Kengänjälki hangella - Läskipyörän kantavuus ja pintapaine

Kevätaurinko on alkanut jo pilkistää pilvien takaa ja lämmittää mukavasti. Valoisa aika lisääntyy ihan siivillä ja kesän läheneminen tuo lisää energiaa. Helmikuun lumihangissa ja auringonpaisteessa on aina jotain maagista. Jos hyvä tuuri kävisi, niin pääsisi koko päiväksi ajelemaan fatbikellä hankikantoja pitkin: Harvinaista herkkua - Fatbikellä helmikuun hankikannoilla. Se on ehkäpä parasta, mitä helmikuussa voi tehdä housut jalassa :) Vielä tänään (16.2.2016) ei hanki ihan kestänyt pidempää seikkailua, mutta lähellä jo oltiin. Toivottavasti samanlaisia säitä vielä tulee, että pääsen testailemaan myös 3 Fat Pro -läskipyörän ominaisuuksia samalle reitille, missä ajoin Kona Wo -läskipyörällä. Hankikanto ja läskipyörä, tuo ihana pari ja samalla mysteeri.

En tiedä teistä lukijoista, mutta itseäni kiinnostaa aina tietää asioiden fysiikkaan perustuva pohja. Laskuesimerkillä saatu tulos tai vertailu ainakin vakuuttaa itseni monessa asiassa. Mikä on läskipyörän kantavuus ja pintapaine hangella? Kumpi kantaa esimerkiksi paremmin hangella, fatbike vai kenkä? Tähän voisi tietysti laskea jonkin tieteellisesti tarkan vertailuluvun, mutta jos hatusta heitetään pienen kokemuksen pohjalta, niin fatbiken kantavuus on kyllä hangella paljon kenkää parempi. Alla olevasta kuvasta näkee hyvin, että rengas on suurin piirtein yhtä leveä, kuin on kenkäkin sen leveimmästä päkiän kohdasta. Näin "musta tuntuu"-metodilla kaksi kengänjälkeä kattaa ehkä pinta-alassa vähän enemmän kuin kaksi fatbiken rengasta kovalla alustalla. Teoriassa kenkä siis kantaa paremmin kuin fatbike.

Fatbiken "kengänjälki" hangella

Käytäntö on kuitenkin usein jotain muuta. Asiassa pitää ottaa huomioon, että hangessa kävellessä yksi kenkä on aina ilmassa ja vain toinen kenkä luo siten kantavuutta. Normaalisti tästä kengästäkin yleensä vain päkiän kohta osuu maahan, eikä koko jalkapohja, kun hangella kävelee. Fatbikellä puolestaan kummatkin renkaat ottavat maahan koko ajan maastosta riippumatta ja antavat kantavuutta. Käytännössä ja siis myös ihan elävässä elämässä läskipyörän kantavuus on jalan kulkijaa parempi.

Pitää myös muistaa, että jos hanki ei fatbikeä kestä, niin rengas uppoaa hankeen ja sen sekä hangen välinen kontaktipinta-ala kasvaa. Näin paine siis pienenee ja kantavuus kasvaa. Rengas uppoaa vain sen verran että tämä hangen kantavuus on yhtä suuri kuin renkaan ja lumen välisen kontaktipinta-alan aiheuttama "pintapaine". Kengällähän tätä samaa ei tapahdu, vaan jos hanki ei kanna, niin kenkä uppoaa yleensä reittä myöten hankeen.

Lopputulos on siis se, että jos hanki siis kantaa kävellessä, kantaa se myös fatbikellä pyöräillessä. Jos hanki melkein kantaa kävellessä, se todennäköisesti kantaa myös fatbikeä. Läski menee siis pintaa rikkomatta sieltä, mistä kenkä solahtaa läpi. Pitää kuitenkin muistaa, että pyöräily ei silti välttämättä onnistu tai ole tällöin ainakaan aivan helppoa. Se voi kysyä voimaa reisistä ja voi olla erittäinkin raskasta. Edellä esitettyyn tulokseen pääsimme maalaisjärjellä päättelemällä, mutta entä jos pohdimme asiaa fysiikan ja matematiikan kautta? Periaatteessa voisimme laskea kuskin ja pyörän painon ja jakaa se renkaiden jättämällä pinta-alalla. Renkaiden muodostama pinta-ala on kuitenkin vaikea edes haarukoida sinne päin, joten käytetään "kenkä-metodia".

