VISION輪組實驗室 Metron管胎及Clincher胎之對比大擂台
By 欣單車-單車讓生活更精采2016/02/02
圖片說明:這是另一次藉由比較不同輪胎增加Vision 氣動性數據庫之測試,同時評估這些數據何者顯示最高與最低的阻力。(VISION提供)
為了執行此測試,Vision 將目前Metron系列的輪組搭配不同的輪胎在聖地牙哥低風速實驗室中進行各種偏角(YAW)的測試。本測試重點聚焦在不同的 ”輪胎” 搭配不同 “輪框高度” 之空氣動力的重要性。此外,藉由所蒐集的氣動數據結合獨立來源的滾動阻力數據,可提供客戶/運動員評估哪些輪胎最適合他們的特定用途與車種。
測試準則
?所有輪胎的比較都是用新的管胎和Clincher 胎,除了Continental Sprinter 在過去的試驗中曾被用作對照輪胎外,其他每個輪組用完全相同的輪胎進行測試,原因是為了減少可能發生在不同輪胎間之變數並確保測試的準確性。所有輪胎都做了編號,並於旋轉方向做記號,以減少測試變數。
?測試速度設為30 mph (48 kmh)。輪組亦隨著風洞內的氣流而轉動。
?本測試所有輪組偏角均通過0, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20, 25 度。輪組執行過所有偏角後,測試裝置改為-5 度,然後再到0 度,以確認復歸原點位置之準確性。
?只有輪圈+輪胎被測試,以消除輪胎之外的其他變數。沒有車架,及其他多的零件,也沒有車手。前輪測試時排除了TT Metron 碟輪,由於它僅有後輪是碟輪。
?管胎和Clincher 胎的胎壓均為100 PSI。
?前輪使用18 根幅條的PRA 花鼓,後輪的PRA 花鼓則組裝在Metron81 TT 碟輪,測試時未裝飛輪。
?測試呈現的結果均已移除了風洞內夾具的阻力。
圖片說明:(VISION提供)
專有名詞
偏角:偏角是運動中物體其迎面風速與側面風速間之夾角,風洞中輪組繞著花鼓轉動,模擬角角度。
風阻:指一般指物體於流體運動環境中所遭受到的反向作用力。本測試是指輪組在特定速度下產生空氣擾流,
所造成之阻力。
滾動阻力係數(Coefficient of Rolling resistance; Crr):Crr 是代表滾動阻力或是克服輪胎與面摩擦所需要之力量。
圖片說明:(VISION提供)
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受測試輪胎:管胎
? Continental Sprinter 22-優異的管胎。表面似噴砂面。
圖片說明:(VISION提供)
Vittoria Corsa CX 23-由於較密集的螺紋紋路和低滾動阻力係數(Crr) 係競賽用的熱門選擇。胎面中間為顆粒紋路,兩側為斜紋樣式。
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Schwalbe Ironman 22-Schwalbe 針對鐵人三項市場所推出的輪胎,強調低風阻和低滾動阻力係數。胎面平滑,沿著車輪直徑下沉之“相切漩渦”圖案。
圖片說明:(VISION提供)
Continental Competition 22-比賽用的熱門選擇,受到專業和業餘者的喜愛。胎面滾花圖案凸起高於胎體。
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受測試輪胎:Clincher 胎
? Continental GP4000SII 23-在市場上被視為各方面都最好的Clincher 胎之一。低風阻、低滾動阻力係數、抗穿刺性及絕佳的抓地力是這款輪胎聞名的標記。胎面平滑帶有凹紋,側面有交錯的槽紋圖案。
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Vittoria Open Corsa SC 23 Pro-競賽車的熱門選擇,胎面的中間為直條紋,兩側則由斜紋所組成。
圖片說明:(VISION提供)
Schwalbe Ironman 22-Schwalbe 為三鐵市場發表的Clincher 胎,重視空氣動力特性、低滾動阻力係數。胎面與其管胎共用相同的“漩渦”圖案。
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ZIPP Tangente Course 23-市場鎖定在空氣動力特性、抗穿刺性輪胎。胎面平滑帶有輕微的凹紋,側面有槽紋圖案。Tangente 胎之剖面及胎面與高級的輪胎“Speed”型式相同,具有較低之滾動阻力係數。
