Kilparengas: Miten parantaa suorituskykyä

Rata-renkaan roolin ymmärtäminen suorituskyvyn optimoinnissa

Rata-renkaan suunnittelun vaikutus kokonaisnopeuteen ja tehokkuuteen

Kilpailurenkaiden suunnittelu on tärkeässä roolissa siinä, kuinka hyvin auto voi käyttää tehoaan ratkaisussa. Ilmanvastusta pienentävät profiilikuviot ovat osoittaneet vähentävän ilmanvastusta noin 12 prosenttia verrattuna tavallisiin renkaiden suunnitteluun. Samalla uudet kumiseokset auttavat hallitsemaan renkaan muodonmuutosta käytön aikana, mikä tarkoittaa vähemmän hukkaan menevää energiaa. Sivurakenteen valmistus vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti auto reagoi kiihdytettäessä mutkista ulos. Yleisesti ottaen renkaat, joissa on jäykemmät sivut, tarjoavat paremmman ohjattavuuden mutkissa, mutta ne aiheuttavat enemmän vastusta ajon aikana. Siksi varikkojoukot käyttävät paljon aikaa selvittääkseen juuri oikean yhdistelmän kovuuden ja joustavuuden välillä riippuen siitä, mikä on sääolosuhteet tai ratkaisun tila kyseisenä viikonlokkuna.

Ilmanvastuksen ja poljettavuuden tehokkuuden ilmiö kilpailurenkaissa

Kilpamoottoriurheilussa vierintävastus kuluttaa noin 18–30 prosenttia kaikista kisoihin käytetyistä energioista. Kun renkailla on vähemmän vastusta, autot voivat pitää korkeampaa nopeutta pidemmän ajan, mutta tässä on myös haittapuolensa. Haitta tulee hyvin ilmeiseksi, kun sataa tai on liukasta, sillä samat vähävastaiset renkaat eivät tartu yhtä hyvin. Tutkimukset osoittavat, että noin 15 prosentin vähennys vierintävastuksessa voi leikata lähes kaksi sekuntia kierrosajoista tavanomaisilla tien kisoilla. Tämä etu alkaa kuitenkin nopeasti häviämään kilparadoilla, joilla kuljettajien täytyy jarruttaa kovasti toistuvasti. Tällaisilla radoilla hyvä tartunta on tärkeämpää kuin energiansäästö vähennetyn vastuksen kautta.

Miten kilparengas vaikuttaa renkaan tartuntaan ja mutkien läpäisemiseen

Maksimikestävyys saavutetaan, kun kilparenkaita pidetään noin 10–15 prosentin liukukulmassa kierrettäessä. Tämä tasapaino antaa parhaan mahdollisen sivuttaistartunnan ilman, että renkaaseen kertyy liiallista lämpöä, joka voisi vahingoittaa sitä. Epäsymmetrinen profiilirakenne auttaa myös kosteilla pinnoilla, koska se ohjaa vettä pois renkaan ja tien liitospinnasta. Testit ovat osoittaneet, että tämä voi parantaa tartuntaa lähes puolella verrattuna perinteiseen rakenteeseen. Kun kilpaajat säätävät kallistuskulmiaan ja asettavat renkaan paineet oikein kuiviin olosuhteisiin, tyypillisesti 28–32 paunaa neliötuumassa, kierrosstabiilius paranee huomattavasti. Näillä säadoilla tasapainotetaan renkaan kosketuspinnan painejakaumaa tehokkaammin korkean nopeuden mutkissa.