Oma kengännumeroni on noin 42. Pinta-alaa kalossini pohjalla on noin 230 cm^2. Painan talvitamineissa noin 75 kg. Seisoessani hangessa yhdellä jalalla, pintapaine on siis noin 0,32 kg/cm^2 ja kahdella jalalla seisoessa tietysti puolet tästä. Fatbiken aiheuttama pintapaine on siis välillä 0,16-0,32 bar. (Vähemmän kuin yhdellä jalalla seistessä syntyvä 0,32 bar, mutta todennäköisesti enemmän kuin kahdella jalalla seistessä syntyvä 0,16 bar). Vertailun vuoksi kahden suksen aiheuttama paine on noin 0,04 bar. Fatbike ei siis missään tapauksessa voita suksia kantavuudessa ja häviää näille melkein 10 kertaluokkaa. Saatu kantavuushaarukka on nyt hyvä lähtökohta alkaa pohtia rengaspaineen merkitystä. Alla kuvassa esimerkki, jossa olen ajanut oikeanpuoleisen jäljen rengaspaineella, jolla normaalisti kadulla ajelen (noin rengaspaineella 0,6 bar). Vasemmanpuoleinen jälki on syntynyt paineella, jolla käsin painamalla tulee jo vanne vastaan (arvio noin 0,2 bar). Tarkkaa rengaspainetta en osaa sanoa, koska polkupyörän pumpun viisari ei oikein edes värähdä noin pienissä paineissa ja lämpötilan vaikutus paineeseen on jo merkittävä.

Fatbiken kantavuutta kovalla hangella. Vasemmalla paine noin 0,2 bar, oikealla noin 0,6 bar.

Noin äkkiseltään kuvasta ei eroa välttämättä huomaa, mutta tarkemmin katsoen suuremmalla paineella ajettaessa (oikean puolen jälki) rengas on uponnut paljon syvemmälle ja renkaanjälki on kovera. Pienemmällä paineella ajettaessa (vasen puoli) renkaanjälki kulkee jo ihan hangen pinnalla, eikä ole uponnut niin syvälle. Jälki ei ole myöskään kovera, vaan lättänän tasainen. Vähän kuin telaketjun jättämä. Kummassakin tapauksessa itse pyörä, ajaja, paino, sää ja kaikki muut muuttujat olivat samoja. Vain renkaan paine oli pienempi. Jos jäljessä oli noin paljon eroa, niin miten se vaikuttaa kantavuuteen? Järkyttävän paljon. Kovilla paineilla eteneminen on järkyttävän hankalaa, jo minuutti sitä saa jalat melkein hapoille. Pienillä paineilla vauhti ei juurikaan kasvanut, mutta eteneminen oli niin paljon helpompaa ja kevyempää. Sitä olisi jaksanut jo noin tunnin yhtä kyytiä.

Jos olet joskus kokeillut rullata pienillä paineilla fatbikellä varpaiden yli, tiedät konkreettisesti, miten vähän se tuntuukaan. Sen hädin tuskin huomaa. Pehmeä ja löysä rengas mukautuu täysin alla oleviin muotoihin. Jos fatbiken rengaspaine on vaikkapa tuo 0,2 bar, tarkoittaa se periaatteessa myös sitä, että rengas aiheuttaa samanlaisen pintapaineen. Tämä siis ihan loogisesti ajatellen voiman ja vastavoiman takia. Pienellä paineella rengas leviää isommalle alalle, jolloin pintaan kohdistuva paine laskee ja suurempaa rengaspainetta käytettäessä pintaan kohdistuva paine nousee. Kun renkaassa on painetta, 0,2 bar, niin tämä paine työntää rengasta ulospäin maata kohti. Samansuuruinen voima työntää tietysti maata rengasta kohti. Jos vanne ei vielä pohjaa, eikä rengas ole liian täysi (tilaa vielä laajentua), niin tasapainotilassa renkaan sisäpaine on siis sama kuin pintapaine. Noin yleisesti ottaen fatbiken rengaspainetta voi siis tietyissä puitteissa pitää lähes yhtä suurena kuin pintaan kohdistuvaa painetta, eli tarvittavaa kantavuutta.

Tämä tieto huomioon ottaen ei pitäisikään siis enää tulla yllätyksenä, että rengaspaineen laskeminen parantaa läskipyörän kantavuutta. Mitä pienempi paine, sitä paremmin pyörä kantaa hangella. Kantavuus on taas lähes yksi yhteen rengaspaineen kanssa, jos puhutaan läskipyörän pienistä paineista. Tietty minimipaine tietysti aina tarvitaan, jotta kuskin paino ei saa vannetta osumaan maahan. Pakko myöntää, että itse olen vähän yllättynyt tästä päättelyketjun tuloksesta. Saa sen toki kumota, jos joku osaa.

Se kuka on joskus hiihtänyt hankikannoilla, tietää varmasti, kuinka hienoa ja harvinaista se on. Muutama kerta vuodessa, jos sitäkään ja sitten se on jo ohi. Mitä jos saman voisi kokea pyörällä, sitä varten fatbike osittain on. Kokemuksia, joita muuten ei tulisi koskaan koettua. Läskin kantavuuteen voin sanoa vielä sen, että pehmeään ja riittävän paksuun puuterilumeen fatbikekään ei sitten pysty.   Rajansa kaikella. Siinä ei mikään kanna. Sama pätee myös suureen määrään loskaan, joka tukkii renkaan kuviot.

Tässä lumimäärässä vielä ajelee juuri ja juuri.