Supercaliber Gen 2 on kaikkien aikojen parhaiten kilpailuun suunniteltu pyörämme
Intoile Trekin Performance Research -keskuksen insinöörien kanssa heidän tutkiessaan Supercaliberin suorituskyvyn parannuksia ennennäkemättömällä joukolla alan ensimmäisiä testejä, jotka osoittavat, kuinka paljon pyörällä ajamista voi parantaa. He esittävät suurten väitteiden tueksi laajamittaisen laboratorio- ja maastotestauksen avulla saatuja tieteellisiä todisteita ja osoittavat, että Supercaliberin toinen sukupolvi on ajettavuudeltaan sekä mukavampi että tehokkaampi edeltäjäänsä verrattuna – ja vielä tehokkaampi kuin jäykkäperäinen maastopyörä.
Trekin maastopyöräinsinöörit nostivat Supercaliber Gen 2:ssa uniikin IsoStrut-rakenteensa uudelle tasolle, joka antaa ajajille huomattavia parannuksia tehokkuuteen, hallintaan ja ajomukavuuteen.
Nopealla vilkaisulla on helppo havaita, että Supercaliberin 33 prosenttia suurempi joustomatka mahdollistaa yleisesti suuremman akselin liikkeen. Tämä sisältää liikkeen sekä sisään- että ulospäin painuma-asennosta. Suurempi joustomatka antaa iskuissa lisää tilaa kompressiolle ylöspäin sekä lisää tilaa laajentumiselle alaspäin epäsäännöllisissä ajourissa ja töyssyjen jälkeisessä palautusliikkeessä. Supercaliber Gen 2:ssa on myös 18 prosenttia suurempi vipusuhde, mikä tekee iskunvaimentimesta aiempaa herkemmin reagoivan, koska se ylittää tiivisteen kitkan entistä helpommin. Lisäksi Trekin ja RockShoxin insinöörit tekivät läheistä yhteistyötä antaakseen sisäänpäinvaimennukselle kisavalmiin, tasapainoisen asetuksen, joka tukee tehokasta polkemista ja reagoi hyvin maastoon. Samalla entistä suurempi joustomatka taas mahdollistaa nopeamman paluuvaimennuksen, joka pitää renkaan liimattuna polkuun.
Ajajalle tämä tarkoittaa entistä suurempaa nopeutta pienemmällä vaivalla (lisää tehokkuutta), parempaa pitoa (lisää hallintaa) ja tasaisempaa ajoa (lisää ajomukavuutta). Havainnollistaakseen näitä suorituskykyetuja Trekin Performance Research -insinöörit suorittivat ennennäkemättömän joukon testejä sekä laboratoriossa että maastopoluilla.
Kaikki cross country -kilpailijat tietävät, että polkemistehokkuuden ylläpitäminen on elintärkeää juuria ja kiviä ylitettäessä. Jousituksella on tärkeä tehtävä etenemisvauhdin säilyttämisessä. Se pitää renkaan kiinni maanpinnassa sekä vähentää epämukavaa ja häiritsevää rungon liikettä. Lyhyesti sanottuna erinomainen jousitus parantaa yhtä aikaa tehokkuutta, hallintaa ja ajomukavuutta.
Laboratorio ja maastopolut kohtaavat
Supercaliberin tehokkuus epätasaisella ajoalustalla poljettaessa testattiin Trekin Performance Research -laboratorion pyörivällä matolla, jossa pystymme välttämään ajolinjan valinnan ja ohjattavuuden aiheuttaman vaihtelevuuden sekä hallitsemaan samalla lämpötilaa, nopeutta ja ajoalustan profiilia. Luodaksemme ajoalustan profiilin ajoimme ensin iskunvaimenninanturin kanssa Trek Trails -maastopyöräilyreiteillä mitataksemme jousituksen aktiivisuutta reittiosuudella, jossa oli paljon puunjuuria. Säädimme kerätyn datan perusteella pyörivän maton profiilin vastaamaan jousituksen aktiivisuutta maastopoluilla.
Tehokkuus
Mitattu aineenvaihduntaa tarkkailevalla maskilla
Kun olimme saaneet pyörivän maton pinnan vastaamaan maastoreitin muotoja, käytimme aineenvaihduntaa tarkkailevaa VO2 Master -maskia ajajan ja pyöräjärjestelmän yleisen tehokkuuden mittaamiseen Supercaliber Gen 2:n, Supercaliber Gen 1:n ja jäykkäperäisen maastopyörän osalta. Kyseinen maski mittaa ajajan hapenkulutusta, ja se on mittari ajajan käyttämälle kokonaisenergialle.
