دستاوردی شگرف در تکنولوژی چرخ‌دنده دوچرخه‌ها

برترین ها - ترجمه از محمد کاملان: ساز و کار انتقال نیرو در دوچرخه‌ها دائم در حال بهبود است و تعویض دنده، میزان نرمی انتقال قدرت، اصطکاک، صدا و همچنین تحمل وزن در دوچرخه‌های امروزی نسبت به مدل‌های قبلی بهینه‌تر شده است.

در این بین حتی در پیشرفته‌ترین دوچرخه‌ها نیز زنجیرچرخ نقش یک واسط را در دوچرخه‌ ایفا می‌کند. انصافاً هم باید اعتراف کرد زنجیرچرخ دوچرخه‌ها شاهد بهینه‌سازی‌هایی بوده است اما ظاهراً عمر زنجیرچرخ در دوچرخه‌ها رو به پایان است و با تحولی در انتقال نیرو در دوچرخه‌ها روبرو هستیم.

به همین منظور شرکت سرامیک اسپید (CeramicSpeed)، نگاه تازه و نوآورانه‌ای به زنجیرچرخ و ساز و کار انتقال نیرو در دوچرخه‌ها داشته است. این فناوری حرف‌های زیادی برای گفتن دارد و نوید دوچرخه‌هایی جدیدی را می‌دهد که رکاب‌زدن را نسبت به مدل‌های امروزی بسیار ساده‌تر خواهند کرد. در ادامه قصد داریم با هم ببینیم سرامیک اسپید برای دوچرخه‌های آینده چه نقشه‌ای در سر دارد.

حدود یک سال پیش سرامیک اسپید چالشی را با نام «در جستجوی رانشگر یک درصد» (Pursuit of the 1% Drivetrain)، پیش روی کارمندان این شرکت قرار داد. همان‌گونه که از نام این چالش پیداست، سرامیک اسپید به دنبال ایجاد رانشگری بود که کمتر از 1 درصد اصطکاک داشته باشد. به‌عبارت ساده شرکت سرامیک اسپید به دنبال انتقال مؤثر 99 درصد از نیروی پاهای دوچرخه‌سوار از سینی‌ واسط سیستم‌ انتقال نیروی دوچرخه به چرخ‌های عقب بود.

برای رسیدن به این هدف شرکت سرامیک اسپید سیستم انتقال نیروی دوچرخه را با تجهیزات جدید و بهینه‌سازی شده‌ای جایگزین کرد. زنجیر فوق سریع و بهبود یافته، چرخ زنجیر بزرگ و تجهیزاتی که اصطکاک کمتری را در سیستم انتقال نیروی دوچرخه ایجاد می‌کنند را می‌توان قسمتی از این تغییرات بنیادی ذکر کرد. جالب اینجاست سرامیک اسپید حتی با این تجهیزات نیز نتوانست اصطکاک را به میزان زیادی کاهش دهد و این قطعات همچنان در تعامل با یکدیگر اصطکاک دارند.

در این بین سرامیک اسپید در یکی از پروژه‌‌های دانشجویی دانشگاه کولورادو با دانشجویان برای ساخت رانشگر جدیدی برای دوچرخه همکاری کرد. به گفته سرامیک اسپید، دستاورد این همکاری سیستم انتقال نیروی جدیدی است که تقریباً تمامی اصطکاک‌ها را از بین می‌برد.

این سیستم جایگزین زنجیرچرخ فعلی که در دوچرخه‌ها شاهد آن‌ هستیم خواهد شد و در قسمت چرخ عقب با یک‌دنده زنجیر که دو حلقه در آن تعبیه شده است سر و کار خواهیم داشت. نحوه قرار گرفته دندانه‌های این دنده‌ زنجیر نسبت به مدل‌های معمولی حدود 60 درجه تفاوت دارد. این دنده زنجیر بین یک میله محرک که از جنس فیبر کربن ساخته شده، قرار گرفته است.

بر خلاف محورهای محرک رایجی که در دوچرخه‌ها استفاده می‌شود و اصطکاک زیادی را میان چرخ‌دنده و زنجیر در آن‌ها شاهد هستیم. قسمت انتهایی محور محرک جدیدی که سرامیک اسپید ابداع کرده به دو دنده کوچک دایره‌ای مانند متصل می شود. به گفته سرامیک اسپید، چنین ساز و کاری اصطکاک چرخ‌دهنده‌های دوچرخه را کم‌تر خواهد کرد.

سیستم انتقال نیروی جدید سرامیک اسپید که در حال حاضر با نام DrivEn شناخته می‌شود چیزی حدود 49 درصد کمتر از سیستم انتقال نیروی معمولی شیمانو که در بسیاری از چرخ‌‌ها شاهد هستیم اصطکاک دارد. حتی زمانی که سیستم انتقال نیروی شیمانو با زنجیر چرخ حرفه‌ای UFO و OSPW نیز بهره بگیرد باز هم سیستم DrivEn چیزی حدود 32 درصد اصطکاک کمتری را دارد.

ساز و کار جدید انتقال نیرو در دوچرخه نیاز به توسعه‌ بیشتری دارد

سیستم DrivEn هنوز در مراحل ابتدایی و مفهومی به سر می‌برد و تا نهایی شدن این ساز و کار در دوچرخه‌های معمولی زمان زیادی را پیش رو داریم.

