Овальні зірки системи

[Technician]

Зірки шатунів не круглої форми відомі ще з XIX сторіччя. Широке росповсюдження за останні десять років в професіональному пелотоні підняло питання перегляду їхньої користі, яке циклічно з'являється та розтає кожні 20-30 років. Після краху Shimano Biopace, зусиллями компаній Rotor та Osymetric, тема овоїдних зірок знов стала актуальною. Сер Бредлі Уиггінс посів перше місце на Тур де Франс в 2012 році, використовуючи зірки Osymetric, цьогорічний переможець Тура Кріс Фрум продовжує використовувати їх в парадигмі підходу команди Team Sky "marginal gains" (незначних здобутків). Чи є в тім заслуга тільки команди, лікарів, тренерів і самого Кріса, або ще й заслуга цікавої та дивно виглядаючої технології відомо не стане ніколи, адже приріст потужності знаходиться за межою перцепції більшості людей, через що противники займають жорстку позицію, списуючи всі позитивні ствердження на ефект плацебо. Як би не було, в питанні овоїдів є тільки три точки зору: різко позитивна, різко негативна і є аудиторія, яка про них ніколи не чула. Байдужих немає.



Нафіга оте всьо треба?

Якщо описати принцип роботи овоїдних зірок простою мовою, вони убирають т.з. "мертву точку". Мертва точка — це позиція шатунів на 12 та 6 годин, коли велосипедист тисне на педалі з найменшою силою в момент зміни циклу. Перехід від циклу підйому до циклу натискання проходить плавніше з овоїдною зіркою. Форма зірки підібрана таким чином, щоб зменшити навантаження там, де атлет слабкіший та збільшити потужність там, де він має найбільшу силу. Форма та позиція "вершин" овалу може мати діаметрально протилежне призначення та слугувати різним цілям. Овальними називати такі зірки коректно лише якщо це правильна еліптична форма, але правильні еліпси давно пішли в історію. Зірка має складну геометрію. Зазвичай, до плавної овальної форми добавляється різкий кут для швидкого переходу в фазу, в якій потужність атлета максимальна. На папері виглядає так, ніби педалювання є кардинально інакшим від використовування традиційних круглих зірок, але перехід на овоїди дивує несподіваною натуральністю. Відчути різницю складно. Педалювання за характером схоже на крутіння круглої зірки, ти не відчуєш різкого провалу вниз на переході в фазу максимальної потужності, якого очікуєш. Хтось різницю відчуває, хтось ні. Іноді, щоб відчути позитивні зміни, треба викластися на повну на маршруті зі складним рельєфом, де рівнина змінюється різким підйомом в гору, або проїхати 300-км бревет, де довгострокові ефекти використання овоїдів можуть читатись ясніше. Чи справді овоїди працюють як передбачається, чи ні — предмет довгих суперечок, тому цей пост буде лише преамбулою перед серією оригінальних статей та перекладів, які допоможуть розібратись, що це за штуковина.

Особисто я 2,5 роки відкатав на Shimano Biopace 52/42 і вірив в їх користь, проте постійні проблеми з колінними суглобами сигналювали про щось, чого я збагнути не міг. Перехід назад на круглі зірки зняв біль раз і назавжди. Biopace був розроблений спеціально для тих, хто хотів підвищити ефективність педалювання на низькому каденсі і зняти біль в суглобах, якщо велосипедист відчував її, педалюючи на звичайних круглих, проте багато негативних відгуків, до яких я можу цілковито приєднатись, показали, що в цій інженерії допущено помилку. До того ж, дослідження показують, що з Biopace ви втрачали потужність.



Biopace проіснував 11 років з 1983 по 1994 рік і його крах на якийсь час поставив на темі овоїдів хрест. Активне просування овоїдів від Osymetric та Rotor з 2005 року в професійному середовищі знов зробило овальні системи темою живих обговорень та наукових тестувань. Це — перший піст. Далі буде.

[Elk 2]

Свого часу були дуже поширені - наприкінці 90-х, початку 2000-х на Куренівці за копійки як хлам торгували). Знайомий з кількома фанатами таких зірок - їхніх думок не поділяю, тим паче що при круговому педалюванні значення "мертвих точок" зводиться майже нанівець. Мода пішла, мода повернулась. Особиста думка.

[A]

Якщо описати принцип роботи овоїдних зірок простою мовою, вони убирають т.з. "мертву точку". Мертва точка — це позиція шатунів на 12 та 6 годин, коли велосипедист тисне на педалі з найменшою силою в момент зміни циклу. Перехід від циклу підйому до циклу натискання проходить плавніше з овоїдною зіркою. Форма зірки підібрана таким чином, щоб зменшити навантаження там, де атлет слабкіший та збільшити потужність там, де він має найбільшу силу.
...
Особисто я 2,5 роки відкатав на Shimano Biopace 52/42 і вірив в їх користь, проте постійні проблеми з колінними суглобами сигналювали про щось, чого я збагнути не міг. Перехід назад на круглі зірки зняв біль раз і назавжди. Biopace був розроблений спеціально для тих, хто хотів підвищити ефективність педалювання на низькому каденсі і зняти біль в суглобах, якщо велосипедист відчував її, педалюючи на звичайних круглих.

