Толщина спиц (spoke gauges - размеры, калибры)

Диаметр спицы часто выражают калибром проволоки (wire gauges). Существует несколько национальных систем обозначений толщины калибром, что является причиной частой путаницы. Основная проблема состоит в том, что во французской системе меньшие числа соответствуют более тонкой проволоке, а в американской и английской наоборот. Точка пересечения и является тем диаметром проволоки, из которой наиболее часто делают велосипедные спицы:

США/Англия 14g тоже, что и французская 13g.
США/Англия 13g тоже, что и французская 15g.

Более новая система I.S.O. измеряет толщину спиц только в миллиметрах:

США/Англия 13g - 2.3 mm.
США/Англия 14g - 2.0 mm.
США/Англия 15g - 1.8 mm.
США/Англия 16g - 1.6 mm.

Спицы бывают постоянного круглого сечения по всей длине и переменного сечения (swaged (butted)).

Спицы переменного сечения выпускаются в пяти вариантах:

Single-butted. Такие спицы имеют утолщенную часть у конца с головкой и более тонкую по всей остальной длине до резьбы. Они встречаются нечасто. Бывает, их используют, когда надо иметь более прочное колесо на ободе со стандартными отверстиями.

Double-butted. Такие спицы тоньше в середине, чем на концах. Наиболее часто встречаются следующие размеры 2.0/1.8/2.0 (14/15g) и 1.8/1.6/1.8 (15/16g).
Эти спицы не только позволяют сэкономить вес. Утолщенные концы делают их такими же прочными в местах концентрации напряжений, как и спицы постоянного сечения. Более тонкая же секция придает спице большую эластичность, что позволяет ей упруго растягиваться на большую величину, по сравнению с цилиндрической спицей.
Как результат в момент резкой сосредоточенной нагрузки (удара о выступ, например) наиболее нагруженные спицы могут достаточно удлиниться, чтобы перераспределить нагрузку на соседние с ними спицы. Это особенно желательно, когда ограничивающим фактором является та нагрузка, которую может выдержать обод, не разрушаясь вокруг спицевых отверстий.

Triple-butted. Такие спицы, как DT Alpine III, являются лучшими, когда долговечность и надежность являются основной целью: для тандемов и туризма с грузом. Они имеют достоинства как single, так и double butted спиц. DT Alpine III, например, имеет размеры 2.34(13g) у головки, 1.8 (15g) в середине, и 2.0 (14g) у резьбового конца.

Single- и triple-butted спицы позволяют решить одну из сложных проблем конструкции колеса. Так как резьба на спицах накатанная, а не нарезная, то внешний диаметр резьбы больше базового диаметра проволоки. Отверстия же во втулке должны быть достаточны для прохода и резьбовой части тоже. Это нежелательно, так как точное совпадение диаметра отверстия во фланце и диаметра спицы у головки особенно важно для увеличения усталостной прочности конструкции.

Так как single- и triple-butted спицы толще у одного конца, то через отверстие во втулке пройдет резьбовая часть, и у головки спица не будет иметь люфта во фланце.

Аэродинамические (эллиптические) спицы представляют из себя вариант double-butted, в котором утонченная часть имеет сечение в виде эллипса, что делает такую спицу немного более аэродинамической. Наиболее известные спицы такого типа - Wheelsmith Aero. Они имеют диаметр 1.8 (15g) у концов, и среднюю часть в форме эллипса 2.0x1.6, что эквивалентно 16g. Это мои любимые спицы для высоклассных колес не столько потому, что они дают аэродинамическое преимущество, сколько потому, что при сборке и регулировке колеса хорошо видны любые деформации кручения, которых следует избегать. Это помогает собрать колесо, которое в течение долгого времени остается ровным.

Аэродинамические (плоские) спицы имеют более выраженный аэродинамический плоский профиль, чем эллиптические. Однако такие спицы нельзя просунуть в отверстия обычной втулки потому, что они слишком широкие. Чтобы их вставить в стандартную втулку необходимо проделать узкие прорези во фланце. Это может ослабить фланец и, как правило, прерывает гарантию.

В начале 90х было увлечение плоскими спицами фирмы Hoshi, у которых не было традиционной головки, а был изогнутый конец. Такая конструкция позволяла вставлять спицу во фланец "головой вперед", что давало возможность использовать эти спицы с традиционной втулкой. К сожалению, оказалось, что они имеют тенденцию ломаться, и я бы не рекомендовал их.

Ниппеля

Ниппеля чаще всего делают из никелированной бронзы. Этот материал очень хорош для ниппелей, потому что бронзовая резьба имеет малое трение, и бронза не коррозирует достаточно долго.

