Kammtail Virtual Foil

När man konstruerar vingprofiler för cyklar behövs extra kreativitet. Traditionell design som används för flygplan och bilar beaktar inte de unika förhållandena för cykelns aerodynamik. Cykelns relativt låga hastighet och framåtdrivande kraft gör den betydligt känsligare för omgivande faktorer som t.ex. sidvind, och tekniken måste fokuseras på mer än att förbättra aerodynamiken vid motvind. Cykelrörens former med kurvaturer och komplicerade flödesbilder försvårar ytterligare processen för att skapa en fullständigt aerodynamisk design.

Vanligtvis avslutas den droppliknande vingprofilen i en spets, men Kammtail har istället ett tvärt avhugget avslut. Det ökar styvheten och simulerar formen av en mycket längre, vingliknande profil.

Vingprofiler definieras med sitt längd/bredd-förhållande, eller areans relation mellan maxbredden och profilens längd för en ram eller komponent. När förhållandet ökar minskar luftmotståndet. Ändå är det, som så ofta i verkligheten, en kompromiss som ger det bästa resultatet. Stabilitet, vikt och styvhet minskar i takt med att längd/bredd-förhållandet ökar. Proffscyklingens kontrollorgan, UCI (Union, Cycliste International), har en specifik gräns för hur extremt detta förhållande får vara. Begränsningen är 3:1.

Treks ingenjörer beslutade sig för att uppnå samma aerodynamiska prestanda som med ett större förhållande. Profilen skulle vara kompakt och lätt, styv och stabil och den skulle uppfylla UCI:s regler. Veteranen och ingenjören Doug Cusack samarbetade med nykomlingen Paul Harder för att utforska plattformar för cykelspecifika vingprofiler. Paul förklarar: "Vid den tiden konstruerades vingprofiler för cyklar (i hela branschen) enligt samma principer som vingprofilerna på flygplan. Jag tyckte att det här var ett feltänk och bestämde mig för att studera vingprofiler som de faktiskt fungerar på cyklar, i mitt första 'egna' utvecklingsprojekt". För att kunna testa så många konstruktioner som möjligt utformade teamet en ny modell av datorsimulerad flödesdynamik (CFD). Den fungerade som en virtuell vindtunnel där man kunde testa 3D-ritningar. Med deras effektiva arbetsmetod kunde Trek testa över åttio olika former. Det skulle ha varit omöjligt att göra i en vindtunnel. Doug misstänkte att avhuggna vingprofiler skulle leda till ett genombrott för aerodynamiken och CFD-resultaten visade att sådana konstruktioner noterade otroliga resultat. KVF hade gjort sin entré.

Den nya konstruktionen löste de fundamentala problemen med tidigare plattformar. Vingprofilen på en cykel har en mycket större kurvatur jämfört med profilen på en flygplansvinge eller i stabilisatorer. En cykel är också mer utsatt för sidvind, eller annorlunda uttryckt är det en större vinkel mellan vindriktningen (som dessutom ofta varierar) och cykelns rörelseriktning. Ju större den här vinkeln är desto större, och oönskade, sidledes krafter kommer cykeln att utsättas för. Det resulterar i att luftflödet får svårt att följa vingprofilen och turbulensen tenderar att inträda tidigare. Som ett resultat ökar luftmotståndet och stabiliteten minskas. Den avhuggna KVF-konstruktionen löser detta kurvaturproblem genom att utnyttja den del av det stora längd/bredd-förhållande som bär upp den största belastningen (fronten) och eliminera den spetsiga bakre del som är mindre viktig i cykelapplikationer. Vinden strömmar runt fronten på vingprofilen precis som i en traditionell design och följer den här banan eftersom den avhuggna formen minskar dess kurvatur. När sidvinden och vindvinkeln ökar, ökar även fördelarna med KVF.

KVF utvecklades initialt som en del av ett större projekt, att utveckla världens snabbaste cykel. När den avhuggna KVF-designen kunde konceptvalideras i CFD-analysen konstruerade ingenjörerna en komplett prototyp. Den testades intensivt i vindtunneln A2 i Mooresville i North Carolina och senare i vindtunneln i San Diego i California. Resultaten var imponerande och cykeln blev originalmodellen av Speed Concept, Treks oerhört framgångsrika triathloncykel. Fördelarna i triathlonsammanhang var så omedelbart påtagliga att ingenjörerna snart började utvidga användningen av KVF till traditionell racercykeldesign.

Det var enklare att integrera KVF än tidigare vingprofiler på de små ytorna på vanliga racercyklar, och nya typer av racercyklar kunde se dagens ljus. Madone, Treks högpresterande aerodynamiska racercykel, omfattas av KVF-teknologin sedan 2013. Speed Concept-originalet har uppgraderats och är nu snabbare än någonsin, till stor del tack vare en ny KVF-konstruktion med minskad frontyta och lägre luftmotstånd i alla vindvinklar. 2016 års Madone har också fått en ny design med KFV som ett väsentligt element. Treks ingenjörer fortsätter att söka efter fler användningsområden för denna otroliga teknologi och har framgångsrikt kunnat implementera den på andra komponenter som t.ex. styren.