Каковы преимущества или недостатки различных спицевых велосипедов

Да, есть различные типы спиц, как уже объяснялось. Существуют также различные способы “шнуровки” спиц и различные количества спиц.

При выборе шнуровочной схемы спиц есть шесть основных соображений:

1. Прочность
2. Гибкость
3. Сопротивление крутящему моменту
4. Воздушное сопротивление
5. Вес
6. Внешний вид/пол/устойчивые траты денег

Прочность определяется количеством спиц, их расположением, а также тем, как они взаимодействуют с втулкой и ободом. Если вы посмотрите на обычное “трехкрестное” колесо, спица выходит из ступицы под углом, близким к касательной к окружности ступицы. Таким образом, нагрузка на втулку сведена к минимуму. Четырехкрестовая" шнуровка (обычно наблюдаемая на тяжелых туристических велосипедах и т.п.) лучше подходит к этой шнуровке и заставляет спицу быть действительно тангенциальной к окружности ступицы (плюс увеличенная длина спицы придает колесу больше “пружины”).

Вы редко видите “два креста” и, вероятно, никогда не видите “однокрестовую” шнуровку, но “радиальная” шнуровка (когда спицы оставляют ступицу под прямым углом к окружности) становится довольно распространенной, особенно на передних ступицах “горных” или “крестовых” велосипедов. Радиальная шнуровка создает значительную нагрузку на обычную втулку, а на колесах с радиальной шнуровкой часто видны обратные спицы, со штуцерами на конце втулки, потому что втулка должна быть переработана, чтобы выдержать нагрузку. Кроме того, и потому, что колеса с радиальной шнуровкой настолько жесткие, и потому, что обычно радиальные колеса имеют низкое количество спиц, нагрузка на обод выше, так что ниппели будут протягиваться сквозь них. Поэтому иногда вы увидите, что изогнутый конец (задней) спицы зацепился за паз в ободе или что-то в этом роде.

Обратите внимание, что хотя колеса с радиальной шнуровкой более жесткие к радиальным силам колеса, они вообще не очень хорошо сопротивляются крутящему моменту - если бы заднее колесо было радиально прокручено, то крутящий момент приводного механизма привел бы к тому, что колесо повернулось бы в своего рода спираль, что препятствовало бы передаче мощности по окружности колеса. Аналогично, если бы дисковые тормоза использовались на радиальном переднем колесе, колесо сильно скрутилось бы при применении дисковых тормозов.

[Однако, следует отметить, что некоторые люди любят шнуровать заднее колесо с крестообразным рисунком с одной стороны и радиальными спицами - с другой. Это обеспечивает необходимую крутильную жесткость, позволяя половине колеса быть радиальными, но неясно, есть ли какое-либо реальное преимущество этой схемы.]

Сопротивление воздуха очевидно увеличивается с количеством спиц, и на него влияет также профиль спицы. Хотя сопротивление воздуха важно для профессиональных гонщиков, так как верхняя часть колеса движется вперед с удвоенной скоростью велосипеда, можно с уверенностью сказать, что сопротивление воздуха, вызванное спицами стандартного 32-спицевого трехколесного колеса, не будет замечено большинством обычных байкеров даже на довольно высоких скоростях.

Конечно же, максимальное низкое сопротивление воздуха - это дисковое колесо, и есть другие экзотические конструкции с 1, 2 или 3 широкими плоскими “спицами”, сделанными из высокопрочных композитных материалов, приклеенными к ободу и ступице. Но в целом вы увидите дисковые колеса только на задних колесах, потому что диск становится воздушным змеем, если он попадает в поперечном направлении на ветер, как это происходит на переднем колесе.

Масса уменьшается за счет использования более экзотических материалов (особенно для обода), а также за счет уменьшения количества спиц. Чем экзотичнее обод, тем теснее связь дизайна обода со спицами. Небольшое снижение веса также возможно за счет уменьшения “креста” спицы (и, следовательно, уменьшения длины спицы).

И, конечно же, секса. Многие из вышеперечисленных схем (особенно такие, как малоспицевое радиально-спицевое переднее колесо с задними спицами) имеют мало практической пользы для среднестатистического велосипедиста, добавляют стоимость и снижают надежность. (Вы когда-нибудь слышали, как едет один из этих шикарных спиц с высоким натяжением? Похоже на выстрел. А если сломаешься, то, скорее всего, умрешь в воде до тех пор, пока не доберешься до велосипедной мастерской, в то время как со стандартным трехспицевым 32-спицевым колесом обычно можно “хромать домой”, если ремонт на обочине дороги невозможен).

От Шелдон Браун :

**Двойные спицы толще в концах, чем в середине. Наиболее популярными диаметрами являются 2,0/1,8/2,0 мм (также известный как 14/15 калибр) и 1,8/1,6/1,8 мм (15/16 калибр).

Спицы с двойной спицей делают больше, чем просто экономят вес. Толстые концы делают их такими же прочными в областях с высоким напряжением, как и прямые спицы той же толщины, но более тонкие средние части делают спицы более эластичными, позволяя им растягиваться (временно) больше, чем более толстые спицы.