Kumiseokset ja kotelorakenne: Tartunnan ja kestävyyden tasapainottaminen

Kumiseosten vaikutus tartuntaan ja kestävyyteen kilparenkaissa

Rengasten suorituskyky riippuu todella siitä, miten insinöörit valmistavat kumiseoksia. Pehmeämmät kumit tarjoavat paremman tartunnan radalla, mutta kulumisvaste on heikompi, miksi renkaiden valmistajat käyttävät paljon aikaa löytääkseen oikean tasapainon. Uusin innovaatio on muodossa, jossa piidioksidilla vahvistetut polymeerit vähentävät vierintävastusta noin 12 % verrattuna vanhempiin hiilipohjaisiin seoksiin tartunnan heiketessä. Katsottaessa, mitä tapahtuu huipputasojen kilpailuissa nykyään, tiimit tekevät järkeviä valintoja renkaiden kovuuden suhteen riippuen radasta. Nopeisiin kriteerikilpailuihin he valitsevat yleensä jotain 65-70 Shore A -luokkaa, mutta kun on kyse pitkistä kestävyysosuuksista, joissa litistymisvaara on suurempi, useimmat tiimit valitsevat renkaat, joiden kovuus on 75+ Shore A.

Pellavakoteloiset renkaat kilpailuihin: kevyt rakenne ja ajomukavuus

Uusin kehätysteknologia pyrkii löytämään hyvän kompromissin kestävyyden ja pitkäaikaiseen ajeluun sopivan mukavuuden välille. Puuvilla, joka on sekoitettu aramidikuitteihin, vaimentaa värähtelyjä lähes yhtä hyvin kuin vanhat perinteiset putkirengaat, mutta ilman pyörään kertyvää painoa. Puhutaan noin 20 % kevyemmästä kokonaispainosta. Näiden renkaiden erottuvuus johtuu niiden kolmen kerroksen rakenteesta. Sisäkerros on pehmeä, mikä parantaa ajotunnetta epätasaisella asfaltilla, kun taas kaksi ulointa kerrosta suojaavat rengasta murtumisilta terävien esineiden osuessa. Laboratoriotesteissä on havaittu, että puuvillakehälliset renkaat sitovat iskuja noin 8–10 prosenttia paremmin kuin täysin synteettiset renkaat. Tämä tarkoittaa, että ajajalla on parempi tartunta halkeillulla tiellä tai soralla, missä tavalliset renkaat alkoisivat yleensä liukua.

Rengasjoukset ja tartuntatasot: Nopeuden ja hallinnan tasapainottaminen

Maksiminopeuden saavuttamiseksi täytyy löytää tasapaino hyvän tartunnan ja hystereesin aiheuttaman energiahäviön minimoimisen välillä. Tässä kumipyöräyksissä tulevat kaksinkertaiset kumiseokset omanlaisikseen. Niissä on keskellä kovempaa kumia, joka vähentää vierintävastusta kun ajetaan kovaa suoralla, kun taas reunoilla on pehmeämpää materiaalia, joka pitää tunkokkaan jopa noin 45 asteen kallistuskulmilla. Tuulitunneliin suoritetut testit osoittavat, että tällaiset renkaat voivat leikata kierrosaikaa 1,2–2 sekuntia radalla, joilla on paljon mutkia. Näin ollen osoittautuu, että eri kumiseosten sijoittaminen vaikuttaa yhtä paljon kuin se, miltä seokset kemiallisesti muodostuvat.

Tread Design and Rolling Resistance: Maximizing Speed and Efficiency

Comparison of aggressive vs. fast-rolling treads in racing tyre

Hyökkäävät profiilit, syvät urat ja suuret lohkot poistavat tehokkaasti vettä ja parantavat tartuntaa märkäolosuhteissa, mutta lisäävät vierintävastusta. Nopeilla rullausprofiileilla on tasaisempi rakenne ja pienemmät urat, jotka minimoivat energiahäviöt ja maksimoivat nopeuden suoralla ajolinjalla – ideaali kuiville olosuhteille.

Renkaan profiilit ja niiden vaikutus tartuntaan ja vierintävastukseen

Profiilin rakenne vaikuttaa suoraan tartuntaan ja tehokkuuteen. Pehmeät kumiseokset parantavat ajovoimaa, mutta lisäävät vierintävastusta jopa 15 %. Virraviivaiset profiilit, joissa on tiukasti sijoitetut lohkot, tasapainottavat nopeutta ja hallittavuutta, kun taas syvemmät sipedesignit vaihtavat tehokkuuden paransivat suorituskykyä märkäolosuhteissa.

