Owalne zębatki – nowy stary pomysł?

Mając okazję oglądać niedzielny etap Tour de France z Saint Girons do Bagnères-de-Bigorre na dużym, kilkudziesięcio- calowym ekranie, podziwiając kolarzy wykonujących morderczy wysiłek podczas pokonywania pięciu pirenejskich przełęczy, zwracałem szczególną uwagę na nowego lidera wyścigu Chris’a Froome’a, którego koledzy z drużyny (Sky Procycling) „odpadli” już na pierwszym podjeździe  i musiał on radzić sobie sam. W pewnej chwili „wzrok” kamerzysty skierował się na stopy Froome’a i moim oczom ukazał się jakiś kosmiczny widok! Od razu chciałem lecieć do sklepu, kupić TO, mieć TO i jeździć na TYM. Skoro jeden z najlepszych kolarzy ma ów wynalazek to „coś” jest na rzeczy. Ale co to w ogóle jest?! Mowa o owalnej przedniej zębatce.

Nie będąc pewnym czy dobrze widziałem, poszperałem w sieci, by znaleźć informacje na temat roweru Froome’a. Poniżej jego cudo. Pinarello Dogma 65.1 Think2.

Rys. 1 Pinarello Dogma 65.1 Think2

Krótka specyfikacja:

Rama: Pinarello Dogma 65.1 Think2

Kierownica: Pro, 40cm c-to-c

Hamulce: Shimano Dura-Ace BR9000

Przednia przerzutka: Shimano Dura-Ace Di2 9070

Tylna przerzutka: Shimano Dura-Ace Di2 9070 11sp

Hamulce: Shimano Dura-Ace Di2 9070 11sp

Kaseta: Shimano Dura-Ace CS9000, 11-28

Korby: Shimano Dura-Ace

Zębatka: Osymetric

Łańcuch: Shimano CN-9000

Suport: Shimano Dura-Ace SM-BB9000

Pedały: Shimano PD-9000

Koła: Shimano Dura-Ace C24 

Opony: Veloflex Carbon tubular

Siodełko: Fi’zi:k Antares braided

Sztyca: Pinarello Custom 

(dane za: http://www.bikeradar.com/news/article/pro-bike-chris-froomes-pinarello-dogma-651-think2--37547/)

I to TO, co przykuło moją uwagę:

Rys. 2 Owalna tarcza Osymetric

Prawda, że wygląda kosmicznie? W każdym razie nietypowo i na tyle intrygująco bym chciał dowiedzieć się na ten temat coś więcej. Okazało się, że owalny kształt tarczy nie jest wcale nowym pomysłem!

Za prekursora eliptycznej zębatki uważa się Shimano i ich produkt BioPace. Pojawiły się one na rynku w pierwszej połowie lat 80 XX. wieku w grupie 600EX (obecnie Ultegra). Głównym założeniem przyświecającym konstruktorom tak nietypowego kształtu zębatki było wykorzystanie dużego momentu obrotowego generowanego w chwili, gdy korby ustawione są poziomo do podłoża oraz skrócenie czasu przechodzenia przez „martwy punkt”, w którym moment ten jest bliski zeru (korby ustawione pionowo). Konstruktorzy Shimano stwierdzili, że idealnym rozwiązaniem będzie owalny kształt zębatki, którego dłuższa oś jest równoległa do ramion mechanizmu korbowego.

Rys. 3 Korba MTB Shimano BioPace

Jednak jak wykazały badania amerykańskich naukowców (L. Malfait, G. Storme, M. Derdeyn i inni) zbyt duża owalność oraz korba położona równolegle do dłużego ramienia zębatki zastosowane w BioPace skutkowały niewygodnym i nieregularnym pedałowaniem, a w rezultacie prowadziły do problemów z kolanami, które zgłaszali użytkownicy systemu.

Mimo niewypału z eliptycznymi zębatkami pomysł nie został zarzucony. Zarówno Shimano, jak i inni producenci, przeprowadzali dalsze testy w celu uzyskania najlepszych kształtów.

Liczne badania opublikowane przy wykorzystaniu eliptycznych zębatek nie wykazały jednoznacznie, czy zmiana w kształcie ma jakiś wpływ na technikę pedałowania, większą moc lub na opóźnienie zmęczenia organizmu. Pomimo braku jednolitych pozytywnych wyników w zakresie reakcji fizjologicznych, wydaje się przeważać pogląd, że zmiana kształtu zębatki może prowadzić do zwiększenia wydajności. Dopiero wyniki badań przeprowadzonych przez L. Malfait, G. Storme, M. Derdeyn wykazują, iż zastosowanie owalnej zebatki prowadzi do korzystnych różnic w rozkładzie sił działających na pedały oraz zwiększenia generowanej mocy w porównaniu ze standardową zębatką. Szczegółów na temat sposobu przeprowadzenia badań i wyników dowiecie się tu (ang.): http://www.noncircularchainring.be/pdf/Appropriate%20non-circular%20chainrings.pdf

Ci sami badacze przeprowadzili kolejne testy i stwierdzili jednoznacznie, że w przypadku zębatek eliptycznych obciążenie stawów jest mniejsze niż ma to miejsce w przypadku tradycyjnych tarcz, przy generowaniu tej samej mocy. Stwierdzili również, iż nie tylko kształt i owalność, ale także orientacja korby w stosunku do tarczy jest ważnym elementem konstrukcji. Naukowcy przetestowali kilka modeli nietypowych tarcz, a ich wyniki przedstawiam poniżej.

1. Hull OVAL – akademicki wręcz przykład owalnej tarczy. W teorii uznawana za najlepsze rozwiązanie tego typu, jednakże w praktyce powoduje pewne komplikacje: jej bardzo owalny kształt może powodować problemy z przednią przerzutką. Została zaprojektowana głównie z myślą o zmaksymalizowaniu efektów pedałowania przy minimum włożonej pracy.



Rys. 4 Hull Oval



2. O.symetric-Harmonic – to według nich najlepsza ogólnodostępna owalna tarcza na runku. Zarówno owal jak i korba zorientowane są w optymalnym położeniu.



Rys. 5 O.symetric-Harmonic

3. Rasmussen OVAL – choć ma owalność na poziomie 30% wykazuje znacznie słabszy przyrost mocy w stosunku do poprzedniej tarczy. Jej twórca, prof. Rasmussen zaprojektował ją z myślą o zmniejszeniu maksymalnego wysiłku wkładanego w pedałowanie przy zachowaniu stosunkowo dużej mocy. W efekcie spadek mocy jest dość znaczny, bo wynosi -9,5%.



Rys. 6 Rasmussen OVAL

4. Polchlopek Oval – porównywalna do O.symetric-Harmonic, ale sprawuje się słabiej.



Rys. 7 Polchlopek OVAL

5. OVUM - dla obu elips Ovum (owalność 1,18 i 1,24) w optymalnej orientacji korby
   wpływ kształtu na wyniki się ujawnił: wyższa owalność powodowała lepsze wyniki.



Rys. 8 OVUM

6. Ogival – wyniki badań przeprowadzonych na modelu matematycznym wykazały, że korba jest kompletnie źle zorientowana względem tarczy. Skutkowało to szybkim zmęczeniem mięśni stawu kolanowego. W chwilo obecnej producent naprawił „błąd” i nowe wzory można nabyć na rynku. Nie zostały jeszcze przebadane.



Rys. 9 Ogival

7. Q-ring – jest przykładem kompromisowego rozwiązania kompatybilności i marketingu. Niestety, przez to tarcza traci potencjalne korzyści wynikające ze swojego kształtu. Nawet z korbą zorientowaną w optymalnej pozycji wynik testu pozostaje bardzo słaby. Nie potwierdzają one danych opublikowanych przez Rotor.



Rys. 10 Q-ring

8. BioPace – niezbyt udany model Shimano. Podczas testów ujawniły się takie problemy jak: ból kolan, szybkie zmęczenie mięśni, spadek mocy.

Rys. 11 Porównanie osiągów owalnych i klasycznych tarcz

Rys. 12 Porównanie osiągów owalnych i klasycznych tarcz

Można zatem pokusić się o stwierdzenie, że zastosowanie eliptycznej zębatki jest korzystniejsze dla kolarzy. Dlaczego zatem nie jest ona standardem? Przyczyniły się do tego problemy z BioPace, konserwatywny świat kolarstwa, sponsorzy produkujący okrągłe tarcze i przede wszystkim dystans samych użytkowników. Bardzo ciężko jest przekonać ich o zaletach takiego rozwiązania, zwłaszcza iż nie jest ono tanie (ceny od $169,99) i powszechne. Nadto nie do końca było wiadomo jaki powinien być optymalny kształt elipsy oraz jak dużą różnicą będzie się odznaczał wynik w stosunku do klasycznej zębatki.

Jak wynika z powyższego, kształtów tarcz jest ogrom, jednak tylko niektóre warte są uwagi. Czy jednak warto wydawać górę pieniędzy na coś, co poprawia osiągi widoczne jedynie w przypadku zawodowych kolarzy? Czy kilkuprocentowy wzrost mocy dla amatora będzie miał tak ogromne znaczenie? Czy badania oraz tegoroczne Tour de France przekonają kolarzy do zmiany sposobu myślenia o zębatkach i przejdą oni na „nowy styl”? Jeśli Froome wygra w klasyfikacji generalnej to może się zdarzyć, iż producent O.symetric zaobserwuje wzmożone zainteresowanie swoim produktem i owal stanie się tak samo „modny” jak 29” koła. Nadto potwierdzi się komentarz jednego z komentatorów, że TdF jest także wielkim przedsięwzięciem marketingowym.

A czy Wy zdecydowalibyście się na eliptyczną tarczę w swoim rowerze? Zapraszam do dyskusji.

-----

1. http://www.bikeradar.com/news/article/pro-bike-chris-froomes-pinarello-dogma-651-think2--37547/

2. http://www.noncircularchainring.be/

3. http://www.bikeradar.com/fitness/article/technique-three-ways-to-pedal-faster-26895/

4. http://download.bikeboard.pl/pdf/jajqo_owalne_zebatki.pdf

5. http://magazyn.bikelife.pl/stories/rotor-q-rings-bcd-110/nie-tylko-dla-zawodowcow