e vengono verificati nei test nella galleria del vento. Le prestazioni aerodinamiche delle nuove ruote a forma di UV possono addirittura superare quelle delle ruote a forma di U con altezza del telaio maggiore, quindi non è più corretto giudicare l'aerodinamica in base all'altezza del telaio.

ICAN AERO 52WD disco

 

Disco AERO 52WD

La serie ICAN Aero Disc è la serie di ruote ICAN più economica e ad alte prestazioni. Basandosi sul successo delle precedenti serie Fast and Light, le ruote Aero utilizzano un layup avanzato in fibra di carbonio e un design aerodinamico per offrire prestazioni senza rivali. Con una larghezza esterna di 30 mm e una larghezza interna di 21 mm, i cerchi sono progettati per una resistenza all'aria minima. La loro compatibilità tubeless da 25-40 mm supporta anche gli pneumatici più veloci.

 

Set di ruote Shimano Dura-Ace

L'ultima generazione di ruote Shimano non è un piccolo passo avanti. Per trovare la forma del cerchio per ciascun modello che riduca al minimo la resistenza dell'aria e sia meno suscettibile ai venti trasversali, Shimano utilizza CFD per l'analisi e AI per la progettazione del cerchio. L’intelligenza artificiale cerca forme di ruote da analizzare su larga scala, comprese forme a cui un progettista umano non penserebbe mai. Questo ci ricorda il ChatGPT recentemente popolare: non sarebbe possibile progettare un set di ruote super aerodinamico utilizzando il deep learning e la formazione?

I modelli C36, C50 e C60 hanno tutti la stessa larghezza del cerchio interno (21 mm) ed esterno (28 mm), quindi gli stessi pneumatici si adattano allo stesso modo. La sezione trasversale dei cerchi assomiglia ad una normale forma "UV", ma ciò è stato ottenuto attraverso la progettazione assistita dall'intelligenza artificiale che tiene conto sia dell'aerodinamica che della stabilità.

Set di ruote Bontrager Aeolus RSL

 

La nuova generazione di ruote Bontrager Aeolus RSL è stata sviluppata a un livello molto elevato. Finora il processo di ottimizzazione presso Bontrager veniva eseguito in modalità 2D. Il metodo CFD 3D utilizzato nello sviluppo dell'Aeolus RSL consente il calcolo preciso delle sottili forze di trazione che la sala genera in diverse direzioni, a diversi livelli e in diverse parti della sala. Con questo nuovo approccio, Bontrager è riuscita a replicare meglio le condizioni del mondo reale, adattando di conseguenza il design e ottimizzando l'aerodinamica e la resistenza al rotolamento. Il risultato è Aeolus RSL, la ruota più veloce che Bontrager abbia mai costruito.

Gli Aeolus RSL 51, 62 e 75 hanno la stessa larghezza del cerchio interna (23 mm) ed esterna (31 mm), con la larghezza interna maggiore che consente un'espansione più arrotondata del pneumatico, fornendo una migliore connessione aerodinamica al pneumatico e un maggiore comfort. Aeolus RSL 37 ha una larghezza del cerchio interna (21 mm) ed esterna (28 mm) diversa, ottimizzata per un'altezza del telaio inferiore. Le ruote Aeolus RSL hanno una sezione trasversale dall'aspetto "più appuntito", dovuto alla maggiore larghezza esterna.

Set di ruote per pneumatici tubeless Zipp Hookless

 

A differenza di altri marchi, Zipp si affida al TSE (Total System Efficiency), che tiene conto non solo della resistenza al vento, ma anche della gravità, della resistenza al rotolamento e delle perdite di vibrazioni. Ecco perché Zipp si affida a pneumatici a bassa pressione, pneumatici tubeless senza gancio e una larghezza interna del cerchio più ampia. Zipp dispone anche di una tecnologia "unica", il cerchio Bionic Wave, che combina l'aerodinamica di una ruota a telaio alto con la stabilità di una ruota a telaio basso (la 454 NSW con cerchio Wave risparmia circa 6 watt di potenza). Le buche della pallina da golf creano un effetto aerodinamico del bordo ritardando la perdita di vortici dalla superficie del bordo.

I cerchi 454 NSW e 404 Firecrest sono larghi 23 mm all'interno e 28 mm all'esterno (esclusi i ganci a labbro), quindi sono significativamente più stretti dei cerchi Bontrager Aeolus RSL con la stessa larghezza interna, quindi i cerchi 454 NSW e 404 Firecrest sono in sezione trasversale non sembrano così "appuntiti". La sezione trasversale delle ruote 454 NSW e 404 Firecrest sembra meno "appuntita".

Set di ruote SES ENVE di quarta generazione

ENVE si affida anche a pneumatici tubeless hookless. Il segno distintivo di ENVE è la serie Smart ENVE System (SES), basata sulla filosofia ENVE di design pratico e veloce. Il flusso d'aria nella parte anteriore della bici è diverso dal flusso d'aria nella parte posteriore della bici e tutte le ruote della serie SES hanno altezze e forme del telaio appositamente progettate per il campo di flusso in cui corrono. L'altezza del telaio anteriore è inferiore a quella posteriore e presenta un profilo arrotondato per massimizzare la stabilità e il controllo del vento laterale, mentre l'altezza del telaio posteriore è più alta e più snella per massimizzare il trasferimento di potenza e ridurre al minimo la resistenza. Le sale montate SES sono state progettate e testate rispettivamente per velocità di 48 km/h e 32 km/h, ottenendo forme di cerchio che offrono le migliori prestazioni della categoria a entrambe le velocità reali.