Vierintävastus ja nopeuden optimointi kilpailurenkaissa

Vierintävastus kuluttaa 5–15 % ajoneuvon energiasta. Tread-syvyyden vähentäminen ja vastustuskykyisten materiaalien käyttö parantavat tehokkuutta, vaikka tämä voi heikentää hallittavuutta mutkissa. Puolikilvet (semi-slick) tarjoavat käytännöllisen kompromissin, minimoimalla ilmanvastusta ja säilyttämällä riittävän tartunnan.

Puolikuplatyypin renkaat nopeudelle ja tarttumalle: Onko se kompromissi suorituskyvyssä?

Puolikuplatyypin renkaat yhdistävät kuplarenkaiden nopeusedut ja vähäisen profiilin eri olosuhteisiin. Ne vähentävät vierintävastusta noin 10 % verrattuna täysprofiilirenkaisiin ja säilyttävät käytettävänä olevan suorituskyvyn märkänä säätä – mikä tekee niistä suosituimman valinnan kestävyyskilpailuissa.

Kuplarenkaiden nopeus onko aina suurempi tiellä?

Kuplarenkaat tarjoavat vertaansa vailla olevan tarttuman ja alimman vierintävastuksen kuivilla pinnoilla, mikä tekee niistä ideaalisen valinnan aikajaksoihin. Kuitenkin ne ovat alttiita vedenluisuudelle märkänä, jolloin profiilirenkaat toimivat jopa 20 % nopeammin kierrosajoissa. Niiden etu on olosuhteisiin sidottu, mikä rajoittaa monikäyttöä sekoitetussa säällä.

Renkaan painon optimointi kilpailu-renkaiden tehokkuudelle ja hallinnalle

Renkaan painon optimointi tarttumalle ja tehokkuudelle kilpailurenkaissa

Oikea renkaan ilmanpaine tekee eron hyvän tartunnan ja tehokkaan vierimisen välillä. Kun renkaat ovat liian ilmalla, ne menettävät otteensa tienpintaan, mikä vähentää kulmanvaihtokykyä noin 12–18 prosenttia nopeilla reiteillä. Toisaalta liian vähäinen ilmanpaine aiheuttaa sivuseinien liiallista taipumista, mikä voi nostaa vastusta jopa 30 prosenttia. Optimaalinen painealue sijaitsee yleensä 22–35 paunaa neliötuumaa kohti, riippuen käytetystä kumiseoksesta. Tämä alue pitää mahdollisimman laajan profiilin kosketuksessa tienpintaan ja vähentää energian hukkaamista. Jopa kokeet ovat osoittaneet, että ilmanpaineen nostaminen vain kahdella psi:llä voi vähentää kierrosaikaa lähes puolikkaalla sekunnilla asfalttipinnoilla, yksinkertaisesti siksi, että se vähentää renkaan materiaalissa ilmenevää histereesiä.

Suorituskyky eri maastolajeissa ja optimaalinen täyttöpaine

Maasto määrittää painestrategian:

Lämpötilan vaihtelut vaikuttavat paineeseen — jokainen 10 °C:n nousu lisää sisäistä painetta noin 1,5 PSI:lla. Parhaat tiimit käyttävät reaaliaikaista etämittausta ylläpitääkseen ±0,5 PSI:n tarkkuuden, mikä säilyttää kotelon eheyden eri lämpösykleissä.