در حال حاضر این سیستم تنها در یک‌دنده قابل اجرا است و در نتیجه برای دوچرخه‌های دنده‌ای نمی‌توان از این روش کمک گرفت. ناگفته نماند که سیستم چند‌دنده‌ای از این ساز و کار جدید که حدود 500 درصد کاهش اصطکاک را در دنده‌های مختلف آن شاهد هستیم، در حال ساخت و توسعه است اما هنوز به مراحل اجرایی نرسیده و نمی‌توان نظر خاصی در خصوص عمل‌کرد آن اعلام کرد.

در این سیستن چند دنده‌ای به جای یک جعبه کوچک برای تعویض دنده که در دوچرخه‌های دنده‌ای فعلی شاهد هستیم از یک صفحه دایره‌ای صاف کمک گرفته شده است که چرخ‌دنده‌ها با دندانه‌های متفاوت در یکدیگر قلاب می‌شوند، در این حالت تعویض دنده در قسمت جلو و عقب به صورت همزمان انجام خواهد شد.

همان‌گونه که در بالا اشاره شد از آنجایی که هنوز نمونه اجرایی سیستم DrivEn برای دوچرخه‌‌های دنده‌ای را شاهد نیستیم نمی‌توان در خصوص عمل‌کرد این سیستم توضیحات بیشتری داد. از طرف دیگر این فرآیند پیچیدگی‌های خاص خود را دارد و حتی شرکت سرامیک اسپید نیز مدعی است برای رسیدن به چنین دستاوردی باید از سایر شرکت‌های مختصص در این زمینه کمک بگیرید.

شرکت سرامیک اسپید به صورت تئوری یک موتور الکتریکی کوچک را به همراه یک گیرنده وایرلس که در داخل میله محرکی که از جنس فیبر کربن ساخته شده را تصور کرده است که به سیگنال‌های ارسالی برای تعویض دهنده پاسخ می‌دهد. چنین فرآیندی هنوز در مرحله نظریه قرار دارد و اجرایی نشده است.

حتی اگر سرامیک اسپید ساز وکار انتقال نیروی جدید خود را در دوچرخه‌های دنده‌ای پیاده کند باز هم نحوه تعامل دنده‌‌ها در حین حرکت و همچنین زمانی که فشار سنگینی بر آن‌ها وارد شده را می‌توان به عنوان چالش‌هایی اشاره کرد که فعلاً پاسخی برای آن پیدا نشده است.

به گفته الکس روزنبری (Alex Rosenberry)، یکی از دانشجویان دانشگاه کلورادو که بر روی این پروژه کار می‌کند، این ساز و کار جدید باید به اندازه‌ای هوشمند باشد تا دنده مناسب را با توجه به سرعتی که دوچرخه در آن قرار دارد را تشخیص دهد و در سربالایی‌ها و زمانی که نیاز به استفاده از دنده سنگین در دوچرخه احساس می‌شود، تعامل مناسب از جانب این سیستم لحاظ شود.

به خدمت گرفتن سیستم انتقال نیروی DrivEn در دوچرخه‌های دنده‌‌ای چالش‌های دیگری را نیز پیش‌روی مهندسین شرکت سرامیک اسپید قرار داده است. قابلیت انتخاب دنده مناسب و شناسایی و قرار گرفتن دنده‌ها در یکدیگر نیز از مواردی است که سرامیک اسپید هنوز راه‌حل درستی برای آن‌ها پیدا نکرده است.

در این بین چیزی که کاملاً پیداست این نکته است که سیستم انتقال نیرویی که سرامیک اسپید ابداع کرده و در حال توسعه آن است در دوچرخه‌های فعلی قابل استفاده نیست و مدل آزمایشی سیستم انتقال نیروی DrivEn در دوچرخه Cervelo P5 به کار گرفته شده، این دوچرخه کاملاً دست‌ساز ساخته شده و سازندگان دوچرخه برای استفاده از از این سیستم جدید باید طرحی نو برای محصولات خود دراندازند.

از طرف دیگر این ساز و کار جدید ممکن است در نگاه اول جذاب و جالب به نظر برسد اما باز هم مشکلاتی نظیر تحمل وزن، وضعیت آیرودینامیک و دوام این سیستم از مواردی است که شرکت سرامیک اسپید باید آن‌ها را حل کند.

باید کاملاً مشخص شود این سیستم انتقال نیرو تا چه میزان وزن را می‌تواند تحمل کند و اگر دوچرخه‌ای که به این سیستم مجهز شده در گل و لای رفت، چرخ‌دنده‌ها تا چه اندازه مقاومت نشان می‌دهند؟

پرسش‌هایی از این دست و مشکلاتی که به آن‌ها اشاره شد باعث نمی‌شود خلاقیت این ساز و کار جدید را نادیده بگیریم. با این حساب می‌توان گفت چه بسا در آینده‌ای نه‌چندان دور سیستم انتقال نیرو در دوچرخه‌ها کاملاً با چیزی که فعلاً شاهد هستیم تغییر کند.

در پایان پیشنهاد می‌کنیم اگر نکته جالبی در این زمینه در ذهن شماست، در قسمت نظرات ما و سایر کاربران را از این نکته‌ها باخبر سازید.