Stos bambusowych tyczek
Blog,  Jak zbudować rower z bambusa,  Porady

Bambus a tłumienie drgań – Czyli komfort jazdy na rowerze (szczególnie bambusowym).

Doskonale pamiętam dumę z pierwszego własnoręcznie zbudowanego roweru z bambusa. Ale dopiero na rowerze, uderzyło mnie to jak przyjemnie i komfortowo się nim jeździ. Zupełnie jakby ktoś wylał mi pod koła nowiutki asfalt. Jednak tak naprawdę to mój rower miał ramę wykonaną z materiału, który znacząco podnosi jakość jazdy. Równanie było proste: rower + bambus = tłumienie drgań :).

Wszystkie drgania i wstrząsy występujące podczas jazdy wpływają na wydajność i możliwości rowerzysty. Drgania są przenoszone przez ramę, pedały, kierownicę czy siodełko na dłonie, nadgarstki, nogi, kręgosłup i mięśnie rowerzysty. A wstrząsy i drgania uszczuplają siły każdego cyklisty. Dla niedowiarków polecam wywiady z kolarzami po ukończeniu wyścigu np. Paris – Roubaix. Wniosek: Ogranicz wibracje a podniesiesz swój komfort jazdy i zachowasz siły na dłużej. A jazda na rowerze stanie się wydajniejsza.

Struktura bambusa…

Bambus jest jedynym w swoim rodzaju jednokierunkowym biokompozytem. Patrząc na przekrój bambusa widać wyraźnie czarne kropki zatopione w jaśniejszym obwodzie. Właśnie te czarne kropki to wiązki naczyniowe, czyli włókna celulozy, które biegną nieprzerwanie na całej długości bambusowej tyczki. Roślina bardzo szybko rośnie i wykorzystuje włókna celulozowe do dostarczania składników odżywczych do liści. Podczas obróbki cieplnej właśnie celuloza, czyli cukry krystalizują się i znacząco podnoszą sztywność. A wtedy można użyć ich do budowy roweru z bambusa. Ta jaśniejsza część otaczająca włókna celulozowe to lignina. To materiał stosunkowo miękki i lekki. Balans pomiędzy tymi dwoma “składnikami” tyczki ma największy wpływ na bambus i tłumienie drgań podczas jazdy na rowerze.

Plaster bambusa
Bambus tłumienie drgań lignina włókna celulozowe

Bambus i jego strukturę porównam do zbrojonego betonu. Celulozowe włókna odpowiadają wytrzymałym prętom zbrojeniowym, kiedy lignina jest odpowiednikiem betonu, utrzymującym włókna w miejscu zapobiegając wyboczeniu.

Przekrój jednej z tyczek. Zauważmy, że im bliżej zewnętrznej krawędzi gęstość włókien jest wyższa. To znaczy, że im bliżej zewnętrznej krawędzi bambusa to tyczka jest bardziej wytrzymała. Blisko wnętrza tyczki sytuacja się odwraca.

Bambus – tłumienie drgań. Jak to działa?

Bambus można opisać na wiele sposobów. Na doskonałe pochłanianie drgań podczas jazdy wpływają trzy właściwości bambusa.

1. Dwie płaszczyzny gęstości.

Bambus przede wszystkim składa się z dwóch materiałów (celulozy i ligniny) o zupełnie różnej gęstości. Jeden materiał, czyli celuloza podczas wstrząsów mógłby zacząć rezonować w sposób harmoniczny, kiedy drugi – lignina mu na to nie pozwala. Gęstość jednego z materiałów działa w celu wyeliminowania częstotliwości, z jaką drugi chce wibrować. Podobna technika jest wykorzystywana podczas redukcji szumów. Dwie różne fale oddziałują uzupełniająco na siebie, w efekcie czego eliminują się wzajemnie doprowadzając do ciszy.

2. Częstotliwości

Tyczka bambusowa pochłania wibracje tak samo, jak każdy inny materiał. Ale w jednym momencie może pochłaniać wiele zakresów częstotliwości. Dzieje się tak, ponieważ gęstość włókien celulozy różni się w zależności od położenia względem krawędzi (co widać na zdjęciach powyżej). Bambus może wibrować w różnych częstotliwościach, ponieważ jego ścianka nie jest jednorodnym materiałem. Ale jest sumą zmieniającej się ilości ligniny i celulozy w przekroju ścianki bambusa.

Pozwolę sobie na lutniczą dygresję. To, co w przypadku np. gitary jest wadą, w przypadku roweru okazuje się zaletą. Dlaczego tak ważne jest, żeby instrument był zbudowany z drewna o gęstym usłojeniu. Nie traci wtedy brzmienia, a każda nuta może wybrzmieć możliwie czysto. W przypadku bambusa jest odwrotnie. Zaletą bambusa jest “zniekształcenie” drgań.

Stal czy aluminium są materiałami o jednej określonej gęstości. Dlatego przenoszą jeden zakres częstotliwości i drgań a cała reszta jest pochłaniana przez ciało rowerzysty.

Kiedy porówna się materiały, z których powstają rowery, to okazuje się że bambusowi zdecydowanie bliżej do karbonu. Karbon to kompozyt składający się z włókien węglowych i żywic. Dlatego pochłania szerszy zakres drgań.

3. Właściwości wiskoelastyczne

Jedną z właściwości bambusa jest lepkosprężystość. Wynika to bezpośrednio z właściwości celulozy i ligniny, ale wpływa na tłumienie drgań. Drgania działające w materiale sprężystym takim jak np. metal przekształcają się w energię kinetyczną, co w efekcie prowadzi do wyginania materiału. Jednak materiał lepkosprężysty, którym jest bambus po poddaniu wibracji “faluje” na poziomie cząsteczkowym, po czym elastycznie wraca do swojej pierwotnej formy. Gdy łańcuchy biopolimerów są zniekształcane, między cząsteczkami powstaje tarcie. Energia powstająca podczas tarcia jest uwalniana w postaci ciepła.

Bambus a tłumienie drgań – podsumowanie.

Bambus wykazuje właściwości elastyczne w zewnętrznych warstwach a lepkosprężyste bliżej wnętrza. Naukowcy starają się odtwarzać te właściwości, projektując nowoczesne rozwiązania inżynieryjne. Niezwykłe jest to, że bambus ma tak unikatowe właściwości, a świat i nauka starają się do tego odnieść. Dlatego warto wykorzystać dar natury, budując swój wymarzony bambusowy rower, który nie tylko pięknie wygląda, ale również doskonale się prowadzi. A od teraz już wiesz dlaczego tak się dzieje.

Więcej o bambusie i jego właściwościach znajdziesz we wcześniejszych wpisach:

Zapraszam do lektury licząc na komentarz… 🙂

Zapisując się na newsletter otrzymujesz za darmo listy kontrolne. To specjalnie przygotowane arkusze które pomogą Ci spakować się na następny rowerowy wyjazd. Bez względu na kolarstwo które uprawiasz. Zachęcam.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *