Φάκελος “ελαστικά enduro”: Θέμα τριβής και αντίστασης

• Μεγάλα & αραιά τακούνια=αντίσταση
• Πυκνό & ρηχό πέλμα = τριβή
• Το “παράδοξο” των ελαστικών Trial
• Τα “FIM ελαστικά”
• Αντιμετώπιση προβλημάτων
• Τελικά τι λάστιχα θα επιλέξουμε;

Η πρόσφυση στις χωμάτινες μοτοσυκλέτες (enduro, motocross, adventure, trial) δεν είναι μια ενιαία έννοια.
Στην πραγματικότητα, ορίζεται από δύο εντελώς διαφορετικούς νόμους της φυσικής: την Αντίσταση και την Τριβή των ελαστικών.
Ένας ξεχωριστός κλάδος της επιστήμης η Εδαφομηχανική (Soil Mechanics) ασχολείται για περισσότερο από 70 χρόνια με την πρόσφυση τροχοφόρων οχημάτων σε χωμάτινες επιφάνειες και σήμερα έχουμε στη διάθεσή μας πληθώρα δεδομένων και πληροφοριών που χρησιμοποιούνται ήδη από όλες τις εταιρείες ελαστικών.

Ας δούμε πώς λειτουργούν η Αντίσταση και η Τριβή, πότε χρειαζόμαστε το καθένα και γιατί το «πιο επιθετικό» λάστιχο μπορεί πολλές φορές να αποδειχθεί λάθος επιλογή.

Μεγάλα & αραιά τακούνια = αντίσταση (μηχανική σύμπλεξη)

Όταν οδηγούμε σε βαθιά λάσπη, άμμο ή πολύ μαλακό χώμα, η επιφάνεια του εδάφους είναι σχεδόν ρευστή και υποχωρεί. Σε αυτές τις συνθήκες, η καθαρή τριβή της γόμας είναι ουσιαστικά άχρηστη. Το ελαστικό λειτουργεί σαν «φτυάρι», ή σαν «γρανάζι» σύμφωνα με τους όρους της εδαφομηχανικής¹.

• Πώς λειτουργεί: Τα τακούνια πρέπει να διαπεράσουν το επιφανειακό, σαθρό στρώμα, να καρφωθούν στο έδαφος και να βρουν σταθερό υπόστρωμα από κάτω. Στη φάση της επιτάχυνσης, προσπαθώντας να σπρώξουν τη μάζα του χώματος προς τα πίσω παράγουν έλξη (δύναμη προς τα μπροστά που παράγεται μέσω “δράσης-αντίδρασης”).
• Το μυστικό του αυτοκαθαρισμού: Σε αυτά τα ελαστικά, η μεγάλη απόσταση μεταξύ των τακουνιών είναι εξίσου σημαντική με το ύψος τους. Αν η διάταξη είναι πυκνή, η λάσπη παγιδεύεται ανάμεσα στα τακούνια. Το λάστιχο «μπούκωνει» ακαριαία και μετατρέπεται σε ένα γλιστερό slick.
  Τα μεγάλα κενά εκτός από το πιο εύκολο κάρφωμα στο έδαφος (μικρότερη επιφάνεια = μεγαλύτερη πίεση) επιτρέπουν το καθάρισμα από τη λάσπη, κυρίως λόγω φυγοκεντρικής δύναμης καθώς ο τροχός περιστρέφεται (ίσως έχετε προσέξει πως όσο πιο αργά κινούμαστε στη λάσπη, τόσο πιο δύσκολα είναι τα πράγματα, τουλάχιστον από πλευράς πρόσφυσης).

