top of page
IMG_7834_50rsz.jpg
Stiffness.jpg

Kadro RijidliÄŸi ve Performans

Hepimiz bir kadroda rijidliÄŸin ne kadar önemli olduÄŸunu artık biliyoruz.. Tabii ki binbir zorlukla kazandığımız Watt’larımızın kadrodaki o berbat “esneklik” sebebiyle boÅŸa gitmesini istemeyiz! Ne de olsa bunları neredeyse bütün dergilerde ve ünlü markaların broÅŸürlerinde okuduk öÄŸrendik :)

Ben yine de buna körü körüne inanmaktansa derinlemesine biraz araÅŸtırmak istedim. Yani bu o kadar genel geçer kabul görmüÅŸ bir gerçek ise mutlaka bir dayanağı vardır; bu konu üzerine testler yapılmış, kadrodaki esnemenin ne kadar güç kaybı yarattığı görülmüÅŸtür diye düÅŸündüm. Tamam; dergiler ve firmalar kadroların rijidliÄŸi üzerine senelerdir birçok test yapmış, farklı markaların rijidliÄŸini birbiriyle karşılaÅŸtırmış.. Ancak kadrodaki esnemenin bir güç kaybı getirdiÄŸini gösteren tek bir test ile en azından ben karşılaÅŸmadım..

 

Kadro rijidliÄŸinin/esnekliÄŸinin performansa etkisi konusunda ciddi testler yapan bir kaynak Bicycle Quarterly dergisi. Ancak onların çıkardığı sonuç ise genel inanışı desteklemiyor: Maksimum performans için kadronun olabildiÄŸince rijid deÄŸil, doÄŸru bir seviyede esnek olması gerektiÄŸini savunuyorlar. Bu esneklik seviyesi ise tamamen sürücünün ağırlığı ve performansı ile orantılı. Onlara göre günümüzün devasa borulu karbon kadroları, 2000W ile sprint atmayan orta halli bir bisikletçi için aşırı derecede rijid.

Bu konuda yaptıkları birçok test var, ancak en ilgincini aktarayım: Bir kadro ustasına 3 adet aynı geometride, aynı boru çaplarında kadro yaptırıyorlar. Kadroların tek farkı boruların et kalınlığı. Dolayısı ile birbirleri arasında %15-20 fark olan 3 farklı rijidlikte kadro oluyor. 3 bisikletin tüm komponentleri aynı, ve görsel olarak da tüm bisikletler tamamen birbirleriyle aynı. Hangi kadronun hangisi olduÄŸunu sadece teste katılmayan bir moderatör biliyor. 3 sürücü her bir bisikleti deÄŸiÅŸmeli olarak test ediyor, zaman tutuluyor, güç çıktılarına bakılıyor. Testin sonunda sürücülerin kadroları hissiyatına ve performansına göre sıralaması isteniyor. Bir sürücü aradaki farkları anlayamıyor, ancak diÄŸer ikisi %100 tutarlı bir sıralama verebiliyor. Buna göre en performanslı olduÄŸunu düÅŸündükleri kadro en ince borulu, dolayısı ile en esnek olan! En kötü sonuçları veren ise en rijid olan?! Ve güç çıktıları da sürücülerin bu seçimlerini destekliyor; verdikleri güçler en esnek kadro üzerinde %12’ye kadar daha fazla.

3biketest.jpg

Fig. Bicycle Quarterly testi

Konuyu biraz açmak gerekirse;

Öncelikle temelden baÅŸlayalım.. Åžu kesin bir bilimsel gerçektir ki, çoÄŸu metali elastik olarak deforme edip geri bıraktığımızda verdiÄŸimiz enerjinin %99.9’unu geri alırız. Yani bir kadro esnediÄŸi zaman enerji kaybı olmaz; pedala kuvvet uyguladığımızda kadronun esneyerek depoladığı enerji, üzerindeki kuvvet kalkarken, aynı bir yay misali, tamamen geri dönecektir. Bütün mesele bu enerjinin ne zaman ve nereye geri döndüÄŸüdür. Bicycle Quarterly’nin teorisi o ki; doÄŸru esneklikteki bir kadroda bu enerji, krank koluna tork veremediÄŸimiz üst/alt ölü noktalarda (krank kolu dikey pozisyona geldiÄŸinde) kadronun geri esnemesiyle arka tekere iletilmekte, ve kranka tork veremediÄŸimiz bu noktalarda bizi ufak bir nebze de olsa ileri itmektedir. Dolayısı ile boÅŸa giden bir enerji olmamaktadır. Bu teoriyi pratik olarak kanıtlayan çok basit bir test yapabilirsiniz (internette videoları mevcut: Fig.GCN test). Åžöyle ki; bisiklet arka teker boÅŸta dönebilecek ÅŸekilde trainer üzerine baÄŸlanır, krank yatay poziyona getirilir ve pedalın altına 1-2cm boÅŸluk kalacak ÅŸekilde sabit bir destek konulur. Daha sonra arka fren sıkılarak pedala kuvvetlice basılır ve altındaki desteÄŸe dayanması saÄŸlanır. Ä°ÅŸte bu esnada aradaki 1-2cm boÅŸluÄŸu kapatan kuvvetin verdiÄŸi enerji, arka teker dönemediÄŸinden tamamen kadroyu esnetmeye gitmektedir. Bu pozisyonda; pedal, altındaki desteÄŸe dayalı iken, fren bırakılır ve pedal hareket etmediÄŸi halde arka tekerin dönmeye baÅŸladığı görülür! Ä°ÅŸte burada arka tekeri döndüren enerji, tamamen kadroda depolanan elastik potansiyel enerjidir.

gcn flex energy test.jpg

Fig. GCN’in Tom Sturdy ile gerçekleÅŸtirdiÄŸi sözkonusu Frame Flex Testi

Bu mekanizmanın performansa olan pozitif etkisi ise daha çok insan fizyolojisi ile alakalıdır. Kaslar esnek bir dirence karşı çalıştığında, rijid bir dirence kıyasla daha az zorlanır. Bunu farklı ÅŸekillerde hepimiz tecrübe etmiÅŸizdir. Ben genellikle merdiven örneÄŸini veriyorum; mesela iki farklı merdiveni koÅŸarak hızla tırmandığımızı varsayalım. Ä°lki tamamen rijid beton bir merdiven olsun. Ä°kincisi ise belirli bir esneklikte basamakları olan ahÅŸap bir merdiven. Esnek ahÅŸap bir merdiveni çıkmanın daha kolay, en azından hissiyatının çok daha iyi olduÄŸunda hepimiz hemfikiriz sanıyorum. Çünkü aynı doÄŸru esneklikteki bir kadroda olduÄŸu gibi; basamaklar biz maksimum kuvveti verdiÄŸimizde bir miktar esneyerek enerjinin bir kısmını depolayacak, bacağımız tam açıldığında ve daha fazla kuvvet uygulayamadığımız noktada depoladığı enerjiyi bize geri vererek son bir ileri itme saÄŸlayacaktır. Belki de çelik kadroların sürüÅŸünün bu kadar sevilmesinin; “canlı” olarak tabir edilmesinin en temel sebebi budur. Çünkü çelik kadrolar çok geniÅŸ bir aralıkta rijidliÄŸe sahip olabilse de, genel olarak günümüzün karbon ve aluminyum kadrolarına göre daha esnektir.

 

Peki bir kadronun rijidliÄŸi ne geniÅŸlikte bir yelpazede deÄŸiÅŸebilir? ÇoÄŸu kiÅŸi farklı kadrolar arasındaki rijidlik farkının pek de fazla olmadığını, kolay kolay anlaşılamayacağını düÅŸünebilir. Ancak kendi alanım olan çelik kadrolar üzerinden rakamlarla konuÅŸmak gerekirse: geçmiÅŸin standart çaplardaki (28.6mm downtube) borulu bir kadrosuyla, günümüzün en büyük çaplı Spirit HSS vb (44mm downtube) borularından oluÅŸan bir kadroyu karşılaÅŸtırdığımızda aradaki rijidlik farkı 4-5 kat mertebelerindedir. Birçok karbon kadro bundan bile daha rijiddir. Böyle geniÅŸ bir yelpazede, aradaki farkların tecrübeli bir bisikletçi tarafından rahatlıkla anlaşılabileceÄŸini söyleyebiliriz.