Rata-renkaan valinta olosuhteisiin: Sää, maasto ja kilpailun tyyppi

Eri rata-renkaiden tyypit (sileät, sade-, välirenkaat) vaihteleviin säolyhteyksiin

Ammattilaiset käyttävät kolmea päätyyppiä:

• Slip-renkaat maksimoida kumin ja raiteiden kosketus kuivissa olosuhteissa ja minimoida rullamisen vastustus huippunopeudessa.
• Huumepuhelin niissä on syviä suolareita, jotka ohjaavat yli 30 litraa vettä sekunnissa.
• Kesäkäyttöön tarkoitetut renkaat yhdistävät ohuet profiilit joustaviin seoksiin erilaisiin olosuhteisiin sopien, ja ne tarjoavat 12 % nopeammat kierrosajat täysin märkänä ajettaessa kevyessä sadussa (2025 MotoGP-renkaiden raportti).

Suorituskyky märkänä: Miten kilpailurenkaat pitävät otetta

Märkään säähän tarkoitetut renkaat käyttävät hydrofiilisiä kumiseoksia, jotka pysyvät joustavina alle 15 °C lämpötilassa. Nämä pehmeämmät seokset tuottavat 18 % enemmän lämpöä muodostuessaan, mikä luo mikroskooppista adheesiota kosteiden pintojen kanssa. Kun ne yhdistetään suunniteltuihin profiileihin, jotka poistavat veden säteittäin, ne säilyttävät 85–90 % kuivasta olosuhteista saatavasta tartunnasta kohtalaisessa sateessa.

Parhaan kilpailurenkaan valinta tien kilpailuihin ja ajoajoille

Kun ajetaan tasaisella asfaltilla ja aika on tärkeää, pyöräilijät valitsevat yleensä 25–28 mm:n levyläpäiset renkaat, joiden paine on 90–95 psi. Tällainen asetelmä vähentää energiahäviöitä renkaan muodonmuutoksista nopeilla ajoilla. Kuitenkin pidemmille tietokilpailuille useimmat joukkueet valitsevat kaksinkertaisen komponentin renkaat. Renkaan keskiosa on kovempaa, jotta se kestäisi paremmin pitkien suorien ajan, jolloin kääntymistä ei juuri tapahdu, mutta sivut ovat pehmeämmät, jotta ne tarttuisivat paremmin mutkissa. Sää voi joskus olla arvaamaton, joten monet kilpailijat lähtevätkin keskimmäisillä renkailla ja vaihtavat myöhemmin läpäisiin, mikäli olosuhteet paranee. Tämä strategia on itse asiassa antanut heille noin 8–11 prosentin suorituskykyparannuksen verrattuna siihen, että olisi pysytelty vain yhdellä renkastyypillä kilpailun aikana, kuten FIA:n virallisten kilpailujen tiedot osoittavat.

UKK

Miksi kilparenkaiden suunnittelu on tärkeää?

Suunnittelu vaikuttaa siihen, kuinka hyvin teho siirtyy rataan, ja vaikuttaa ilmanvastaukseen, käsittelyyn ja energiatehokkuuteen, kaikki kriittisiä kilpailusuorituksille.

Mikä on vierintävastuksen vaikutus kilpa-autojen renkaisiin?

Vierintävastus voi kuluttaa 18–30 % energiasta kilvoissa. Alhaisempi vastus parantaa nopeutta, mutta voi heikentää pidätystä liukkailla pinnoilla.

Mikä on kumiseosten rooli kilpa-autojen renkaissa?

Pehmeämmät kumat tarjoavat paremman pidätyksen, mutta kulumisvaste on nopeampaa. Piidioksidilla vahvistetut polymeerit voivat vähentää vierintävastusta ilman, että pidätys heikkenee.

Miten renkaan paine vaikuttaa kilpailusuistoon?

Optimaalinen renkaanpaine maksimoi tien pinta-alan kosketuksen, parantaen pidätystä ja tehokkuutta. Väärät paineet johtavat heikompaan kulmanhallintaan ja suurempaan vastukseen.

Mikä on puolikilvirunko-renkaat?

Puolikilpirunko-renkaat tarjoavat tasapainon nopeuden ja pidätyksen välillä, vähentäen vierintävastusta säilyttäen silti jonkin verran suorituskykyä märkään säähän.