Proč je Supercaliber Gen 2 naše nejlepší závodní kolo
Přidejte se k inženýrům laboratoře Trek Performance Research, kteří zkoumají zlepšení výkonu kola Supercaliber pomocí několika testů, které nemají v cyklistickém odvětví obdoby a které dokazují, o kolik je toto kolo lepší. Na základě rozsáhlého testování v laboratoři a na trailu jsme získali vědecké poznatky, které dokládají zásadní tvrzení, že Supercaliber je pohodlnější a výkonnější nejen oproti svému předchůdci, ale i oproti hardtailu.
V případě kola Supercaliber Gen 2 posunuli inženýři MTB Trek jedinečný design IsoStrut na novou úroveň. Jezdcům tak poskytují podstatně lepší výkonnost, ovladatelnost a pohodlí.
Ihned je patrné, že zvýšení zdvihu kola Supercaliber o 33 % umožňuje celkově větší pohyb osy. Týká se to stlačení i vysunutí z polohy zanoření, čímž vzniká víc místa na pohyb nahoru při nárazech na překážky a víc místa k vysunutí při jízdě ve vyjetých kolejích a při doskocích. Supercaliber Gen 2 má dále o 18 % vyšší převodový poměr. Tlumič rychleji reaguje a snadněji odolává tření ložiska. Inženýři Trek a RockShox úzce spolupracovali na vyladění tlumení komprese, aby dosáhli závodní rovnováhy mezi účinností šlapání a reakcí terénu. Vyšší zdvih dále umožňuje rychlejší nastavení odskoku, takže kolo sedí na trailu jako přibité.
Jezdec tak může jet rychleji (vyšší výkonnost) s lepší trakcí (vyšší ovladatelnost) a s dojmem hladší jízdy (vyšší pohodlí). Inženýři Trek Performace Research provedli řadu jedinečných testů nejen v laboratoři, ale i na trailu, aby doložili zmíněná zlepšení ve výkonu.
Žádný XC závodník nepochybuje o tom, že účinnost šlapání přes kořeny a kameny je naprosto zásadní. Odpružení hraje důležitou roli při zachování dopředné hybnosti, udržení pláště na zemi a minimalizování nepříjemných a rušivých pohybů rámu. Dobré odpružení tak zlepší výkonnost, ovladatelnost i pohodlí.
Měření v terénu
Účinnost šlapání kola Supercaliber náročným terénem byla testována na pohyblivém pásu výzkumné laboratoře Trek Performance Research, kde bylo možné eliminovat volbu dráhy a proměnlivost ovládání a přesně řídit teplotu, rychlost a profil terénu. Profil terénu jsme vytvořili tak, že jsme nejprve na kole projeli traily Trek se snímačem odpružení, abychom změřili chování odpružení na části trailu plné kořenů. Na základě těchto dat jsme pak nastavili profil pásu tak, aby vyhovoval naměřeným hodnotám odpružení na trailu.
Účinnost šlapání
Měření pomocí metabolické masky
Po korelaci povrchu pohyblivého pásu a povrchu trailu jsme k měření celkové výkonnosti jezdce a kola u modelů Supercaliber Gen 2, Supercaliber Gen 1 a hardtailu použili metabolickou masku VO2 Master. Maska měří spotřebu kyslíku jezdce, která je metrikou pro celkovou energii vydávanou jezdcem.
Proč jsme se při srovnáních výkonnosti nespoléhali jen na wattmetr? Wattmetry měří pouze energii, která posouvá kolo vpřed, a ignorují úsilí jezdce pohltit opakované nárazy a ovládat kolo v náročném terénu. Měření spotřeby kyslíku je proto jednoznačným způsobem, jak určit, které kolo je nejrychlejší.
Konzistentní a platnou hodnotu spotřeby kyslíku jsme měřili při 5minutových pokusech při rychlosti 16 km/h a 60% funkčním prahovém výkonu jezdce, který představuje podstatné, avšak udržitelné úsilí. Pečlivým rozborem dat jsme zajistili stálost naší základní hodnoty (spotřebovaného kyslíku) a vedlejších proměnných (jako tepové frekvence a výkonu kliky), což nám umožnilo ověřit, že nedochází k únavě jezdce. Další konzistentnosti jsme pak docílili nastavením stejné 29% hodnoty zanoření a použili jsme výrobcem doporučené hodnoty z kalkulačky odpružení Trek.
Už dost o postupech, sem s výsledky
Při stejném šlapání byl v našich testovacích podmínkách Supercaliber Gen 2 o 6 % výkonnější než Supercaliber Gen 1 a o celých 23 % výkonnější než hardtail.