Όχι μόνο επιτάχυνση: Τα τακούνια φυσικά δεν δουλεύουν μόνο στην επιτάχυνση. Η ύπαρξή τους είναι σημαντική τόσο στο στρίψιμο όσο και στο φρενάρισμα.
Αξίζει να αναφερθεί πως στο φρενάρισμα μάλιστα, υπάρχει ένα ακόμα φαινόμενο που αλλάζει εντελώς τη συνθήκη (σε σχέση με την άσφαλτο): η δημιουργία ενός αναχώματος μπροστά από το ελαστικό που το ίδιο δημιουργεί καθώς σέρνεται στο έδαφο.
Όταν φρενάρουμε επιθετικά σε μαλακό έδαφος, το ελαστικό σταματά να κυλάει και λειτουργεί σαν τη λεπίδα μιας μπουλντόζας, σπρώχνοντας και συμπιέζοντας το χώμα μπροστά του.
Μέσα σε δέκατα του δευτερολέπτου, δημιουργείται ένα μικρό, σκληρό ανάχωμα ακριβώς μπροστά από το λάστιχο και ο τροχός βρίσκει ένα φυσικό, “χειροποίητο στοπ” από συμπιεσμένο χώμα, το οποίο αυξάνει κατακόρυφα την πρόσφυση. Αυτός είναι και ένας από τους σημαντικούς λόγους που η τεχνική “φρενάρισμα στο χώμα” διαφοροποιείται από αυτή της ασφάλτου.

Πυκνό & ρηχό πέλμα = Τριβή

Τι γίνεται όμως όταν το τερέν αλλάζει σε σκληρό χώμα (hardpack που λένε και οι Αμερικάνοι), πατημένες χωμάτινες διαδρομές που έχουν σχεδόν “τσιμεντώσει” (όπως τα περισσότερα πιστάκια προπόνησης το καλοκαίρι), ή περνάμε σε βράχια και πέτρες; Εκεί, η θεωρία του «φτυαριού» παύει να ισχύει καθώς τα τακούνια δεν μπορούν να καρφωθούν στο έδαφος.

• Πώς λειτουργεί: Η πρόσφυση πλέον εξαρτάται αποκλειστικά από την επιφάνεια επαφής (το λεγόμενο contact patch) και τη δύναμη που ασκείται μεταξύ της γόμας και της πέτρας. Όσο περισσότερο λάστιχο ακουμπάει στο έδαφος, τόσο μεγαλύτερη είναι η τριβή και άρα το κράτημα.
• Η κάμψη των τακουνιών: Αν χρησιμοποιήσουμε ένα λάστιχο λάσπης (ψηλά/αραιά τακούνια) σε σκληρό τερέν, θα έχουμε πολύ μικρή επιφάνεια επαφής (πατάνε μόνο οι κορυφές των τακουνιών) και άρα μειωμένη πρόσφυση.
  Το χειρότερο όμως είναι ότι υπό πίεση —σε δυνατό φρενάρισμα ή γρήγορη στροφή— τα μεγάλα τακούνια λυγίζουν. Αυτό το «δίπλωμα» (knob flex) μεταφράζεται στα χέρια του αναβάτη ως έντονη ασάφεια και ξαφνικό γλίστρημα, ενώ παράλληλα καταπονεί τη βάση του τακουνιού, με αποτέλεσμα αυτό να σχίζεται ή και να σπάει εντελώς.

Το “παράδοξο” των ελαστικών Trial

Η απόλυτη απόδειξη της επιφανειακής τριβής είναι τα ελαστικά Trial. Στο μάτι φαίνονται σχεδόν «πολιτικά»: τα τακούνια τους είναι πολύ ρηχά, τετράγωνα και τόσο πυκνά διατεταγμένα που σχεδόν ακουμπούν μεταξύ τους. Κι όμως, οι μοτοσυκλέτες Trial σκαρφαλώνουν σε κάθετα, βρεγμένα βράχια που μια μοτοσυκλέτα enduro ή motocross πιθανότατα θα σπίναρε χωρίς να κάνει μέτρο μπροστά. Συνδυάζοντας το πυκνό πέλμα με μια απίστευτα μαλακή γόμα (στην καθομιλουμένη “τσίχλα” ή “gummy”) και εξαιρετικά χαμηλές πιέσεις, το ελαστικό παραμορφώνεται εντελώς, αγκαλιάζει το ανάγλυφο της πέτρας και δημιουργεί πολύ υψηλή τριβή.