Варто було б сказати, що зірки Biopace за інструкцією мають стояти великою віссю паралельно шатунам. Цим вони різко відмінні од будь-яких інших некруглих зірок.

[Technician]

Ранні згадки про еліптичні зірки шатунів датуються останніми двадцятьма роками XIX сторіччя. Найбільш ранню згадку про цю технологію на сайті патентного бюро США я знайшов за 1892 рік (дата подачі патенту в бюро), та судячи за описом і призначенням винаходу, він був призваний виправити проблему зіскакування ланцюга. Очевидно, що зірка шатуна не круглої форми була відома і використовувалась раніше, тому автору слід не бути такою лінивою дупою та шукати пильніше. Гугл знає все.



Ось, як Чарльз Метз з Массачусетсу описує свій винахід (третій абзац):

У велосипедів і схожих транспортних засобів, які використовують педальну тягу, де еліптична зірка прикручена до шатуна, який обертає провідне колесо, натяжіння накинутого на зірку ланцюга відрізняється в різних положеннях [еліптичної зірки]; як, наприклад, коли головна вісь в вертикальному положенні, натяг зірки сильніше, ніж коли мала вісь знаходиться в тому ж положенні [на 12 годин]. Налаштуйте ланцюг, коли головна вісь в правильному положенні до площини, яка проходить скрізь вісь каретки та вісь провідного колеса. Багато чинників впливають на послаблення натяжіння ланцюга під час проходження певної зони зірки, тому мій винахід призваний виправити це так, щоб при використанні еліптичної зірки, ланцюг був натягнутий рівномірно на всіх положеннях шатуна.

Нічого не нагадує? Проблема рівномірного натяжіння в сучасній практиці відсутня через конструкцію заднього перемикача, пружина якого автоматично натягує ланцюг в будь-якому положенні шатуна. Є багато відгуків на просторах інтернету про безпроблемне використання синглів з овоїдними зірками та навіть фіксів, але тому є одна причина: конструкція ланцюга давно стандартизована і хоча є декілька несумісних комбінацій (ви не встановите вузький багатошвидкісний ланцюг на 3-мм синглову зірку і навпаки), форма зубів системи і касети підібрана таким чином, щоб теоретично підходити до всього, що ви тільки можете знайти на ринку. До 1930 років це не було так. Виробники пропонували свої оригінальні системи і свої пропрієтарні ланцюги, які не були сумісні ні з чим іншим. Вирішення проблем з натяжінням при використанні еліпсоїдів в якості зірки шатуна стояло перед кожним виробником персонально.



Щодо біомеханіки, еліптичну зірку вигадали, спостерігаючи за логікою руху людини. Ще тоді, коли дерева були великими, люди замислювались над протиприродним характером обертання педалей на велосипеді. До винаходу багатошвидкісних трансмісій питання мертвої точки стояло гостріше, особливо для тих, хто жив в гірській місцевості. Після появи перемикача Cambio Corsa з двома важелями під підседільною трубою їхати вгору стало легше, а після того, як Тулліо Кампаньоло покращив паралелограмний перемикач, що був винайдений компанією Simplex в 1930 роки, про еліптичні та овоїдні зірки на якийсь час забули. Через одне сторіччя все залишилось тим же, про що розповість сьогодні інженер Osymetric Жан-Луїс Тало, який вже 23 роки пропонує використовувати овоїди в будь-якій дисципліні велосипедного життя. Ось патент, заявлений в 1896 році Томасом Смітом з Британії. Написаний він такою мовою, що без пляшки Джека розібратись складно, але головне в його заявці зрозуміти можна:

B на малюнку показує раму велосипеда в розрізі, на якому встановлені система вісь-шатун та вісь провідного колеса. Шатуни с прикручені до [вже названої] вісі каретки, до шатунів прикручені педалі dl. До шатунів я прикрутив добре відому (помітили слово "добре"? навіть сьогодні багатьом доводиться доказувати, що овальні зірки — це не міфічний міфрил з глибин Морії — прим. Technician) еліптичну зірку e, її більший діаметр направлено перпендикулярно положенню шатунів с. Таким чином, шатуни в такому положенні до велосипедиста дозволяють реалізувати більшу силу та передати більшу потужність ланцюгом g до провідного колеса f, завдяки більшому діаметру еліптичної зірки e...

Вловили ідею? В задумі убрати мертву точку та реалізувати більшу потужність немає нічого нового. В ті ж самі роки деякі винахідники експериментували зі складною формою зірок, яка вже не описувалась рівняннями звичайного еліпсу.