В результате, когда колесо подвергается резким локализованным напряжениям, наиболее тяжелонапряженные спицы могут удлиняться достаточно, чтобы сместить часть напряжения на соседние спицы. Это особенно желательно, когда ограничивающим фактором является то, сколько напряжение обода может выдержать без трещин вокруг спицы отверстия.

Тройные спицы, такие как DT Alpine III, являются лучшим выбором, когда прочность и надежность является основной целью, как с тандемов и велосипедов для загруженных экскурсий. Они разделяют преимущества однослойных и двухслойных спиц. Например, DT Alpine III имеет 2,34 мм (13 колеи) в головке, 1,8 мм (15 колеи) в середине и 2,0 мм (14 колеи) в резьбовой части.

Спицы с одинарной и сдвоенной резьбой решают одну из величайших проблем конструкции колеса: Так как спицы используют прокатанную, а не нарезанную резьбу, то наружный диаметр резьбы больше, чем основной диаметр спиральной проволоки. Поскольку отверстия во фланцах ступиц должны быть достаточно большими, чтобы резьба могла проходить сквозь них, отверстия, в свою очередь, больше, чем требуется проволоке. Это нежелательно, так как плотное совпадение диаметра спицы в колене и диаметра отверстия во фланце имеет решающее значение для сопротивления усталостному разрушению.

Так как спицы с одинарной и тройной резьбой толще со стороны головки, чем со стороны резьбы, они могут использоваться с втулками, которые имеют отверстия только достаточного размера, чтобы пропустить толстую проволоку со стороны головки.

Аэро (эллиптические) спицы - это различные спицы с двойной резьбой, в которых тонкая часть погружена в эллиптическое сечение, что делает эти спицы немного более эродинамичными, чем спицы с круглым сечением. Наиболее широко распространенными спицами этого типа являются Wheelsmith Æro. Они имеют размеры 2,2 x 1,8 мм на концах, а середины эквивалентны 16-ти калибрам, но выполнены в виде эллипса размером 1,8 x 1,2 мм. Спица Wheelsmith Æro - моя любимая спица для высокопроизводительных систем, и не только потому, что она обладает какими-либо преимуществами с точки зрения динамики, но и потому, что плоская центральная секция обеспечивает отличный визуальный индикатор, помогающий изготовителю колес устранить любые остаточные закручивания спицы. Это помогает создать колесо, которое останется неизменным.

Аэро (лезвие) спицы имеют более выраженную аэродинамическую форму, плоскую, а не эллиптическую. Несмотря на то, что они являются наиболее аэродинамическими из спиц, они обычно не проходят через отверстия в стандартной втулке, потому что они слишком широкие. Чтобы использовать “лопасти”, втулка должна быть прорезана напильником. Прорезание отверстий может ослабить фланец и, как правило, аннулирует гарантию на втулку.

Теоретически, “аэро” спицы должны быть более аэродинамическими, однако, если подумать о том, чтобы подчеркнуть спицу, то она будет более жесткой в направлении вращения колеса, потому что оно толще, и более гибкой перпендикулярной к нему, так как спица тонкая или плоская с боковой стороны.

У меня есть двойные спицы на моем вездеходном горном велосипеде, и я гонял на них в течение многих лет, не раздирая колеса, и это экономит небольшое количество веса на спицу, но это в точке, где спица не сильно напряжена, так что он сохраняет большую часть своей прочности. Особенно хорошо для лёгких гонщиков на велосипедах с полной подвеской, где колеса не будут подвергаться такому сильному избиению.

Это сводится к аэродинамике, надежности и стоимости.

Колесо с большим количеством легких спиц будет надежным и останется относительно управляемым, даже если одна спица сломается. Но все эти спицы как яйцеедка на ветру: не аэродинамические. Поэтому такие колеса чаще всего используются более тяжелыми гонщиками или в турах, где прочность превышает скорость.

Колесо с меньшим количеством спиц создает большую нагрузку на каждую из этих спиц, и не может выдержать ни одной из них. Кроме того, и для того, чтобы компенсировать количество нижних спиц _ и_, потому что весь смысл снижения количества спиц состоит в улучшении аэродинамики, эти колеса обычно имеют глубоко расположенные обода с поперечным сечением в виде капли слеза. Это увеличивает прочность колеса (за счет веса), а также улучшает его аэродинамику за счет замены наиболее быстро движущихся частей спиц (на концах) на сплошной аэродинамически образованный обод.

Триспиковое или дисковое колесо является следующим логическим шагом. Их изготовление намного дороже, а диски особенно проблематичны при поперечном ветре. Они также, как правило, тяжелые, что делает их неуместными для некоторых видов гонок, но не так много триатлонов, которые о постоянных усилий.

Лопастные спицы немного более аэродинамичны, чем круглые спицы. На очень высоком конце, есть некоторые колеса, которые используют fettucini-подобные полосы углеродного волокна вместо стальных спиц - это может стоить столько же, сколько и очень хороший велосипед себя.