L’ottimizzazione dei componenti della bicicletta

Negli ultimi anni i costruttori di biciclette si sono resi conto che importanti miglioramenti all’aerodinamica possono venire anche da interventi sul telaio, sulle ruote e sui diversi componenti. Osservando nel dettaglio le azioni che hanno interessato alcuni di essi è possibile evidenziare l’uniformità di comportamenti in fase sia di intenti che di progettazione che ormai caratterizza i principali operatori sul mercato, comunque alla ricerca di soluzioni “proprietarie” e differenzianti.

a. Telaio

Test nella galleria del vento

La geometria del telaio assume particolare rilevanza per la sua influenza anche sulla posizione dell’atleta. Esso deve certamente sposare le caratteristiche antropometriche del ciclista ma vale la pena sottolineare ancora una volta che l’eventuale adozione di tabelle precostituite per determinarne le misure rischia di non rendere un buon servizio al cliente se non si tiene nel debito conto la condizione individuale di flessibilità ed elasticità dell’apparato muscolo-scheletrico. Sul piano della progettazione, l’adozione di tubazioni ovali ha fornito un primo contributo a conferire forma aerodinamica al telaio per ridurre l’impatto con il flusso d’aria. La crescente importanza degli studi aerodinamici ha spinto per esempio l’americana Felt, fortemente impegnata in discipline come il Triathlon e il Time Trial, a introdurre tecniche sofisticate di design per il telaio come la modellazione CFD che, unitamente ai test alla galleria del vento, persegue il raggiungimento dei migliori risultati in termini di coefficienti alla resistenza all’aria.
La modellazione CFD (Computational Fluid Dynamics) è una disciplina che si occupa di riprodurre tramite computer il moto di un fluido, come l’aria appunto. Essa viene normalmente applicata sin dalle prime fasi della progettazione, cioè molti mesi prima della realizzazione dei primi prototipi, e consente la simulazione di modelli CAD cui vengono assegnate le proprietà e le caratteristiche dei materiali e che, definite le condizioni al contorno, passo dopo passo vengono ottimizzati sotto il profilo ergonomico e aerodinamico. Solo i migliori sono poi testati alla galleria del vento con risparmio di tempo e risorse economiche. Una delle caratteristiche della metodologia CFD è quella di permettere di osservare il comportamento dei singoli componenti offrendo un ampio ventaglio di possibilità di intervento.

b. Ruote
La ruota ha grande influenza sull’aerodinamica della bicicletta in quanto è soggetta sia al moto traslatorio lungo la direzione di marcia sia a quello rotatorio intorno all’asse dei mozzi. Le due azioni combinate determinano un fenomeno piuttosto critico sul piano generale dell’efficienza del sistema uomo-bicicletta, e in particolare su quello dell’aerodinamica, dovuto al fatto che la parte superiore della ruota presenta una velocità doppia rispetto a quella della bicicletta, mentre la parte inferiore si muove più lentamente, addirittura con velocità nulla nel punto di contatto con l’asfalto. Da ciò deriva l’interesse dei tecnici per individuare soluzioni che portino a un miglioramento delle condizioni d’utilizzo quali l’introduzione di cerchi dal profilo studiato con l’ausilio della dinamica dei fluidi, raggi che nel numero e nel disegno ottimizzino i risultati ai diversi angoli di vento e mozzi più leggeri.
Le maggiori case costruttrici utilizzano, anche per le ruote, tecniche di progettazione computerizzate assistite da analisi CFD e prove alla galleria del vento.

c. Piega manubrio
Negli ultimi anni i tecnici hanno riconosciuto l’importanza anche per questo componente di una progettazione guidata dai risultati di prove che ne verifichino l’effettiva resistenza all’aria. La 3T, azienda produttrice di pieghe, forte dell’esperienza maturata dai suoi ingegneri in F1, per la definizione dei manubri Ventus, vincitore della medaglia d’oro alle Olimpiadi di Pechino, e Brezza si è avvalsa di una serie di test intensivi condotti al San Diego Air & Space Technology Center Wind Tunnel che hanno stabilito le variazioni dell’assetto della bici o della posizione del ciclista in presenza di diverse condizioni di vento e di velocità. In questo modo sono stati definiti i parametri di forma ottimali per la progettazione di una nuova generazione di prodotti capaci di “ingannare il vento”.
Deda Elementi, impegnata nel settore del Triathlon e del Cronometro, dove una variazione di pochi centesimi può segnare il margine per una vittoria, da tempo presta massima attenzione alla definizione di forme che, accanto a caratteristiche di grande leggerezza ed ergonometria, presentano il miglior coefficiente di penetrazione nell’aria.

d. Sella
Per molto tempo si è ritenuto che il contributo della sella all’aerodinamica fosse marginale in quanto coperta dal corpo dell’atleta nel corso dell’utilizzo. Poi come osservano in Selle San Marco, alla fine degli anni ’80, «….svolgemmo delle analisi sui nostri prodotti Arrowhead (la gamma di selle con apertura longitudinale che per primi introducemmo nel mercato) per verificare se oltre allevidente diminuzione di pressione nella zona uro-genitale vi fossero altri fattori che contribuissero al comfort di tali prodotti. Tra i vari test ne facemmo uno per quantificare laumento della ventilazione che la presenza del foro longitudine dava attraverso unanalisi aerodinamica. Ci accorgemmo così che esistevano selle con design più aerodinamico di altre. Da allora lanalisi fluidodinamica nei nuovi progetti fu un passaggio obbligato per noi … Oggi possiamo avvalerci di tecnologie  e software che ci permette già in fase progettuale di verificare anche la bontà aerodinamica del nuovo prodotto». (continua)