Quali sono i vantaggi o gli svantaggi dei diversi stili di raggi

Vedo bici da triathlon con diversi stili di raggio, dal filo normale alle pale di forma aerodinamica a ruote completamente solide, ma non riesco a capire perché ci dovrebbero essere così tanti stili.

Posso capire di aver bisogno di meno raggi su una pista indoor, in quanto non si ottengono dossi, quindi sono d'accordo, ma qualcuno può far luce sulle decisioni dietro gli altri stili?

Ho anche visto questa domanda su raggi piatti ma questo non spiegherebbe l'ala come raggi o le ruote piene, vero?

Sì, ci sono vari tipi di raggi, come già spiegato. Esistono anche vari modi di "allacciare" i raggi e vari conteggi dei raggi.

Quando si sceglie uno schema di allacciatura dei raggi, ci sono sei considerazioni di base:

1. Forza
2. Flessibilità
3. Resistenza di coppia
4. Resistenza dell'aria
5. Peso
6. Aspetto / sesso / stupidamente spendere soldi

La forza è determinata dal numero di raggi, da come sono disposti e da come si interfacciano con il mozzo e il cerchio. Se guardi una normale ruota a "tre croci", il raggio lascia il mozzo con un angolo quasi tangenziale alla circonferenza del mozzo. In questo modo lo stress sull'hub è ridotto al minimo. Un allacciamento a "quattro croci" (comunemente visto su bici da turismo pesanti e simili) va meglio e fa sì che il raggio sia veramente tangenziale alla circonferenza del mozzo (inoltre la maggiore lunghezza dei raggi dà alla ruota più "molla").

Raramente vedi "due croci" e probabilmente non vedi mai "una croce" lacerazioni, ma l'allacciatura "radiale" (dove i raggi lasciano il mozzo ad angolo retto rispetto alla circonferenza) sta diventando abbastanza comune, specialmente sui mozzi anteriori di "montagna" o biciclette "cross". L'allacciatura radiale esercita una notevole sollecitazione su un mozzo convenzionale e con ruote con allacciatura radiale vedrai spesso i raggi invertiti, con i nippli all'estremità del mozzo, perché il mozzo deve essere riprogettato per resistere allo stress. Inoltre, sia perché una ruota allacciata radialmente è così rigida sia perché solitamente le ruote radiali hanno un numero basso di raggi, la sollecitazione sul cerchione è maggiore, in modo tale che i nippli potrebbero passare. Quindi a volte vedrai l'estremità piegata del raggio (invertito) impegnata in una fessura sul bordo o in qualche modo.

Si noti che mentre le ruote a raggi radiali sono più rigide contro le forze radiali sulla ruota, non resistono affatto molto bene alla coppia - se una ruota posteriore dovesse essere radiata a raggi la coppia del sistema di trasmissione causerebbe la rotazione della ruota in una una sorta di spirale, ostacolando la trasmissione di potenza alla circonferenza della ruota. Allo stesso modo, se i freni a disco fossero utilizzati su una ruota anteriore radiale, la ruota si torceva gravemente quando venivano applicati i freni a disco.

[Tuttavia, va notato che ad alcune persone piace allacciare la ruota posteriore con un disegno a croce su un lato e raggi radiali sull'altro. Ciò fornisce la necessaria rigidità torsionale pur consentendo a metà della ruota di essere radiale, ma non è chiaro che ci sia un vero vantaggio nello schema.]

La resistenza dell'aria ovviamente aumenta con il conteggio dei raggi ed è influenzata anche dal profilo dei raggi. Sebbene la resistenza dell'aria sia importante per i piloti professionisti perché la parte superiore della ruota si muove in avanti a una velocità doppia rispetto alla bicicletta, è probabilmente sicuro affermare che la resistenza dell'aria dovuta ai raggi su una ruota a tre razze standard a 32 razze non sarebbe notato dalla maggior parte dei ciclisti medi, anche a velocità abbastanza elevate.

L'ultima ruota a bassa resistenza al vento è la ruota a disco, ovviamente, e ci sono altri design esotici con 1, 2 o 3 "raggi" piatti e larghi realizzati in compositi ad alta resistenza uniti a cerchione e mozzo. Ma generalmente vedrai solo le ruote a disco sulle ruote posteriori perché il disco diventa un aquilone se si incrocia il vento come accadrebbe sulla ruota anteriore.

Il peso viene ridotto utilizzando materiali più esotici (soprattutto per il bordo) e riducendo il conteggio dei raggi. Più esotico è il bordo, più intimamente il design del bordo si lega allo schema dei raggi. Una leggera riduzione del peso è anche possibile riducendo la "croce" del raggio (e quindi riducendo la lunghezza dei raggi).

E, naturalmente, il sesso. Molti degli schemi di cui sopra (in particolare cose come la ruota anteriore a raggi radiali a raggi bassi con raggi invertiti) hanno pochi vantaggi pratici per il ciclista medio, aggiungono costi e riducono l'affidabilità. (Hai mai sentito parlare di uno di quei fantasiosi raggi ad alta tensione? Sembra uno sparo. E se uno si rompe, probabilmente sei morto in acqua fino a quando non riesci ad arrivare in un negozio di biciclette, mentre con un normale tre raggi a 32 raggi la ruota di solito può "zoppicare a casa" se non è possibile riparare la strada.)

Da Sheldon Brown :

I raggi a doppio spessore sono più spessi alle estremità rispetto al centro. I diametri più popolari sono 2,0 / 1,8 / 2,0 mm (noto anche come calibro 14/15) e 1,8 / 1,6 / 1,8 (calibro 15/16).

