Являются ли гладкие велосипедные шины более скользкими на мокрой дороге?

Джобст Брандт, автор книги «Велосипедное колесо» (в которой объясняется, как построить прочные велосипедные колеса и которая включает в себя конечно-элементный анализ колес со спицами), излагает аргумент на сайте Шелдона Брауна :

Коммерческие самолеты и особенно мотоциклы демонстрируют, что шины с круглым поперечным сечением, как и велосипедные шины, имеют идеальную форму для предотвращения аквапланирования. Пятно контакта в форме заостренного каноэ исключительно хорошо вытесняет воду.

...

Скребок для мытья окон хорошо демонстрирует этот эффект. Даже с новой острой кромкой он легко скользит по мокрому стеклу, оставляя микроскопический слой воды для испарения. При втором взмахе ракель прилипает к сухому стеклу. Этот пример должен показать, что слой смазочной воды не может быть удален протектором шины и что только микрогравий дорожного покрытия может проникнуть в этот слой, чтобы обеспечить сцепление. По этой причине металлические пластины, полосы краски и железнодорожные пути неисправимо скользкие.

Помимо лучшего сцепления на мокрой и сухой дороге, гладкий протектор также имеет более низкое сопротивление качению, поскольку его резина не деформируется в пустоты протектора. Резина, будучи по существу несжимаемой, деформируется подобно наполненному водой воздушному шару, меняя форму, но не объем. Для шины с пустотами протектора ее резина выпячивается под нагрузкой и отскакивает с меньшей силой, чем деформирующая сила. Это внутреннее демпфирование вызывает потери энергии сопротивления качению. Напротив, гладкий протектор без потерь передает нагрузку на пневматическую податливость шины.

На поворотах протектор изгибается, чтобы обеспечить возможность ходьбы и, в конечном итоге, раннего прорыва. Лучше всего это видно на шипованных покрышках для горных велосипедов, некоторые из которых так плохо управляются, что на них трудно ездить без рук.

Я ездил на обоих, но в основном на сликах. У меня не было серьезных проблем ни с тем, ни с другим на мокром асфальте, хотя я действительно замечаю разницу между шинами шириной 25 мм и 28 мм на мокрых горных спусках. Более широкая шина (и, следовательно, большее пятно контакта) дает гораздо больше сцепления на поворотах и, кажется, оказывает гораздо большее влияние, чем рисунок поверхности шины.

Тем не менее, я сомневаюсь, что многие велосипедисты разгоняются до достаточной скорости, чтобы аквапланировать на мокрой дороге. Я спускался со скоростью выше 45 миль/ч (75 км/ч) по сухому асфальту при хорошей видимости, что более чем достаточно для аквапланирования шины с прямоугольным поперечным сечением, но я бы никогда не стал делать это под дождем, потому что вода скрывает выбоины. Даже если бы это не было проблемой, и у меня была бы видимость на поворотах, в дождь вы должны качать тормоза, чтобы ваши диски (которые тормозные колодки захватывают почти на всех шоссейных велосипедах) были чистыми от воды, что имеет побочный эффект ограничения скорости. .

Я скопировал свой ответ на вопрос Bikes.SE .

В дополнение к тому, что Вилка сказал о аквапланировании, люди, занимающиеся физикой посадки самолетов, особенно интересуются аквапланированием. Шелдон Браун, конечно, говорит об этом.

Даже у автомобилей фактическое аквапланирование встречается очень редко. Гораздо более реальной проблемой является посадка самолетов на мокрую взлетно-посадочную полосу. Авиационная промышленность очень тщательно изучила эту проблему и разработала общие рекомендации относительно того, когда аквапланирование представляет собой риск. В авиационной промышленности используется следующая формула: скорость (в узлах) = 9 X квадратный корень из давления в шинах (в фунтах на квадратный дюйм).

Я нашел здесь диаграмму , которая на странице 9 включает этот график:

Вы можете видеть, что при давлениях, с которыми мы работаем, риск аквапланирования незначителен.