Pohodlí
Měřeno 3D snímačem pohybu
Supercaliber Gen 2 dosáhl nejlepších výsledků v účinnosti hlavně kvůli vylepšenému odpružení IsoStrut, které zajišťuje hladší jízdu. V drsném terénu to znamená tlumení nárazů (pružení) a rozptýlení dané energie (tlumení vibrací), aby docházelo jen k minimálnímu přenosu pohybu na dotykové body kola (řídítka, pedály a sedlo). Takovéto pohlcování nerovností snižuje tendenci jezdce využívat svalovou energii k pohlcování nárazů a umožňuje udržet si nad kolem kontrolu. Nejhladší kolo je bez pochyby i nejpohodlnější.
Tyto výsledky máme díky sestavě dvanácti 3D kamer, které přesně sledovaly pohyb značek umístěných po celém kole i těle a zaznamenávaly data 360krát za sekundu. U každého kola se měřilo 60 okruhů na pohyblivém pásu. Odchylky mezi jednotlivými okruhy se minimalizovaly zprůměrováním dat na jeden průměrný okruh.
Nejprve jsme se zaměřili na oblast středového složení, kde mohou nohy poprvé využít kolmý pohyb a zachovat účinnost šlápnutí do pedálu. V horní části je vidět, že u modelu Supercaliber Gen 2 došlo k podstatnému snížení svislého pohybu rámu o 15 % v místě středového složení. Jezdec tak pociťuje menší vibrace v nohou a může vložit víc energie do šlapání namísto stabilizování těla.
Dále jsme se zaměřili na relativní pohyb mezi sedlem a pánví (křížovou kostí) jezdce. Kromě cyklického šlapání do pedálu by tato hodnota měla ideálně dosahovat nuly. Větší variabilita této vzdálenosti mezi sedlem a pánví naznačuje, že kolo jezdce vymršťuje nahoru ze sedla nebo že jezdec používá nohy k tomu, aby se udržel v jisté výšce a nechal sedlo pohybovat. Obě situace snižují účinnost šlapání. V dolní části je vidět, že model Supercaliber Gen 2 ve srovnání s předchozí generací vykazuje o 22 % nižší relativní pohyb mezi sedlem a pánví.
Ovládání
Měřeno vysokorychlostní kamerou
Na kole lze jezdit jen tak rychle, jak dobře ho lze ovládat. Hlavním úkolem odpružení je, aby plášť držel na hrbolatém povrchu jako přibitý a aby se tak zlepšila trakce a ovladatelnost kola. Lepší trakce se rovněž promítá do účinnějšího přenosu síly pro posun kola vpřed.
Toto video ukazuje srovnání pohybu osy modelu Supercaliber Gen 2 (modrá) a Supercaliber Gen 1 (oranžová). Když překryjeme jednotlivé značky os, je patrné, že u modelu Gen 2 byla zaznamenána rychlejší a vyrovnanější kontrola nad zadním kolem a že po nárazech rychleji znovu získal trakci.
Funkce odpružení
Měřeno snímačem odpružení
Ve snaze porozumět vyšší výkonnosti, ovladatelnosti a pohodlí kola Supercaliber Gen 2 jsme jeho prvek odpružení IsoStrut vybavili lineárním potenciometrem, který měřil výtlak rychlostí 5 000 vzorků za sekundu. Řadou výpočtů jsme u zadní osy získali hodnoty odpružení v jednotlivých fázích, což nám poskytuje celkový pohled na to, jak pružina a tlumení fungovaly a umožnily pohyb kola během daných jízdních podmínek. Překrytí získaných hodnot ukazuje, že se díky novému designu prvku IsoStrut na kole Supercaliber Gen 2 dosáhlo podstatně aktivnějšího odpružení v daných jízdních podmínkách, což zadnímu kolu umožnilo o 68 % delší rozsah a 71 % rychlejší pohyb. Zahrnuje to větší kompresi a vysunutí vzhledem k poloze zanoření, což je zásadní pro pohlcení nárazů a kopírování terénu (trakci).
Dosud se naše testování soustředilo na výkon při šlapání náročným terénem, který je bezpochyby klíčovým faktorem v XC závodech. Na moderních XC drahách se však stále víc vyplatí uplatní kola, která rovněž dokáží s jistotou profrčet technicky náročné pasáže a kamenité sjezdy. Abychom zjistili, jak si Supercaliber Gen 2 povede v takovémto terénu, odložili jsme laboratorní pláště, vzali jsme si s sebou přenosné chrániče a vyrazili zpět do lesa.
Zpět na trail
Na horských trailech ředitelství Treku jsme si vybrali kamenitý sjezd a začali jsme pomocí 3D laserového skeneru s vysokým rozlišením přesně mapovat jeho topologii. Tento kamenitý úsek měřil asi 8 metrů, měl sklon 15 % a obsahoval několik hrbolů a skoků až 180 mm vysokých.
Pohodlí a výkonnost
Měřeno 3D snímačem pohybu
Pomocí obrovských stojanů, vlastních úchytů na stromy a stovek metrů kabelu jsme si v terénu vytvořili sestavu dvanácti 3D kamer pro snímání pohybu, jako máme v laboratoři. Tato jedinečná testovací metoda nám umožnila přesně rekonstruovat pohyb a polohu kola na trailu.
