تعتبر مقاومة التدحرج من القوى المهمة جدًا ضمن سلسلة القوى التي يجب التغلب عليها عند ركوب الدراجة.
عند الصعود، عليك التغلب على الجاذبية، ولكن نتيجةً لذلك، تكتسب طاقة كامنة جاذبية. ستستغل هذه الطاقة بالكامل عند النزول. في مقال عن ديناميكا هوائية الدراجات نشره ماليزيا وبلوكين في مجلة هندسة الرياح والديناميكا الهوائية الصناعية عام ٢٠٢٠، أُشير إلى أنه عند ركوب الدراجة بسرعة تزيد عن ٤٠ كيلومترًا في الساعة على طريق مسطح، فإن حوالي ٩٠٪ من المقاومة التي تتغلب عليها هي مقاومة الهواء. لذلك، ينبهر راكبو الدراجات على الطرق بكل ما يتعلق بالهواء. بالإضافة إلى ذلك، يُعد الاحتكاك بين الإطارات والطريق (أو مقاومة التدحرج) القوة الرئيسية التي يجب التغلب عليها. فقط بالتغلب عليها يمكنك بدء ركوب الدراجة والقيادة بشكل أسرع.
فيما يلي شرحٌ لمفهوم مقاومة التدحرج، وكيفية قياسها، والعوامل المؤثرة عليها. على الرغم من أن مقاومة التدحرج تُعتبر عادةً مصدر قلقٍ لراكبي الدراجات الهوائية، إلا أن وسائل الإعلام الأجنبية ستشرح أيضًا أهميتها لراكبي الدراجات الجبلية ودراجات الطرق الوعرة. كما ستُقدم أفضل ثلاثة إطارات لدراجات الطرق، والتي تم اكتشافها في اختباراتها الخاصة، والتي تتميز بمقاومة تدحرج منخفضة نسبيًا.
ما هي مقاومة التدحرج؟
وفقًا لشركة شوالبي لتصنيع الإطارات، تُعرف مقاومة التدحرج بأنها الطاقة المفقودة عند تدحرج الإطار. لهذا النوع من فقدان الطاقة مصادر متعددة، من أهمها الطاقة المفقودة بسبب تشوه الإطار. كما يوجد احتكاك بين الإطارات وسطح الطريق، ما يجعل القيادة أسهل بكثير على الطرق الإسفلتية الأكثر سلاسة من الطرق الحصوية أو الطرق الوعرة.
يمكن أن يؤدي تشوه الإطارات أو إزاحتها النسبية إلى توليد حرارة وصوت، بالإضافة إلى فقدان طاقة النظام. في مجال الدراجات الهوائية، يؤثر عرض الإطارات وقطرها وضغطها على تشوهها. كما تلعب عوامل أخرى، مثل مرونة الإطار ونسبة المطاط المستخدمة في المداس، دورًا مهمًا.
يمكن أن يؤدي استبدال جزء من أسود الكربون في مُركّب الإطارات بثاني أكسيد السيليكون إلى تقليل فقدان الطاقة الناتج عن الإزاحة النسبية، مما يُقلل من مقاومة التدحرج. ولهذا السبب عادةً ما تحتوي الإطارات عالية الأداء على ثاني أكسيد السيليكون. ويُزعم أن الجرافين له تأثير مماثل. وقد أضافت شركة فيتوريا مادة الجرافين إلى إطاراتها عالية الأداء.
إذا شاركت في تجربة زمنية أو سباق، فقد تكون مستعدًا للتضحية بعمر الإطار وحمايته من الثقوب لزيادة سرعتك. عادةً ما يكون الجزء العلوي والجانبي من إطارات السباق رقيقين، وقد لا يحتويان حتى على طبقة حماية من الثقوب. من ناحية أخرى، إذا كنت تقود على طرق وعرة أو تكره إصلاح إطار مثقوب في منتصف الطريق، فقد تكون مستعدًا لزيادة مقاومة التدحرج للحصول على طبقة إضافية مقاومة للثقوب، والتي توفر حماية أفضل من الانفجار، وتماسكًا أفضل، وتطيل عمر الإطار.
لماذا تعتبر مقاومة التدحرج مهمة؟
تُعد مقاومة التدحرج من أبرز القوى التي تُبطئ سرعة ركوب الدراجة، كما أنها من أسهل القوى حلاً. فإلى جانب مقاومة الهواء، تُمثل مقاومة التدحرج نسبة كبيرة من المقاومة التي تواجهها أثناء ركوب الدراجة، بل وتتجاوز مقاومة الهواء عند سرعات ركوب منخفضة.