Что касается вашего беспокойства по поводу переворачивания, у Шелдона Брауна есть очень информативная страница « Не перелезу ли я через руль? », в которой подробно рассказывается, почему вам не следует беспокоиться о переворачивании руля, если вы правильно используете передний тормоз, и показано что, когда сцепление не является проблемой, использование только переднего тормоза - это самый быстрый способ остановиться. Он также говорит о торможении в условиях, о которых вы спрашиваете (ухудшение тяги).

Пока я не тормозил на крышке люка, у меня никогда не было проблем с остановкой под дождем на сликах 23C с использованием только переднего тормоза.

Велосипедисты предупредят вас , что, хотя на самом деле вы не будете аквапланировать, тем не менее у вас будет меньше сцепления с мокрой поверхностью: и что некоторые поверхности (окрашенные линии, металлические крышки люков и рельсы трамвая) особенно скользкие.

Производители шин признают/заявляют об этом (потеря сцепления с дорогой) и производят шины, предназначенные для улучшения сцепления в сырую погоду, например :

Клинчер Michelin Pro4 Grip

Pro4 Grip имеет несколько функций, предназначенных для того, чтобы вы могли кататься по мокрой дороге. Прорези прорезаны в протекторе не для очистки воды, как многие могут подумать, а для увеличения давления и, следовательно, сцепления за счет уменьшения пятна контакта шины. Маргадонна привела аналогию с футболистом в обуви 14-го размера и маленькой девочкой на высоком каблуке; «Пятка девушки оказывает большее давление на землю, потому что пятно контакта намного меньше», — сказала Маргадонна.

Конечно, мягкая резина будет хлюпать и сводить на нет часть этого преимущества, поэтому используется резина с более высокой твердостью.

Сцепление на мокрой дороге, как утверждает Michelin, на 15 процентов лучше, чем у обычного Pro4.

Используя это исследование авиационных шин, сделать вывод о невозможности или даже маловероятности аквапланирования велосипеда в лучшем случае сомнительно. Между этими двумя ситуациями существуют существенные различия, которые не учитываются и даже не упоминаются. Вы не можете просто взять несвязанное исследование и предположить, что оно применимо к другому случаю.

Среди прочего, константа макротекстуры будет сильно отличаться для шины с крошечным пятном контакта по сравнению со сравнительно большой авиационной шиной. Неравномерность дорожного покрытия, не имеющая отношения к самолету, может занимать все пятно контакта велосипедной шины.

Кроме того, для справки, предсказанная скорость аквапланирования в этом исследовании существенно отличалась от их экспериментальных результатов для современных шин. Другими словами, модель даже не работала для разных авиационных шин... а вы пытаетесь применить ее к совершенно другому сценарию.

Если вы считаете, что данная шина (на любом транспортном средстве) не может аквапланировать, то можете ли вы объяснить, как и почему эта шина будет скользить по мокрой поверхности с меньшей скоростью, чем по сухой? Или, если вы не верите даже в это, объясните, почему время круга по мокрой дороге медленнее, чем по сухой, во всех видах колесного спорта.

Резиновые шины сцепляются с дорожным покрытием, деформируясь в микроскопические дефекты поверхности... независимо от того, имеет ли шина рисунок протектора. Этот эффект уменьшается во влажных условиях, потому что «влажность» заполняет эти недостатки. Другими словами, шина частично аквапланирует, по одному маленькому квадратному миллиметру за раз. Вот почему вы не можете двигаться так же быстро на мокрой дороге, как и на сухой, не теряя сцепления... а потеря сцепления из-за мокрой поверхности - это аквапланирование. Если у вас есть альтернативное объяснение, пожалуйста, поделитесь им.

Наконец, я не могу поверить, что вы все еще распространяете чепуху о том, что пятно контакта равно весу/давлению. Если бы шины были воздушными шарами, это было бы правдой, но это не так, у них есть структура. Это уравнение было экспериментально опровергнуто (среди прочих, компанией Avon Tyres... http://www.performancesimulations.com/fact-or-fiction-tires-1.htm ). Обратите внимание на разницу между тем, что происходит, когда вы накачиваете бесструктурную камеру шины и структурированную шину.