Miksi emme käyttäneet tehokkuusvertailussa pelkästään tehomittaria? Tehomittarit ottavat huomioon vain pyörän liikuttamiseen käytetyn energian eivätkä laske mukaan ponnistelua, jota ajaja tekee vaimentaakseen toistuvia iskuja ja hallitakseen pyörää epätasaisella ajoalustalla. Hapenkulutuksen mittaus on siksi paras tapa määrittää, mikä pyörä on nopein.
Saavuttaaksemme yhdenmukaisen ja pätevän mittarin hapenkulutukselle suoritimme viiden minuutin pituisia koeajoja nopeudella 16 km/h ajajan toiminnallisen kynnystehon ollessa 60 prosenttia – joka vastaa merkittävää mutta ylläpidettävää ponnistusta. Käymällä dataa läpi tiheäpiikkisellä kammalla varmistimme, että päämittarimme (kulutettu happi) ja toissijaiset muuttujat (kuten syke ja polkemisteho) olivat vakaalla pohjalla, ja sen perusteella pystyimme vahvistamaan, että ajaja ei ollut väsymässä. Yhdenmukaisuutta lisättiin vielä asettamalla iskunvaimentimet samaan 29 prosentin painumaan ja säätämällä ne tehdassuositusten mukaisiin asetuksiin Trekin jousituslaskurin perusteella.
Testimenetelmien kuvaukset riittävät – tulokset esiin
Näissä olosuhteissa tehtyjen testien perusteella Supercaliber Gen 2 oli 6 % prosenttia tehokkaampi kuin Supercaliber Gen 1 ja 23 % tehokkaampi kuin jäykkäperäinen maastopyörä samassa polkemistehtävässä.
Ajomukavuus
Mitattu kolmiulotteisella liikkeenkaappauksella
Supercaliber Gen 2 osoittautui tehokkaimmaksi pyöräksi pääasiassa siksi että sen uudistettu IsoStrut-jousitus mahdollistaa tasaisimman ajon. Epätasaisessa maastossa tämä tarkoittaa töyssyjen absorbointia (iskunvaimentimen jousella) ja siitä kertyneen energian häivyttämistä (iskunvaimentimen vaimennusominaisuuksilla), jotta pyörän kosketuspisteisiin (ohjaustankoon, polkimiin ja satulaan) siirtyy mahdollisimman vähän liikettä. Tämä töyssyn absorbointi vähentää ajajan taipumusta käyttää lihastensa energiaa iskujen vaimentamiseen hallinnan säilyttämiseksi. Tasaisimmin kulkevaa pyörää on tietenkin myös mukavinta ajaa.
Tutkiaksemme näitä vaikutuksia sijoitimme eri puolille pyörää ja ajajan kehoa ilmaisimia, ja seurasimme niitä tarkasti 12:lla 3D-kameralla, jotka tallensivat dataa 360 kertaa sekunnissa. Jokaisen pyörän ajoa tallennettiin 60 kierroksen verran juoksumattoa muistuttavalla pyörivällä matolla. Kierrosten väliset epäjohdonmukaisuudet minimoitiin muodostamalla kerätyistä tiedoista yhden kierroksen keskiarvo.
Keskityimme ensin keskiön alueelle, jossa jalat ottavat ensimmäisinä vastaan pystysuuntaisen liikkeen ja pyrkivät säilyttämään tehokkaan polkemisliikkeen. Kuten näemme ylemmästä kaaviokuvasta, Supercaliber Gen 2 vähensi rungon pystysuuntaista liikettä keskiön kohdalla merkittävästi 15 prosentilla. Tämä tarkoittaa, että ajajan jalat kärsivät vähemmän ja hän voi kohdistaa enemmän energiaa polkemiseen kehonsa vakauttamisen sijaan.
Toiseksi tarkastelimme satulan ja ajajan lantion (ristiluun) välistä suhteellista liikettä. Ihannetilanteessa tämän mittarin tulisi olla nolla lukuun ottamatta polkemisliikkeen syklistä vaikutusta. Lisävaihtelu satulan ja lantion välisessä etäisyydessä viittaa siihen, että pyörä työntää ajajaa ylös satulasta tai ajaja käyttää jalkojaan noustakseen satulasta ja antaakseen satulan liikkua vapaasti. Kumpikin tilanne johtaa polkemistehokkuuden heikkenemiseen. Kuten näemme alemmasta kaaviokuvasta, Supercaliber Gen 2:ssa satulan ja lantion välistä suhteellista liikettä oli 22 prosenttia vähemmän edeltävän sukupolven pyörään verrattuna.
Hallinta
Mitattu suurnopeuskameralla
Pyörällä voi ajaa vain niin nopeasti kuin sitä pystyy hallitsemaan. Jousituksen päätehtävä on pitää rengas kiinni aaltoilevassa maanpinnassa ja parantaa siten pitoa ja hallintaa. Lisäksi parempi pito tarkoittaa myös tehokkaampaa voimansiirtoa, jolla pyörä liikkuu eteenpäin.