يطمح كل راكب دراجة تقريبًا إلى ركوب أسرع، أو لمسافة أبعد، أو بجهد أقل. يُعدّ تقليل مقاومة التدحرج من أبسط الطرق وأقلها تكلفة لتحقيق هذا الهدف. وكما أشار شوالبي: "لدى راكبي الدراجات قوة بدنية محدودة للغاية، ويأملون في استخدامها بأقصى قدر ممكن من الكفاءة".
يعد اختيار استبدال الإطارات ذات مقاومة التدحرج المنخفضة أرخص نسبيًا، ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى تحسين ظروف القيادة والطرق الحالية لديك، والتي تكون مجانية لك.
كيفية اختبار مقاومة التدحرج؟
يُركَّب الإطار المراد اختباره على عجلة الاختبار، ويُنفخ حتى يصل إلى الضغط المُحدَّد مُسبقًا. يلامس الإطار أسطوانة الاختبار، ويُطبِّق ضغطًا على العجلة من الأعلى لمحاكاة وزن السائق، مما يُؤدي إلى تشوُّه الإطار.
يحدد النظام مقاومة دوران الإطار بقياس القوة الزائدة أو عزم الدوران اللازم للحفاظ على الدوران بالسرعة المحددة. عادةً، تُجرى قياسات متكررة متعددة لضمان الدقة وإمكانية التكرار. علاوة على ذلك، عادةً ما تكون هناك فترة تسخين مسبق قبل القياس للحفاظ على التوازن بين النظام والإطارات. عادةً ما تُقاس مقاومة دوران إطارات الدراجات بالواط (W)، وهي وحدة معروفة جيدًا لراكبي الدراجات وهواة الدراجات. بالطبع، هناك أيضًا وحدات أخرى لتمثيل القيم المقاسة، مثل معامل مقاومة الدوران (كر)، وهو القوة اللازمة للتغلب على مقاومة الدوران مقسومة على حمل العجلة، ويُقاس عادةً بوحدة نيوتن/كجم.
مقارنة مقاومة التدحرج بين الإطارات الكلينشر والإطارات بدون أنابيب والإطارات الأنبوبية.
أحد العوامل التي تؤثر على مقاومة دوران إطارات الدراجات هو الاحتكاك بين الأنبوب الداخلي والخارجي، والذي يحدث عند تشوه الإطار تحت الحمل. صُمم تقييم خصيصًا لاختبار تأثير مقاومة دوران الإطارات وعوامل أخرى. وقد اختبروا الاختلافات في مقاومة الدوران عند استخدام 10 أنابيب داخلية مختلفة من مادة TPU واللاتكس والبوتيل مع أنابيب قارية جي بي 5000 قوة الخارجية بقطر 25 مم، بالإضافة إلى الاختلافات في المقارنات الإضافية مع الإطارات بدون أنابيب.
الخلاصة هي أن مقاومة التدحرج تزداد بمقدار 0.2-3.8 واط عند استخدام الأنابيب الداخلية مقارنةً باستخدام الإطارات بدون أنابيب. للأنابيب الداخلية المصنوعة من اللاتكس أقل تأثير على مقاومة التدحرج، كما أن أداء معظم الأنابيب الداخلية المصنوعة من مادة TPU يتفوق على أداء الأنابيب الداخلية المصنوعة من البوتيل. الخلاصة النهائية هي أن الإطار بدون أنابيب يتمتع بأعلى كفاءة قيادة. إذا كنت ترغب في استخدام أنبوب داخلي، فاستخدم الإصدار غير المفرغ من إطار جي بي 5000. هذا الإصدار أسرع وأخف وزنًا وأرخص.
الإطارات الأنبوبية هي في الواقع نفس الإطارات الدائرية، ولكن الإطارات الأنبوبية أكثر تكلفة وقد تكون مقاومتها للدوران مماثلة لتلك الموجودة في الإطارات الدائرية التي تستخدم أنابيب داخلية من اللاتكس.
تُساعد الإطارات القطنية أيضًا على تقليل مقاومة التدحرج. يؤثر نوع وكمية الغراء المستخدم، بالإضافة إلى مدة جفافه، على النتائج. لذلك، لا يُمكن التوصل إلى استنتاج قاطع من الاختبارات المقارنة.