圖片說明:(VISION提供)
測試結果
圖中的資訊,阻力以“瓦特(Watt)”為單位,來表示轉動輪組通過氣流時所消耗的功率,標示於圖左側之縱向座標,偏角(0-25 度) 標示於底部之橫向座標。數據的呈現是以特定的輪組分別搭配不同的輪胎所得的測試結果。這樣我們可看出各輪胎間的性能差異,並瞭解各別輪圈可能的最佳輪胎選擇是哪種。
輪胎比較-管胎 Metron 40+管胎
圖片說明:(VISION提供)
Continental Sprinter 胎在低偏角時展示最低的風阻,然而Continental Competition 胎是3 條測試胎中整體氣動性,表現最佳的。Vittoria 胎雖有最高的風阻,但由於它有較低的滾動阻力係數;將其列入考慮後,很可能會彌補其“氣動缺陷”,而得到相當於或低於Continental 輪胎的氣動特性。
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Metron 55+管胎
圖片說明:(VISION提供)
Metron 55 輪組把Schwalbe lronman pro 車胎也列入比較。用Metron55 而非Metron40 輪組測試的原因,是Metron55 一直是“鐵人三項”的最佳選擇。圖(1d)顯示,類似的氣動力特性,如同在Metron 40 輪組搭配Continental 車胎所見到的。只有當偏角增大(約10 度以後)時,Vittoria 車胎差異性會較大。在受測輪胎間,Schwalbe lronman 胎優秀且突出,約12.5 度偏角有最低的風阻 (比Vittoria 胎少15W),在所有受測的管胎中,Schwalbe lronman 之滾動阻力係數最低,超越所有測試的管胎;當滾動阻力係數併入考慮後,將更進一步提高其性能。
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Metron 81+管胎
圖片說明:(VISION提供)
如圖所示,每個輪圈與不同輪胎之搭配會有所差異,對Metron 81 輪圈搭配管胎而言,測試出來的趨勢也類似Metron 55 和Metron 40 的結果。Vittoria 車胎再次呈現出最高風阻。Schwalbe 車胎再次呈現平均最低風阻,即使Continental Competition 車胎在12-15度偏角時,有不錯的氣動表現。
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三刀輪+管胎
圖片說明:(VISION提供)
搭配三刀輪之輪胎其氣動性等級並沒有明顯不同。仍是Schwalbe Ironman Pro 呈現最低風阻,Vittoria Corsa風阻最高。考量三刀輪主要用於場地賽或計時賽,在最佳和最差雖然只有個位數的氣動差異中,但可能意味著上台領獎與否,因此輪胎的選擇變得格外重要。
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Metron 81 disc TT+管胎
圖片說明:(VISION提供)
我們用Metron 81 disc TT 輪組做完管胎比較後就結束管胎之測試。平均而言,Schwalbe Ironman Pro 胎再次呈現最低風阻,Continental 車胎風阻居中,而Vittoria 胎以最高風阻居末。
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Metron 40+Clincher 胎
圖片說明:(VISION提供)
就好像管胎似的,Vittoria 車胎有最大的平均風阻;在7.5 度偏角時有最小風阻,其最大風阻峰值在偏角15 度。在偏角10 度之前,ZIPP Tangente 車胎呈現比Continental GP4000SII 還低的風阻,10 度之後風阻急速增大,接著其風阻就與Vittoria 車胎相當。Continental GP4000SII 風阻由0 偏角起持續下降,直到偏角15 度,此時,其風阻比Vittoria 及ZIPP 風阻約少13W。假如,同時考量滾動阻力係數與氣動性能,Continental GP4000SII是這三輪中會是最理想的選擇。