Tässä videossa vertaillaan Supercaliber Gen 2:n (sininen) ja Supercaliber Gen 1:n (oranssi) akselin liikettä. Kun akseleita osoittavat merkit asetetaan päällekkäin, nähdään että Gen 2 piti takakiekkoa hallinnassa sekä nopeammin että tasaisemmin ja sai palautettua pidon nopeammin iskujen jälkeen.
Jousituksen toiminta
Mitattu iskunvaimenninanturilla
Ymmärtääksemme, miten Supercaliber Gen 2:n tehokkuutta, hallintaa ja ajomukavuutta saatiin parannettua, varustimme sen IsoStrut-iskunvaimentimen lineaarisella potentiometrillä mitataksemme iskunvaimentimen siirtymää nopeudella 5 000 näytettä sekunnissa. Pienimuotoisen laskennan jälkeen päädyimme tähän kaaviokuvaan, joka kuvaa jousituksen käyttökuormitusta taka-akselissa. Se antaa meille kokonaiskuvan siitä, miten iskunvaimentimen jousi ja vaimennin toimivat mahdollistaakseen kiekon liikkumisen näissä identtisissä ajo-olosuhteissa. Päällekkäisistä tiedoista näemme, että Supercaliber Gen 2:n uusi IsoStrut-rakenne teki jousituksesta huomattavasti aktiivisemman tässä ajoskenaariossa. Takakiekko pääsi liikkumaan 68 prosenttia suuremmalla alueella ja 71 prosenttia nopeammin kuin aiemmin. Tähän sisältyy suurempi liike niin sisään- kuin ulospäin suhteessa painuma-asentoon, mikä on tärkeää sekä iskujen vaimentamisen että maanpinnan seuraamisen (pidon) kannalta.
Tähän mennessä testauksemme oli tarkastellut suorituskykyä epätasaisella ajoalustalla poljettaessa – mikä on merkittävä osa cross country -kilpailuja. Nykyaikaiset cross country -radat suosivat kuitenkin yhä enemmän pyöriä, jotka kykenevät syöksymään luotettavasti teknisten osioiden läpi ja kivisten alamäkien juurelle. Tutkiaksemme miten Supercaliber Gen 2 suoriutuisi tällaisessa maastossa jätimme laboratoriotakit naulakkoon ja suuntasimme kyniemme kera takaisin metsään.
Takaisin poluille
Valitsimme Trekin pääkonttorin maastopyöräpoluilla erään kivisen alamäen ja kartoitimme sen topologian tarkasti korkean resoluution 3D-laserskannerilla. Tämä kivikkoinen osuus oli noin 8 metriä pitkä, sen kaltevuus oli noin 15 %, ja siinä oli useita töyssyjä sekä jopa 180 mm korkeita droppeja.
Ajomukavuus ja tehokkuus
Mitattu kolmiulotteisella liikkeenkaappauksella
Rakensimme laboratoriomme 12:n 3D-liikkeenkaappauskameran kuvausjärjestelmän uudelleen metsään valtavien kolmijalkaisten jalustojen, puihin asennettavien muokattavien kiinnikkeiden ja yli sata metriä käsittävien kaapeleiden avulla. Tämä uraauurtava testaustekniikka mahdollisti pyörän liikkeen ja paikan luomisen tarkasti uudelleen maastopoluille.
Koska maastopolut eivät ole yhtä hallittu ympäristö kuin laboratorio, pyrimme kaikin keinoin hallitsemaan muuttuvia tekijöitä, kuten saapumisnopeutta ja ajolinjan valintaa. Kun olimme seuranneet pyörää kolmiulotteisesti useita ajokertoja, pystyimme tekemään päteviä vertailuja mittaamalla näitä tekijöitä ja ryhmittelemällä samankaltaiset ajokerrat yhteen. Lopuksi analysoimme jokaiselta pyörältä viisi ajokertaa joissa saapumisnopeus oli 21 km/h ±0,7 (keskihajonta). Jokaiseen pyörään ja maastoon asetettujen ilmaisimien avulla laskimme kunkin pyörän saapumiskohdan olevan yhdenmukainen sivusuunnassa 0,1 metrin tarkkuudella polun suuntaan nähden.
Seuraamalla jokaista pyörän liikkuvaa osaa erikseen etsimme eroja Supercaliber Gen 2:sta kaikilta osin: sivuttaisvääntymisessä, jousituksen käytössä, etenemisessä, ajon tasaisuudessa, maanpinnan seuraamisessa – aivan kaikessa. Havainnollistamme seuraavassa videossa, miten taka-akselia seurattiin suhteessa laserskannattuun maastopolun pintaan, ja näytämme sitten akselin liikeradan kaikista ajokerroista päällekkäin asetettuna vertailua varten.