Άλλες παράμετροι

Η σχεδίαση του πέλματος είναι μόνο η μισή αλήθεια. Η συμπεριφορά του ελαστικού επηρεάζεται δραματικά από παράγοντες όπως:

• Πίεση (psi): Η χαμηλή πίεση (π.χ. 4-7 psi) επιτρέπει στο ελαστικό να «κάθεται» και να μεγαλώνει τεχνητά την επιφάνεια επαφής του, αυξάνοντας την τριβή στα σκληρά. Αντίθετα, η υψηλή πίεση (12-15 psi) κρατάει το ελαστικό δύσκαμπτο, ιδανικό για να μένουν όρθια τα τακούνια στη λάσπη και να «σκάβουν».
• Mousse αντί για σαμπρέλα: Ένα μαλακό ή «πατημένο» mousse προσομοιώνει πολύ χαμηλή πίεση, δίνοντας στο λάστιχο τη δυνατότητα να “τσαλακώνει” και να βρίσκει απίστευτη τριβή στην πέτρα αγκαλιάζοντας την. Αντίστοιχα, ένα καινούργιο, σκληρό mousse βοηθάει το λάστιχο να διατηρεί τη δομή του για μέγιστη σύμπλεξη ( mechanical keying) στο μαλακό χώμα και καλύτερη συμπεριφορά σε γρήγορες διαδρομές. Πλέον στο “παιχνίδι” έχουν μπει και άλλες λυσεις που θα δούμε σε επόμενα άρθρα.
• Σκελετός: Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει μεγάλες αλλαγές και στον σχεδιασμό του σκελετού ελαστικών. Οι μαλακοί σκελετοί βοηθούν σε πετρώδη και σκληρά τερέν ενώ οι πιο άκαμπτοι σε διαδρομές με πιο γρήγορες ταχύτητες, και μαλακά εδάφη. Παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο και στη σωστή ρύθμιση της ανάρτησης.
• Θερμοκρασία: Τον χειμώνα, οι σκληρές γόμες «κοκαλώνουν» και γλιστρούν, σχεδόν σαν πλαστικό, στο σκληρό χώμα, οπότε οι μαλακές (gummy) γόμες είναι απαραίτητες. Αντίθετα το καλοκαίρι, μια πολύ μαλακή γόμα σε ζεστό, ξερό έδαφος θα υπερθερμανθεί, θα «λιώσει» και θα καταστραφεί μέσα σε λίγα χιλιόμετρα.
• Διαστάσεις: Το πλάτος του ελαστικού, το προφίλ του (κυρίως για τα μπροστινά ελαστικά) και το πλάτος του στεφανιού του τροχού δίνουν έναν μεγάλο αριθμό συνδυασμών που επηρεάζουνε χαρακτηριστικά όπως η απορρόφηση κραδασμών και το σχήμα της κορώνας του ελαστικού. Προσθέστε και τις διαφορετικές εσωτερικές διαστάσεις των mousse και περνάμε σε επίπεδο… επιστήμης!

Αντιμετώπιση προβλημάτων (Troubleshooting)

Μερικές περιπτώσεις που μαρτυρούν λάθος επιλογή ελαστικού:

• Το τιμόνι «πλέει» και νιώθεις ασάφεια στο σκληρό χώμα; Πιθανότατα έχεις επιλέξει πολύ αραιό και ψηλό τακούνι για το συγκεκριμένο τερέν. (σύμπτωμα “Knob Flex”)
• Ο πίσω τροχός σπινάρει τρελά στη λάσπη και το λάστιχο έχει γίνει μια ενιαία λασπωμένη μάζα; Μπουκωμένο πέλμα. Χρειάζεσαι ελαστικό με μεγαλύτερα κενά ανάμεσα στα τακούνια για καλύτερο αυτοκαθαρισμό. Μερικές φορές η αύξηση της ταχύτητας βοηθάει δραματικά (με το όποιο… ρίσκο φυσικά).
• Τα τακούνια σκίζονται στη βάση τους μετά από λίγα χιλιόμετρα; Χρησιμοποίησες πολύ μαλακό ελαστικό (Gummy) σε παρατεταμένο σκληρό τερέν με υψηλές ταχύτητες ή με υπερβολικά χαμηλή πίεση (ίσως και σε υψηλές θερμοκρασίες).
• Ο τροχός γλιστράει στα βρεγμένα βράχια και νιώθεις πως δεν μπορείς να ανέβεις ούτε μισό μέτρο; Πιθανότατα έχει επιλέξει σκληρή γόμα ή έχει ξεραθεί το ίδιο το λάστιχο (συχνό φαινόμενο σε μεταχειρισμένα ελαστικά που έχουν φάει κακουχίες αλλά δεν έχει φθαρεί το πέλμα τους).