Для легких колес высокого класса имеются алюминиевые ниппеля. Такие ниппеля действительно позволяют немного сэкономить вес и являются достаточно надежными при правильном использовании. Они должны использоваться только с ободами, у которых пистоны изготовлены не из алюминия, потому что в месте контакта Al-Al между ниппелем и пистоном может произойти химическая сварка.

Обода

Раньше обода делались, в основном, из стали, но теперь такие обода устарели, и их можно увидеть только на самых дешевых велосипедах. Алюминиевые обода превосходят стальные потому, что они легче, прочнее, не ржавеют и обеспечивают лучшее торможение.

Современные обода изготавливаются методом экструкции (экструзии), то есть полурасплавленный металл выдавливается через отверстие, форма которого определяет поперечное сечение будущего обода. Этот профиль сворачивается в кольцо и скрепляется с помощью сварки или алюминиевой вставки.

Для упрочнения отверстий под спицы многие обода хорошего качества имеют пистоны.

[Добавление Джона Аллена (John Allen)]

Ободные тормоза изнашивают обод, очень быстро стирается боковая стенка обода во влажно-песчаных условиях. Со временем давлением в покрышке боковые стенки обода распираются, и происходит взрыв камеры. В таком случае возможно переспицевать колесо на новый обод, используя старые спицы - смотрите статью Джобст Бранд (Jobst Brandt) "Повторное использование спиц" на сайте Шелдона Брауна (на английском языке).

Последнее время имеется тенденция для лучшей аэродинамики использовать "высокие" обода (обода высокого профиля или "аэродинамические"). Умеренно высокие обода спицуются также, как и обычные. Особо высокие можно спицевать меньшим количеством спиц. На переднем колесе до 20 спиц, что тоже дает аэродинаическое преимущество.

У таких "аэродинамических" ободов есть и оборотная сторона. Будучи значительно более жесткими, они должны быть с самого начала очень ровными, что бы не было необходимости выравнивать колесо меньшим количеством спиц. При наезде на камень или другое препятствие такой обод не обеспечивает такую же "зону упругой деформации", как и обычный. В таком случае вероятность повреждения рамы или вилки больше. Такой обод, вероятно, сомнется, образуя заломы, и станет "неремонтируемым". Углепластиковый же обод в таких условиях может раздробиться. Такие "аэродинамические обода" обода и тяжелее обычных. Во всем остальном они одинаковы с обычными.

Прочность проверенных и оправдавших себя конструкций колес лежит в спицах, а не в ободах. (Прочность ободов, конечно, тоже очень важна - они должны выдерживать высокое натяжение спиц, требуемое для прочного колеса - перев.) Когда важна высокая аэродинамическая эффективность лучшим техническим решением было бы применение обода необходимой жесткости и прочности с легким обтекателем. На самом деле в триатлоне и гонках на аппаратах, приводимых мускульной силой человека (HPV), такие колеса используются уже много лет.

Косные правила UCI, с другой стороны, запрещают любой части экипировки гонщика служить только целям снижения аэродинамического сопротивления. В результате рождаются "Франкенштейны" в виде высоких аэродинамических ободов или аэродинамических шлемов, чьи длинные выступающие "хвосты" добавляют вес и грозят свернуть гонщику шею при неудачном падении. Профессионалы мирятся со всем этим, поскольку даже крошечное преимущество в скорости может принести победу, к тому же за все это платит команда.

Еще дальше от колес с высокими "аэродинамическими" ободами стоят колеса с неравномерно установленными спицами или со спицами, которые крепятся к ободу и/или втулке нестандартным образом или в нестандартном месте. Одни конструкции дают какой-то реальный эффект в гонках, другие же являются ни чем иным как плацебо. Такие колеса обычно очень дорогие, и их ремонт или сборка - настоящая головная боль, поскольку требуются специальные инструменты и запчасти. (Например, колеса MAVIC Crossmax)

Шайбы

[Добавление Джона Аллена (John Allen)]

Толщина фланцев у втулок различается, но "загиб" спицы должен плотно сидеть во фланце. Если это не так, переменное натяжение будет изгибать спицу у ее конца, что является частой причиной поломкми спицы.

Эту проблему можно решить, подложив под каждую головку спиц небольшие шайбы, прежде чем вставлять их во втулку. Для большинства спиц подойдут шайбы для 2мм болтов (метрическая система) или шайбы для болтов #2 (американская система). Бронзовые шайбы самые лучшие. Они недоступны широко у поставщиков велозапчастей, но их можно купить в интернете или в магазинах товаров для хобби. Некоторые комбинации спица-втулка могут потребовать двух шайб. Другие комбинации требуют шайбу только для спиц идущих с внутренней стороны фланца, или требуют по две шайбы на "внутренних" спицах" и по одной шайбе на "внешних".