I raggi a doppio spessore fanno molto di più che risparmiare peso. Le estremità spesse le rendono più forti nelle aree fortemente sollecitate dei raggi a scartamento diritto dello stesso spessore, ma le sezioni centrali più sottili rendono i raggi effettivamente più elastici, consentendo loro di allungare (temporaneamente) più dei raggi più spessi.

Di conseguenza, quando la ruota è soggetta a forti sollecitazioni localizzate, i raggi maggiormente sollecitati possono allungarsi abbastanza da spostare parte della sollecitazione su raggi adiacenti. Ciò è particolarmente desiderabile quando il fattore limitante è la quantità di stress che il cerchio può sopportare senza incrinarsi attorno ai fori dei raggi.

I raggi a triplo spessore , come il DT Alpine III, sono la scelta migliore quando l'obiettivo principale è la durabilità e l'affidabilità, come nel caso dei tandem e delle biciclette per i touring carichi. Condividono i vantaggi dei raggi a singolo e doppio spessore. Il DT Alpine III, ad esempio, è di 2,34 mm (calibro 13) alla testa, 1,8 mm (calibro 15) al centro e 2,0 mm (calibro 14) all'estremità filettata.

I raggi a singolo e triplo spessore risolvono uno dei grandi problemi della progettazione delle ruote: poiché i raggi utilizzano filettature arrotolate, non tagliate, il diametro esterno delle filettature è maggiore del diametro di base del filo per raggi. Poiché i fori nelle flange del mozzo devono essere abbastanza grandi da consentire il passaggio dei fili, i fori, a loro volta, sono più grandi del filo richiesto. Ciò è indesiderabile, poiché una corrispondenza stretta tra il diametro dei raggi sul gomito e il diametro del foro della flangia è cruciale per resistere alla rottura legata alla fatica.

Poiché i raggi a singolo e triplo spessore sono più spessi all'estremità della testa rispetto all'estremità della filettatura, possono essere usati con mozzi che hanno fori abbastanza grandi da far passare il filo spesso all'estremità della testa.

I raggi Aero (ellittici) sono una varietà di raggi a doppio spessore in cui la parte sottile è inglobata in una sezione trasversale ellittica, rendendo questi raggi un po 'più ærodinamici rispetto ai raggi a sezione rotonda. I raggi più ampiamente disponibili di questo tipo sono Wheelsmith Æro. Questi sono 2,2 x 1,8 mm alle estremità e i medi equivalgono a un calibro 16, ma sotto forma di un'ellisse di 1,8 x 1,2 mm. Il Wheelsmith Æro è il mio raggio preferito per applicazioni ad alte prestazioni, non solo per qualsiasi vantaggio ærodinamico che può offrire, ma perché la sezione centrale piatta fornisce un eccellente indicatore visivo per aiutare il costruttore di ruote ad eliminare qualsiasi torsione residua nel raggio. Questo aiuta a costruire una ruota che rimarrà vera.

I raggi Aero (a lama) hanno una forma aerodinamica più pronunciata, piatta, piuttosto che ellittica. Sebbene siano i raggi più aerodinamici, normalmente non entrano nei fori di un mozzo standard perché sono troppo larghi. Per utilizzare "blade", l'hub deve essere inserito con un file. La scanalatura dei fori può indebolire la flangia e di solito invalida la garanzia del mozzo. È anche un sacco di problemi.

In teoria, i raggi "aerodinamici" dovrebbero essere più aerodinamici, tuttavia se si pensa a sollecitare il raggio, sarebbe più rigido nella direzione in cui ruota la ruota perché è più spesso e avrebbe più flessibilità perpendicolare a quella, poiché il raggio è sottile o piatto sul lato.

Ho raggi a doppio spessore sulla mia mountain bike da fondo, e ho corso su di essi per anni senza muovere le ruote, e fa risparmiare una piccola quantità di peso per raggio ma è in un punto in cui il raggio non è fortemente stressato, quindi mantiene gran parte della sua forza. Particolarmente adatto per i ciclisti più leggeri su bici a sospensione completa in cui le ruote non saranno sottoposte a un battito in primo luogo.

Ciò si riduce all'aerodinamica, all'affidabilità e ai costi.

Una ruota con molti raggi leggeri sarà affidabile e rimarrà relativamente percorribile anche se un raggio si rompe. Ma tutti quei raggi sono come un frullino per le uova nel vento: non aerodinamico. Quindi le ruote come questa sono utilizzate principalmente da ciclisti più pesanti o in touring, dove la durabilità supera la velocità.

Una ruota con meno raggi aumenta il carico su ciascuno di questi raggi e non può tollerarne la rottura. Inoltre, sia per compensare il conteggio dei raggi inferiore sia perché il punto fondamentale della riduzione del conteggio dei raggi è migliorare l'aerodinamica, queste ruote di solito hanno cerchi a sezione profonda con una sezione a goccia. Questi aumentano la resistenza della ruota (a costo del peso) e ne migliorano l'aerodinamica sostituendo quelle che sarebbero le parti dei raggi più veloci (in punta) con un solido bordo aerodinamicamente sagomato.

Una ruota trispoke o disco è il passo logico successivo. Questi sono molto più costosi da fabbricare e i dischi sono particolarmente problematici nei venti trasversali. Inoltre tendono ad essere pesanti, rendendoli inappropriati per alcuni tipi di corse, ma non così tanto per i triathlon, che richiedono uno sforzo costante.

I raggi a lama sono leggermente più aerodinamici dei raggi rotondi. All'estremità più alta, ci sono alcune ruote che usano strisce di fibra di carbonio simili a fettucini al posto di raggi di acciaio - questi possono costare quanto una bici molto bella.