Taka-akselin ja rungon seuranta kertoi meille pyörän tarkan sijainnin ja nopeuden testialueella. Hienovarainen vaihtelu ajolinjoissa ja pienempi toistojen määrä verrattuna pyörivään mattoon vaikeutti saman analyysin toistamista kuin pyörivällä matolla, mutta muut lähestymistavat dataan tukivat samojen trendien paikkansapitävyyttä. Jälleen oli ilmeistä, kuinka erinomaisesti Supercaliber Gen 2 teki ajamisesta tasaista ja jätti ajajalle enemmän energiaa polkemiseen myöhempää varten.
Supercaliber Gen 2 säilytti myös vauhdin paremmin esteiden yli ajettaessa. Havaitsimme sen helposti yksinäisen kiven kohdalla testireitin loppupuolella. Jos tarkastelemme tämän kiven yli ajavia pyöriä, Gen 2:n ylivertainen jousitus auttoi pehmentämään iskua nopeuden vähentymättä. Nopeuden vaihtelu samalla matkalla oli minimaalista, ja nopeutta katosi yleisesti vähemmän testialueen alun ja lopun välillä verrattuna Supercaliber Gen 1:een ja jäykkäperäiseen maastopyörään.
Hallinta
Mitattu suurnopeuskameralla
Suurnopeuskameran avulla pystymme seuraamaan akselin liikettä tarkasti ja mittaamaan pitoa renkaan irrotessa polun pinnasta ja palatessa siihen. Saimme liikkuvaa lähikuvaa IsoStrutin toiminnasta liukukiskojärjestelmän ja ketteräliikkeisen insinöörin avulla sekä karsimalla runsaasti otoksia. Kalibroidun kaksiulotteisen liikkeen seurannassa käytettiin liikkumatonta, matalalle sijoitettua kolmijalkaista jalustaa.
Kuten näimme videolla, Supercaliber Gen 2:n kiekko seurasi maaston muotoja tarkemmin ja sai pidon takaisin muita nopeammin suurten droppien ja töyssyjen jälkeen. Videokuvan kahden suurimman dropin kohdalla Supercaliber Gen 2 sai pidon takaisin 14–50 prosenttia muita testattuja pyöriä nopeammin. Parempi yhteys polkuun tarkoittaa parempaa jarrutuksen ja ohjauksen hallintaa.
Jousituksen toiminta
Mitattu iskunvaimenninanturilla
Nämä suorituskyvyn parannukset ovat peräisin uudesta IsoStrut-jousituksesta, jonka varustimme taas lineaarianturilla. Aivan kuten laboratoriossa, mittasimme iskunvaimentimen liikkeen jousituksen käyttökuormituksena ja huomasimme, että Supercaliber Gen 2:n jousitus oli Gen 1:een verrattuna aktiivisempi alamäkeen laskeutumisen aikana, sillä se liikkui 40 prosenttia pidemmälle ja 31 prosenttia nopeammin. Tärkeänä seikkana havaittiin, että dynaamisen painumapisteen ylä- ja alapuolella liikealue oli aiempaa suurempi, mikä osoitti merkittävää kasvua sekä iskujen vastaanottamiskyvyssä että maanpintaa myötäilevässä pidossa edellä mainitussa järjestyksessä. Itse asiassa Supercaliber Gen 2:n kompressio ylitti Gen 1:n enimmäisjouston (pohjaamiskohdan), ja Gen 2:n jousituksessa oli vielä varaa suuremmille iskuille ja korkeammalta tehdyille laskeutumisille.
Yhteenveto
Tietoa kirjoittajista
Paul Harder on tutkimus- ja kehitystyön pääinsinööri Trek Bicyclellä. Valmistuttuaan diplomi-insinööriksi konetekniikan ohjelmasta Wisconsinin yliopistosta Madisonista vuonna 2007 hän on omistanut uransa pyöräilyn parantamiseen tieteen ja innovaatioiden avulla.
Wendy Ochs on biomekaniikan tutkimusinsinööri Trek Bicyclellä. Hänellä on lääketieteen tekniikan tohtorin tutkinto Wisconsinin yliopistosta Madisonista.
Kyle Russ on biomekaniikan pääinsinööri. Hän on tutkinut ajajan ja polkupyörän välistä vuorovaikutusta Trek Bicyclelle vuodesta 2011 lähtien. Hänen halunsa ymmärtää ihmisten liikkumista ja pyöräilijöiden fysiologiaa sai alkunsa hänen maisterin opintojensa aikana Ohion osavaltion yliopistossa.