 

Yine de burada bir parantez açmak gerekir ki; bazı sürücülerin ise bisikletin rijidlik veya konforu gibi konularda kadrodan beklentisi gerçekçiliÄŸin biraz ötesinde olabilmektedir; bir bisikletin konfor ve rijidlik hissiyatında, lastik seçimi, sele borusu çapı ve uzunluÄŸu, jantlar, gidon gibi parametreler en az kadro kadar ve hatta bazen daha fazla etki sahibi olabilmektedir.

 

Peki bir kadronun esneklik/rijidlik bakımından tasarımı nasıl yapılır? Bu noktada en büyük etken boru seçimidir. Ancak bu konuda birçok kiÅŸinin düÅŸtüÄŸü yanılgı; boru markası, modeli, alaşımının rijidliÄŸi etkileyeceÄŸidir. Evet; çelik, titanium, aluminyum bunların hepsinin rijiditesi farklıdır, ve bunu malzemenin Young’s Modulus’u (E) gösterir. Buna göre titanyum çeliÄŸe göre yaklaşık 2 kat, aluminyum ise 3 kat daha esnektir. Ancak bu alaşımlara kendi çerçevelerinde baktığımızda, malzeme rijidlik bakımından önemini kaybeder. Çünkü baz metal aynı olduÄŸu sürece bir metal alaşımının E’si genellikle pek deÄŸiÅŸmez. Yani bir çelik alaşımı için; ister sözettiÄŸimiz Reynolds’un en üst seviye 953 boruları olsun, ister düÅŸük karbonlu çelik alelade bir boru olsun; çap ve et kalınlığı aynı olduÄŸu sürece iki borunun da rijidliÄŸi aynıdır. (Buradaki tek problem sıradan çelik borunun çekme mukavemeti çok düÅŸük olduÄŸundan Reynolds 953 kadar ince borular yapmaya uygun olmamasıdır.) Bu baÄŸlamda bir kadronun rijidliÄŸi/esnekliÄŸi bakımından ilk bakılacak nokta boruların çapı ve et kalınlığıdır. Boru seçimi dediÄŸimiz budur.

 

Yine bu çerçeveden bakınca neden Titanyum, Aluminyum veya Karbon kadroların çelik ile aradaki özkütle farkını yansıtmadığını (Titanyum bir kadronun ÇeliÄŸin yarısına yakın, Aluminyum bir kadronun ise ÇeliÄŸin üçte biri ağırlıkta olmadığını) anlayabiliriz. Çünkü bu malzemelerle doÄŸru rijidite/esneklikte bir kadro yapmak için daha geniÅŸ çapta ve daha büyük et kalınlıklı borular kullanmak gerekmektedir.

 

Kendi açımdan konuÅŸmak gerekirse ben boruların çapının / et kalınlığının ne derecede bir rijidlik getirdiÄŸini teorik olarak hesaplayarak yola çıkıyorum. Buna göre çaptaki her 1 boy artış (25.4-28.6-31.8-35-38-42 çapları arasındaki her basamak) yaklaşık %35-40 civarı bir rijidlik artışı getirmekte, et kalınlığındaki 0.1mm artış ise %15-20 civarı bir artış getirmektedir. Çelik ile çalışmanın en büyük artılarından birisi çok farklı çap ve kalınlıkta boruların bulunabilmesi; bu sayede sürücünün ağırlığına ve gücüne baÄŸlı olarak kadronun esnekliÄŸini geniÅŸ bir aralıkta ayarlamaya olanak vermesidir. Ben ise yukarıda bahsettiÄŸim gibi daha önce yapılmış testleri, çalışmaları ve aynı zamanda kendi deneyimlediÄŸim kadroları baz alarak, tasarlanacak kadronun esnekliÄŸini kullanacak kiÅŸinin ağırlığına ve verdiÄŸi güce (Watt’a) oranlı olarak ayarlamayı, o “canlı” kadro hissiyatını yakalamayı hedefliyorum. Yani sonuç olarak boru seçimi dediÄŸimiz bir “black art” deÄŸil, bu ÅŸekilde tamamen teoriye ve mühendisliÄŸe dayalı bir konudur.

​

Burçak Erbil

bottom of page