Πόσο κρατάει το τερέν;

Ενώ στην άσφαλτο αρκεί ο συντελεστής τριβής για να μας δώσει σαφή εικόνα της πρόσφυσης, στα μαλακά τερέν η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη, και η απάντηση κρύβεται στις παιδικές μας αναμνήσεις στην παραλία.
Με τη στεγνή άμμο δεν μπορείς να χτίσεις κάστρο, παρά μόνο έναν χαμηλό, πλατύ βουναλάκι, επειδή οι κόκκοι της κυλάνε ελεύθερα.
Αν όμως προσθέσεις λίγο νερό, η άμμος αποκτά συνοχή —το νερό λειτουργεί σαν μια προσωρινή «αόρατη κόλλα»— και ξαφνικά μπορείς να χτίσεις κάθετα, σταθερά τείχη.

Αυτή ακριβώς η ικανότητα του εδάφους να «στέκεται όρθιο” και να μην καταρρέει είναι που καθορίζει το πόση πρόσφυση έχεις.
Όταν το τακούνι του ελαστικού καρφώνεται στο χώμα και σπρώχνει προς τα πίσω, η μοτοσυκλέτα θα επιταχύνει μόνο αν το έδαφος έχει τη δομή να αντισταθεί. Αν το τερέν δεν μπορεί να φτιάξει «κάστρο» (όπως η ξερή άμμος ή η υπερβολικά υγρή λάσπη), το λάστιχο σπινάρει σχεδόν ανεξέλεγκτα.

Τι λέει η επιστήμη;

Η κίνηση στη λάσπη και το μαλακό χώμα εξαρτάται από μια διαδικασία που οι μηχανικοί ονομάζουν Soil Engagement (εμπλοκή με το έδαφος)³. Εργαστηριακές μελέτες δείχνουν ότι το τακούνι δεν σπρώχνει απλά τη μοτοσυκλέτα, αλλά “κλειδώνει” το έδαφος. Στόχος των ερευνητών, εκτός των άλλν είναι να βρουν και τη χρυσή τομή μεταξύ πρόσφυσης και αντίστασης κύλισης.

Η εξαίρεση στους κανόνες

Η Εδαφομηχανική έχει ασχοληθεί κυρίως με βαριές και δυσκίνητες εφαρμογές όπως αυτές του στρατού (tanks) και τα σκαπτικά ή γεωργικά μηχανήματα.
Υπάρχει όμως και ένα “μυστικό” για τα ελαστικά σε βαθιά άμμο ή λάσπη που χρησιμοποιούν οι αναβάτες enduro &mx (ακόμα και αν… δεν το γνωρίζουν): όταν το έδαφος γίνεται σχεδόν ρευστό.Την ώρα που η θεωρία λέει πως σε αυτό το έδαφος το όχημα θα ακινητοποιηθεί, μία ελαφριά μοτοσυκλέτα μπορεί να εκμεταλλευτεί, έστω και ελάχιστα, την αρχή λειτουργίας του… πυραύλου!