بشكل عام، الفرق في مقاومة التدحرج بين الإطارات الداخلية الخالية من الأنابيب والإطارات المصنوعة من اللاتكس أو البولي يوريثين الحراري ضئيل جدًا. يمكنك الاختيار حسب تفضيلاتك. بالإضافة إلى ذلك، يوفر الإطار الخالي من الأنابيب حماية إضافية من الثقوب. كما أن وجود سائل إعادة الترطيب الذاتي يُمكّنك من العودة إلى المنزل حتى في حالة ثقب الإطار في معظم الحالات.
كيف تختلف مقاومة التدحرج مع عرض الإطار؟
أجرت وسائل إعلام أجنبية اختبارًا مقارنًا على نسختين من إطارات بيريللي بي زيرو رايس تي إل آر (26 مم و30 مم) بعرضين مختلفين لتقييم مدى سرعة الإطارات الأعرض. والنتيجة: الأمر يعتمد على ذلك.
في بكرات التزلج الداخلية، عند تشغيل إطارين بنفس الضغط، يتطلب إطار 30 مم طاقة أقل للحفاظ على نفس السرعة. ويرجع ذلك إلى أن الإطارات الأعرض، عند نفس الضغط، تكون أقل تشوهًا نسبيًا بفضل أسطح تلامسها الأعرض والأقصر. عند ضبط ضغط الإطار الفعلي على نفس المستوى المطلوب، يكون الإطار الأضيق أكثر كفاءة. نظريًا، إذا أمكن ضبط ضغط الإطار بدقة لكل عرض للحفاظ على نفس مساحة التلامس، فيجب أن تكون مقاومة التدحرج متساوية.
مع ذلك، في ظروف الطرق الأفضل، لا تكون الإطارات العريضة أبطأ من الإطارات الضيقة أثناء القيادة الفعلية، وعلى الطرق الوعرة التي تتطلب مرونة وتماسكًا، تكون الإطارات العريضة أسرع. في مثل هذه الظروف، توفر هذه الإطارات مرونة أكبر في امتصاص الصدمات ومساحة دوران أكبر. لهذا السبب، يختار العديد من راكبي الدراجات المحترفين على الطرق الوعرة إطارات عريضة للغاية للمشاركة في سباقات الطرق الوعرة شديدة الصعوبة، مثل سباق "أنباوند".
لذلك يجب عليك اختيار حجم الإطار بناءً على تضاريس رحلتك وهدفك من الركوب.
هل مقاومة التدحرج مهمة للدراجات الجبلية ودراجات الحصى؟
الإجابة المختصرة هي: مهمة، لكنها ليست بأهمية سيارة الطريق. بالنسبة للعديد من راكبي الجبال والحصى، قد لا تكون مقاومة التدحرج من أهم الأولويات. الإطارات ذات مقاومة التدحرج المنخفضة، أي الأخف أو الأرق، قد تكون أكثر عرضة للانفجار، وهو أمر لا يستحق التضحية به في سباقات التحمل أو المسارات الصعبة.
المجال الذي قد يكون فيه راكبو الدراجات الجبلية على استعداد للتضحية ببعض الثبات مقابل مقاومة أقل للتدحرج هو سباقات الضاحية. في هذه السباقات، يُعدّ التجاوز السريع ميزة. بالطبع، لا يجب أن يكون المسار صعبًا للغاية، وينطبق الأمر نفسه على الطرق الحصوية.
لذلك، بالنسبة لمعظم رحلات ركوب الدراجات على الطرق الجبلية والحصوية، فإن مقاومة القبضة والثقب أكثر أهمية من مقاومة التدحرج المنخفضة.
في مجال المركبات الآلية، وضع معيار اي او اس طريقةً موحدةً لقياس مقاومة التدحرج. ويُحدد الفاحصون معيار اختبار مقاومة التدحرج للدراجات. وبالطبع، يُقدم الفاحصون ذوو الخبرة أيضًا أكثر أساليب الاختبار شمولًا واتساقًا.
الاستنتاج النهائي هو أن هناك تنازلات بين مقاومة التدحرج وعوامل أخرى مثل مقاومة الهواء والمتانة والتماسك. عند تحديد نوع الإطار المُراد استخدامه، وفي أي ظروف، وضغط الإطارات، عليك إجراء تنازلات.
