Велосипедные спицы
Спица – исключительно важная часть велосипедного колеса. Спицевой набор должен обеспечивать жесткость и надежность колеса, создавать дополнительную амортизацию и способствовать равномерному распределению нагрузки на обод при ударах. Эффективное выполнение данных функций зависит прежде всего от качества велосипедных спиц. Одной из отличительных особенностей качественных спиц с практической точки зрения является их цена, с технической – способ нанесения резьбы. Резьба на таких спицах как бы накатывается на стержень в процессе изготовления, а потому выступает за диаметр самой спицы (накатанная резьба). При изготовлении менее качественных спиц применяется более простая технология, при которой резьбу нарезают уже по готовой спице (нарезная резьба). Для того чтобы отличить дешевую спицу от «добротной», необязательно быть знатоком: достаточно внимательно осмотреть или ощупать стержень руками.
Ведущие производители спиц – DT, Tom Ritchey – предлагают на выбор огромное количество вариантов. Например, комплект хороших баттированных спиц DT Adventure стоит порядка $25. Чтобы одновременно и сэкономить, и не прогадать на качестве, существует такой хитрый прием, как сборка на качественных спицах только заднего колеса, которое несет на себе основную нагрузку. Впрочем, использование обыкновенных спиц не повлечет за собой каких-то катастрофических последствий, если конечно регулярное исправление «восьмерок» не ассоциируется у вас с чем-то непосильным.
Качество спицы напрямую зависит от материала, из которого она изготовлена. Наиболее предпочтительна нержавеющая сталь (stainless steel), так как она прочна и коррозийно-устойчива. В меньшей степени этими качествами обладает углеродистая сталь (carbon steel), поэтому производимые из нее хромированные (chrome, universal chrome plating – UCP) и оцинкованные (zinc-coated) спицы имеют более низкую стоимость. Самый ненадежный и даже опасный вариант – это углепластиковые спицы (carbon fibre). Они отличаются хрупкостью и в целом зарекомендовали себя не с лучшей стороны.
Отдельно следует выделить титановые спицы (titanium), поскольку они сочетаются только с бронзовыми ниппелями. Использование титановых спиц не приведет к значительному снижению веса колеса, однако ниппеля из никелированной бронзы имеют гладкую резьбу и долгое время не подвергаются коррозии. Для легких колес высокого класса больше подойдут стальные спицы и алюминиевые ниппеля, которые отличаются надежностью и позволяют слегка облегчить колесо. Здесь также существуют свои тонкости: алюминиевые ниппеля не сочетаются с алюминиевыми пистонами ободов, так как при контакте Al-Al происходит химическая сварка.
В зависимости от того, для каких целей предназначен и на каком типе велосипедов будет установлен спицевой набор, делается выбор в пользу спиц той или иной толщины (spoke gauges). Толщина спицы в свою очередь зависит от калибра проволоки. Поскольку в основу национальных систем разных стран положены различные критерии для обозначения толщины калибром, что вызывает значительные неудобства, был разработан новый стандарт ISO, где толщина спицы в миллиметрах выступает в качестве единственного критерия:
• США/Англия 13 г - 2.3 мм.
• США/Англия 14 г - 2.0 мм.
• США/Англия 15 г - 1.8 мм.
• США/Англия 16 г - 1.6 мм.
С национальными системами все обстоит гораздо сложнее, хотя и здесь прослеживается определенная закономерность: малые значения во французской системе соответствуют более тонкой проволоке, в английской и американской системах – более толстой. Диаметр проволоки, наиболее часто применяемой для изготовления велосипедных спиц, соответствует точке пересечения этих значений:
• США/Англия 14 г = Франция 13 г.
• США/Англия 13 г = Франция 15 г.
Помимо толщины, спицы различаются по типу сечения. Оно может быть постоянным круглым по всей длине или переменным (swaged, или butted). К спицам переменного сечения относятся баттированные спицы типа single-butted, double-butted и triple-butted, при этом double-butted спицы имеют две разновидности: аэродинамические эллиптические и аэродинамические плоские.
Тонкие по всей длине спицы, утолщающиеся лишь к головке, называются single-butted. Они используются достаточно редко, в основном на ободах со стандартными отверстиями для того, чтобы придать колесу максимальную прочность.
Тонкие в средней части спицы, имеющие утолщения на обоих концах, носят название double-butted. Благодаря утолщенным концам они не уступают в прочности спицам постоянного сечения в местах концентрации напряжений. Утонченная часть, служащая для придания спицам эластичности, обеспечивает им преимущество перед цилиндрическими спицами, поскольку они способны упруго растягиваться, а значит, могут эффективно перераспределять нагрузку на менее нагруженные соседние спицы в момент резкого столкновения колеса с массивным предметом. Из-за способности «держать удар» их стараются использовать в случаях, когда обод колеса имеет ограничения по максимальной нагрузке, которую он может выдержать, не разрушаясь вокруг спицевых отверстий. Такие спицы также хороши для облегчения веса колеса и наиболее часто выпускаются в следующих «весовых категориях»: 2.0/1.8/2.0 (14/15 г) и 1.8/1.6/1.8 (15/16 г).
Одна из разновидностей double-butted спиц – аэродинамические эллиптические спицы – получила свое название благодаря тонкой средней части в форме эллипса, призванной повысить аэродинамические качества спицы. Примером таких спиц могут служить известные Wheelsmith Aero с диаметром 1.8 (15 г) на концах и 2.0×1.6 (16 г) в тонкой секции.
В отличие от предыдущих в аэродинамических плоских спицах улучшение аэродинамических свойств достигается за счет плоского профиля. Это делает концы спиц более широкими, а значит неподходящими для стандартных втулок. Единственный выход в этом случае – сделать прорези во фланце, однако такое самоуправство может не только ослабить фланец, но и лишить преимуществ гарантийного обслуживания.
Наконец, третий вариант спиц с переменным сечением – это triple-butted спицы, соединяющие в себе сильные стороны первых двух типов и отличающиеся надежностью и износоустойчивостью. Имеющийся в них запас прочности позволяет использовать их на тандемах и туристических велосипедах, где предполагается наличие дополнительного груза. Пример triple-butted спиц: DT Alpine III диаметром 2.34 (13 г) у головки, 1.8 (15 г) в средней части и 2.0 (14 г) у резьбы.
С помощью single- и triple-butted спиц была решена одна из наиболее сложных задач конструкции велосипедного колеса. С
одной стороны, для повышения усталостной прочности конструкции диаметр отверстия во фланце должен быть равен диаметру спицы у головки. С другой стороны, отверстие во втулке должно быть достаточно большим, чтобы через него могла пройти накатанная резьбовая часть спицы, имеющая больший диаметр по сравнению с базовым диаметром проволоки. Поскольку single- и triple-butted спицы имеют утолщение со стороны головки, диаметр спицы с этого конца совпадает с диаметром накатанной резьбовой части спицы, что исключает появление люфта у головки во фланце и гарантирует прохождение резьбового конца через отверстие во втулке.