Τα αραιά τακούνια λειτουργούν σαν πτερύγια που εκτοξεύουν μεγάλες μάζες άμμου ή χώματος προς τα πίσω.
Σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα (Δράση-Αντίδραση), η ορμή της άμμου που εκτινάσσεται προς τα πίσω είναι αυτή που σπρώχνει, έστω και λίγο τη μοτοσυκλέτα μπροστά, ακόμη κι αν δεν υπάρχει αρκετά σταθερό έδαφος για να “πατήσει΄”.
Η ωφέλιμη δύναμη που παράγεται δεν είναι τόσο μεγάλη βέβαια ώστε από μόνη της να κινήσει τη μοτοσυκλέτα μας (και εμάς…) αλλά προστίθεται στο λογαριασμό (συνισταμένη) και μπορεί να αποδειχθεί καθοριστική σε οριακές καταστάσεις.

Τελικά τι λάστιχα θα επιλέξουμε;

Οι παραδοσιακοί “γίγαντες” στη βιομηχανία των ελαστικών έχουν μία εξαιρετικά μεγάλη γκάμα ενώ, τα τελευταία χρόνια, οι αγώνες Hard και Extreme Enduro έχουν γεννήσει νέες, εξειδικευμένες εταιρείες που εστιάζουν αποκλειστικά στην επιστήμη της πρόσφυσης σε καταστάσεις extreme enduro.

Hard Enduro ελαστικά

Σε τερέν που απαιτείται επιφανειακή τριβή (δηλαδή κυρίως πετρώδη γλιστερά εδάφη που συναντάμε σε αφθονία σε συνθήκες extreme enduro) ελαστικά με εξαιρετικά μαλακό πέλμα και μαλακό σκελετό είναι άκρως απαραίτητα. Μερικές τέτοιες ενδεικτικές περιπτώσεις είναι:

Pirelli XC Mid Soft / Mid Hard
Η σειρά Scorpion XC απευθύνεται σε enduro/cross-country χρήση, με διαφορετικές εκδόσεις ανάλογα με το τερέν. Το Mid Soft δουλεύει καλύτερα σε πιο μαλακές ή μικτές συνθήκες, ενώ το Mid Hard ταιριάζει σε πιο σκληρό έδαφος και γρήγορη οδήγηση.

Goldentyre GT216AA Fatty / GT333N
Ο συνδυασμός “Fatty” μπροστά και GT333 πίσω έχει γίνει σχεδόν σχολή στο extreme enduro. Το μεγάλο μπροστινό προφίλ βοηθά στην απορρόφηση των χτυπημάτων σε πέτρες, κορμούς και σκαλοπάτια, ενώ το πίσω δίνει πολύ καλή πρόσφυση και αίσθηση σε ενδιάμεσα έως τεχνικά τερέν.

Kenda Ibex K774
Το Ibex είναι καθαρά προσανατολισμένο σε endurocross και extreme enduro καταστάσεις, με πολύ μαλακή γόμα και ανοιχτό μοτίβο. Είναι λάστιχο για αναβάτες που ψάχνουν πρόσφυση σε βράχια, κορμούς, βρεγμένες ρίζες και χαμηλές ταχύτητες, όχι απαραίτητα μέγιστη διάρκεια.

Eurogrip Climber XC-R
Η Eurogrip είναι επίσης ανερχόμενη πρόταση, με το Climber XC-R να στοχεύει σε FIM Enduro χρήση και να βγαίνει σε διαφορετικές γόμες. Δείχνει ενδιαφέρουσα επιλογή για όσους ψάχνουν κάτι πιο νέο στην αγορά, με medium, soft και supersoft κατεύθυνση.

Ξαναανακαλύπτοντας τον τροχό…

Η κατανόηση της σχέσης των ελαστικών με την αντίσταση και την τριβή είναι μόνο η αρχή. Έχοντας ανοίξει το “κουτί της Πανδώρας” σε επόμενα άρθρα θα προσπαθήσουμε να δούμε ακόμα περισσότερες λεπτομέρειες γύρω από τους τροχούς των μοτοσυκλετών μας. Μείνετε συντονισμένοι!

---

1. Μέχρι το 2018 υπήρχε ανάγλυφο το λογότυπο της FIM στα ελαστικά που πληρούσαν τις σχετικές προδιαγραφές ↩︎
2. Soil Engagement https://www.mdpi.com/2673-4117/6/4/63 ↩︎

---

Κοινοποίησε αυτό το άρθρο