Так, Хелсі Сковелл зі штату Іллінойс в 1892 році подав заявку на патент овоїдної зірки складної форми, на яку схожа сучасна Osymetric від Тало. Ось, що цей джентльмен каже про свій винахід:

Мета мого винаходу подвійна. По-перше, надати найбільшу швидкість зірці шатуна на тій ділянці обороту, де потужність велосипедиста максимальна. По-друге, зменшити діаметр зірки, щоб ділянки контакту із ланцюгом на певних інтервалах проходили однаково швидко. Оскільки шатуни розгорнуті один проти одного, на зірці є дві арки для кожного з полуциклів кожної ноги, а також дві ослаблені зони периферії означеної зірки.

Сенс в тому, щоб зменшити затримку у продовгуватій зірці Ореллі, ділянки якої різняться за довжиною в певних положеннях. Це проявляється в тому, що млявість та натягнутість ланцюга не тільки створює іррегулярність дії, а й ще затримує обертання заднього колеса.

Голосу Хелсі вторить голос колеги з Лондону Уильяма Фредріка Уильямса, який в 1901 році подав патент на систему із еліптичною зіркою, що ковзає:

Мій винахід націлений покращити еліптичну передачу для велосипедів і трициклів, де співвідношення передачі змінюється під час кожного натискання на педаль шляхом використання еліптичної зірки, яка за допомогою спеціального статичного ексцентрика ковзає в своїй площині, аби розмістити саму себе в позиції, яка відповідає зміні довжини ланцюга на певному сегменті циклу.

Винахід Уильямса передбачив побічну функцію заднього перемикача автоматично натягувати ланцюг, проте реалізований був навпаки.

[Адре Налин]

Вот какую резолюцию после проведённого тест-драйва на системе Rotor 3D+ с овальными звёздами вынес сайт Trialbike:

"Основной вопрос с которым мы начали тестирование - это дает ли Rotor 3D+ MTB Double какие-то ощутимую разницу в педалировании и на ходу в сравнении с обычными системами. Первое впечатление - негативное: нет, несмотря на овальные звезды, байк ускоряется ровно так же, как и на обычных системах. Только после первого крутого подъема, потребовавшего снижения частоты педалирования мы и другие тестирующие почувствовали некоторое перераспределение крутящего момента на заднем колесе. Тогда как при обычной езде и при нормальных каденсах - разницы нет никакой.
Следовательно, Q-Rings помогают там, где нужны большие усилия при низкой частоте вращения педалей. И еще, например, ведут себя лучше в случае взбирания в крутую короткую горку на большой передаче - те же, кто в такой ситуации выбирают более щадящую в отношении колен и расслабленную передачу - не заметят плюсов овальных звезд.

Итак, чем ниже каденс = тем выше эффект от овальных звезд.

И если в отношении физики педалирования концепция овальных звезд себя оправдывает, то стоит вспомнить, что байкинг - это не только абстрактное педалирование. Характер почвы, стиль езды, подвеска велосипеда - все это имеет значение и оказывает влияние на выбор системы и звезд. Тут Rotor 3D+, несмотря на обозначенные преимущества, показывает свои слабые стороны. Это - ухудшенное качество преключения и значительно увеличившийся шанс спадения цепи со звезды."

Система, как видно из фото, тестировалась "перпердикулярноосная" (если рассматривать сочетание большой оси овалоида с продольной осью шатуна).

И тестирование производилось-то на МТБ. Может, для мтб-езды овалоиды - как зайцу пятая нога, а вот на шоссере положительный эффект может наблюдаться ярче. Тут пробовать надо.
Но мне кажется, особого прорыва в эффективности педалирования от овалоидов ждать не стОит.

А вот интересна "ёрзающая" звезда, это таки-да. Да, конструкция получается подвижная, а значит - менее надёжная, чем стационарно установленные звёзды. Но всё-же...

[Technician]

И тестирование производилось-то на МТБ. Может, для мтб-езды овалоиды - как зайцу пятая нога, а вот на шоссере положительный эффект может наблюдаться ярче. Тут пробовать надо.

Педалирование — оно и на шоссе педалирование. Имею опыт только с Biopace, но если большинство овоидов ведут себя похожим образом, то остаётся только подписаться под каждым словом, сказанным в приведённом Вами тесте. Да, прикольно, когда в горку заезжаешь на ломовой передаче, но боль в коленях того не стоит. Вернулся на круглые и ни о чём не жалею.

А вот интересна "ёрзающая" звезда, это таки-да. Да, конструкция получается подвижная, а значит - менее надёжная, чем стационарно установленные звёзды. Но всё-же...

Задний переключатель и так с пружинами, одна из которых натягивает цепь. Поэтому не сильно-то и критично, если на многоскоростном велосипеде цепь состоит из 116 или 112 звеньев. Это раньше было проблемой, которую означенный джентльмен пытался решить таким нестандартным путём.