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Metron 55+Clincher 胎
圖片說明:(VISION提供)
Schwalbe lronman Pro Clincher 胎被列入Metron 55 輪組比較,是因為Metron 55 用在計時賽及鐵人三項中廣泛的被選手採用。Schwalbe Ironman Pro 與Continental GP4000SII 之空氣動力性能相當,兩者在偏角15 度時,風阻降低到0 /-1.6 W 的程度。整體而言,Continental GP4000SII 及Schwalbe Ironman Pro 兩者,平均比Vittoria Corsa 和Zipp Tangente 減少7-8W 風阻,而在偏角15 度時,風阻差距最大達到18-20W 的程度。在此情況下,輪胎的選用就特別重要。
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Metron 81+Clincher 胎
圖片說明:(VISION提供)
類似的氣動特性又發生了,其中Vittoria Corsa 呈現最高平均風阻,Zipp Tangente 風阻次高,而SchwalbeIronman Pro 和Continental GP4000SII 競逐最低的風阻點(12.5 度~15 度之間)。在較高偏角(大於15 度),Schwalbe Ironman Pro 和Continental GP4000SII 風阻差距逐步拉大,約在17.5 度偏角時,Schwalbe Ironman Pro風阻降到最低-10.3W。整體而言,GP4000SII 和Ironman Pro 兩者,平均風阻比Vittoria Corsa 和Zipp Tangente 少8-11W。同時在15 度偏角處,風阻差距更達到20-22W 的程度 (對Schwalbe Ironman Pro而言,在17.5度偏角,風阻差距最大達到27W 左右)。假如賽程中有側風產生了較大範圍的偏角,輪胎選擇所造成的差距,將會以分為單位計算,而不是以秒計算,這真令人印象深刻。
圖片說明:(VISION提供)
不同輪框+輪胎比較
圖片說明:(VISION提供)
除了測試Vision 輪組外,我們選取ZIPP 404 Firecrest Clincher 輪組做對照測試。如圖(1l)所示,將4 個不同品牌的輪胎分別搭配Zipp404 Firecrest Clincher 及Metron55 CH,做比較測試。而所得到測試結果頗為類似;其中Vittoria 整體平均風阻仍為最高者,ZIPP 風阻居中,而Continental 和Schwalbe 平均風阻最低。
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交叉比對-管胎對Clincher胎
在這些比較圖中,管胎測試模型是以虛線方式表示,而Clincher 胎則以實線方式表示,以方便在圖面中識別。
Metron 40 +管胎對Clincher胎
圖片說明:(VISION提供)
Metron 55+管胎對Clincher胎
圖片說明:(VISION提供)
Metron 81+管胎對Clincher胎
圖片說明:(VISION提供)
結論
由於Vision 未生產輪胎,然而每個輪組都需要裝上輪胎,這種測試的研究對未來的發展,其重要性是很難去預估的。關於輪框與框高所導致空氣阻力的不同,在市場上已有足夠的測試資料,但卻很少使用一個完整的輪組產品線去驗證輪胎對空氣阻力所造成的影響。此次實驗,單純的測試不同輪框搭配不同輪胎所造成風阻的變化,而不考量車架或騎乘者等其他變數。目前市場持續傾向發展較大的公路車輪胎,因此我們更需要更多的實驗數據,使騎者能評估所選輪胎“有什麼”空氣動力優勢,以取得更好的比賽成績最後,本測試所要揭示的是,使用於自行車氣動力輪組,車胎氣動力的重要性。除此之外,輪胎選擇還包括其他因素,如價格、尺寸、重量、胎面花紋和低滾動係數及地面狀況等等,希望藉此幫助騎者節省時間來找尋最適合的輪胎。
◎參考資料
Anhalt, Tom, http://bikeblather.blogspot.com
Blog forum of Crr results on the top tires in the industry.
Vision輪組輪胎裝備實測
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