A jelikož se trail nedá ovládat do takové míry jako laboratorní prostředí, maximálně jsme se vynasnažili, abychom kontrolovali proměnlivé faktory jako např. rychlost na startu a volbu dráhy. Díky 3D sledování kola během několika okruhů jsme provedli platná srovnání změřením zmíněných faktorů a seskupením podobných okruhů. Na závěr jsme zanalyzovali pět okruhů zajetých na každém kole s průměrnou startovací rychlostí 21 km/h +/- 0,7 (std). S využitím značek na kole i trailu jsme vypočítali boční vstupní pozici každého kola na trail v rozmezí 0,1 m.
Samostatným sledováním pohybujících se dílů kola jsme se zaměřili na odlišnosti kola Supercaliber Gen 2 ve všech ohledech: a to např. v bočním vybočení, použití odpružení, dopředném pohybu, hladkosti jízdy a kopírování povrchu. V následujícím videu si ukážeme, jak jsme sledovali pohyb zadní osy vzhledem k povrchu trailu skenovaném laserem. Potom se pro srovnání podíváme na překrývající se křivky osy ze všech záznamů.
Sledováním zadní osy a rámu jsme získali přesnou polohu kola a jeho rychlost v prostoru. Jisté odchylky v dráhách a méně opakování ve srovnání s pohyblivým pásem ztížilo použití stejné analýzy jako na pásu. Jiné přístupy k datům však doložily tentýž trend. Opět bylo zřejmé, že model Supercaliber Gen 2 skvěle vyhladil nerovnosti povrchu a umožnil tak jezdci vynaložit víc energie, aby se mohl později pořádně opřít do pedálů.
Supercaliber Gen 2 si zachoval i větší dynamiku přes překážky, jak bylo možné pozorovat na samostatném kameni na konci dráhy. Zaměříme-li se na kola, která přejížděla přes zmíněný kámen, pak špičkové odpružení Gen 2 zmírnilo náraz, aniž by snížilo rychlost. Ve srovnání s modelem Supercaliber Gen 1 a hardtailem jsme zaznamenali minimální odchylku v rychlosti při stejné vzdálenosti a celkově menší ztrátu rychlosti od startu po konec dráhy.
Ovladatelnost
Měřeno vysokorychlostní kamerou
Vysokorychlostní kamera nám umožňuje přesně sledovat pohyb osy a měřit trakci, když se kolo zvedne z trailu a opět na něj dosedne. Díky systému posuvných kolejnic, jednomu hbitému inženýrovi a spoustě pokusů jsme získali detailní pohled na pohyb odpružení IsoStrut v akci a pomocí stabilního stojanu v nízké poloze u země jsme mohli sledovat pohyb v kalibrovaném 2D rozlišení.
Jak jste měli možnost vidět v ukázce, kolo Supercaliber Gen 2 lépe kopírovalo terén a rychleji po velkých skocích a nárazech získalo zpět trakci. V případě dvou největších skoků ve videu získal Supercaliber Gen 2 trakci zpět o 14 až 50 % dříve ve srovnání s dalšími testovanými koly. Lepší spojení s trailem znamená lepší ovladatelnost pro brzdění a řízení.
Funkce odpružení
Měřeno snímačem odpružení
Daná vylepšení výkonu přináší nové odpružení IsoStrut, které je i nadále vybaveno lineárním snímačem. A podobně jako v laboratoři jsme pohyb tlumiče měřili v rámci jednotlivých fází odpružení a zjistili jsme, že Supercaliber Gen 2 byl aktivnější při sjezdu na trailu, kde oproti Gen 1 bylo zanoření o 40 % hlubší a 31 % rychlejší. Dále je důležité, že došlo ke zvýšení rozsahu pohybu nad i pod hodnotou dynamického zanoření, což značí výrazné zlepšení nejen schopnosti tlumit nárazy, ale i záběru při jízdě. Ve skutečnosti u modelu Supercaliber Gen 2 došlo k zanoření za maximální dráhu zdvihu modelu Gen 1 a stále bylo dost místa na ještě větší nárazy a dopady.
Shrnutí
O autorech
Paul Harder je hlavní inženýr oddělení výzkumu a vývoje společnosti Trek. V roce 2007 získal titul magistra na fakultě mechanického inženýrství wisconsinské univerzity v Madisonu. Od té doby zasvětil svou kariéru zlepšování pocitu z jízdy pomocí vědy a inovací.
Wendy Ochs, PhD pracuje jako výzkumná inženýrka biomechaniky v Trek Bicycle. Doktorát získala v oboru biomedicínského inženýrství na wisconsinské univerzitě v Madisonu.
Už od roku 2011 zkoumá Kyle Russ, hlavní biomechanický inženýr, pro Trek Bicycle vzájemné působení jezdce a kola. Jeho vášeň porozumět lidskému pohybu a fyziologii cyklistů se probudila v době magisterského studia na státní univerzitě v Ohiu.