Prendendo come esempio il SES 4.5: sebbene le altezze del telaio delle ruote anteriori e posteriori siano diverse, hanno la stessa larghezza interna (25mm) ed esterna (32mm), quindi si può dire che la larghezza interna è molto aggressiva e può essere utilizzato solo con pneumatici superiori a 28c, che ovviamente possono facilmente raggiungere la pressione massima di 73 psi per pneumatici tubeless senza gancio. I cerchi ENVE hanno fianchi più spessi che sono più stabili e resistenti ai morsi di serpente, quindi la larghezza esterna può raggiungere 32 mm. senza che il labbro del pneumatico si incastri. I cerchi ENVE sono più spessi sui fianchi, più forti e più resistenti ai morsi dei serpenti, quindi la larghezza esterna può ancora raggiungere i 32 mm senza i ganci per i bordi del pneumatico, facendo sembrare le ruote anteriori più spesse e le ruote posteriori più sottili.

Set di ruote DT Swiss ARC 1100 DICUT

L'ARC 1100 DICUT è la ruota aerodinamica di punta di DT Swiss al massimo livello tecnologico. ARC sta per Aerodynamic, Race, Carbon e 1100 per l'utilizzo di mozzi 180 DICUT, cuscinetti in ceramica SINC e il sistema a cricchetto Ratchet EXP. Il DICUT è il sistema di mozzi e raggi più leggero, rigido e aerodinamico di DT Swiss ed è rivolto ai ciclisti su strada e su pista. Gare su strada e su pista dove la velocità è di primaria importanza e tensioni molto elevate possono essere mantenute utilizzando speciali teste dei raggi.

Dal 2016, DT sviluppa insieme allo specialista di aerodinamica Swiss Side sale montate che si caratterizzano sia per l'aerodinamica che per la stabilità. I ​​cerchi dell'ARC 1100 DICUT DB 80, 62 e 50 sono progettati in modo molto diverso, con una larghezza interna di 20 mm. , ma larghezze esterne di 32 mm, 27 mm e 26. I cerchi dell'ARC 1100 DICUT DB 80, 62 e 50 sono progettati in modo molto diverso, con una larghezza interna di 20 mm, ma una larghezza esterna di 32 mm, 27 mm e 26,5 mm.

Set di ruote Roval Rapide CLX 

La Roval Rapide CLX è una ruota con una differenza Gli ingegneri Blitz hanno utilizzato un design fuori dagli schemi con l'obiettivo di garantire stabilità e velocità in una ruota aerodinamica a telaio alto. La Rapide CLX ha una "straordinaria" larghezza esterna della ruota anteriore di 35 mm e un'altezza del telaio di 51 mm, con un profilo notevolmente accorciato (e smussato) e il 25% in più di stabilità con vento trasversale rispetto alla CLX50, la ruota più stabile sul mercato oltre i 50 mm Altezza del telaio. La ruota anteriore Rapide CLX è sorprendentemente larga 35 mm e alta 51 mm, con un profilo significativamente più corto (e più smussato) che è il 25% più stabile con vento laterale rispetto alla CLX50, ed è il set di ruote più stabile sul mercato con un'altezza del telaio di oltre 50 mm La ruota posteriore è più alta di 60 mm e ha un profilo "pointer" ottimizzato per la resistenza al vento. La Rapide CLX è la migliore interpretazione del concetto aerodinamico e fa di tutto per ottimizzare il design, i fianchi del cerchio sono più spessi ed è scavato. La prima generazione di Rapide CLX non consigliava l'uso di pneumatici tubeless per garantire l'affidabilità. Il Rapide CLX II è stato progettato con un design dello stack riprogettato che migliora notevolmente gli standard di test, e nonostante il peso leggermente aumentato, è ancora molto leggero con 1500 grammi.

Nonostante l'ampia larghezza esterna, le ruote Roval Rapide CLX sono larghe solo 21 mm internamente, consentendo il montaggio di pneumatici da 25 o 26 mm. La ruota anteriore è ovviamente più spessa, ma se la riduci, l'altezza del telaio è di circa 37,5 mm, se la larghezza esterna è di 28 mm, pensa alla Bontrager Aeolus RSL 37, forse la sua stabilità al vento laterale è simile alla BX Jun della Roval Rapide La CLX è stata usata per molto tempo, è stata guidata anche in una giornata ventosa e la stabilità è davvero impressionante.

Oggi sappiamo tutti meglio che la parte più tecnica di una ruota è il cerchio, e i grandi marchi investono molte risorse e tempo in ricerca e sviluppo, e ognuno ha il proprio focus. È tempo di spostare l'attenzione della ruota dal peso all'aerodinamica, perché cento grammi in meno non sono paragonabili a un'esperienza più aerodinamica e stabile.

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