Должно быть, определенной категории творческих людей весьма неприятно слышать ироническую поговорку – «подумаешь, изобрел велосипед» . Да, это средство передвижения принципиально за полтора века не изменилось, использует передачу мускульной силы человека на колесо.
Но почему так, к примеру, не говорят об автомобилях? Ведь и в этом случае принципиальная схема приведения в движение не меняется, работа новаторов направлена на совершенствование тягового двигателя, подвески, удобства управления, комфортности салона, повешение уровня безопасности и т.п.
Многие будут, наверное, удивлены, но, оказывается, немало креативных инженеров, конструкторов, дизайнеров и просто неравнодушных к велосипеду людей постоянно ищут новые решения по совершенствованию двухколесных машин, работая в тех же направлениях. И изобретений на «велосипедном фронте» очень много, причем иногда они просто поражают своей смелостью и неожиданностью.
Цепной привод становится неактуальным?
Первые велосипеды приводились в действие педалями, размещенными непосредственно на оси колеса, затем был сделан большой шаг вперед – внедрена цепная передача крутящего момента. Со временем она совершенствовалась, появилась возможность регулировки прикладываемого усилия – переключения скоростей.
Казалось бы, что еще надо, система прошла испытание временем, проста и надёжна. Но конструкторы и изобретатели не успокаиваются.
Несколько лет назад группа венгерских инженеров представила в итальянской Падуе принципиально новый вид передачи усилия с педалей на ведущее колесо. Системе дано название Stringdrive , она чем-то напоминает ременную передачу, но это лишь внешнее сходство.
При вращении педалей усилия с них передаются на фигурные рычаги, которые совершают качательные движения. На рычагах размещены каретки с двумя шкивами. Каретки могут перемещаться вверх-вниз по зубчатой планке при переключении скоростей.
С обеих сторон ведущего заднего колеса установлены подпружиненные муфты, на каждый из которых намотаны и жестко закреплены тросики, который далее проходят через шкивы на рычагах педалей и жестко крепится к раме велосипеда.
Принцип действия таков. При движении педали вперед тросики натягиваются, раскручивая муфту на ведущем колесе, которая и передает ему вращательное движение. При обратном ходе педали муфта, под действием пружины, возвращается в исходное положение, вновь закручивая тросики на свои шкивы. Попеременное действие левой и правой педалей обеспечивает ровное поступательное движение велосипеда.
Перемещение кареток по зубчатой линейке рычага обеспечивает выбор передачи крутящего момента – всего на этой модели велосипеда Stringbike 19 «скоростей».
Интересно, что переключение их можно осуществлять как в движении, так и во время остановки. Кстати, есть возможность не только синхронного изменения передачи на обе стороны рамы, но и подстройки каждой педали индивидуально – это может быть актуальным для людей, у которых, в силу анатомических особенностей, заметна разница в развитии нижних конечностей.
Отличает такой велосипед и симметричность конструкции, что повышает его устойчивость и маневренность. Испытания показали, что машина обладает отменной плавностью хода, после которого становится даже несколько неудобно ездить на велосипеде, собранном по классической схеме.
Еще одно значимое преимущество – полимерные тросики, в отличие от цепи, не нуждаются в смазке, чистке, не боятся песка и воды, а их ходовой ресурс выше, чем у цепной передачи, в 2–3 раза .
Есть и еще несколько очень оригинальных разработок передачи усилия на колесо. Например, немецкие и японские конструкторы усовершенствовали карданную передачу, которая уже применялась иногда и ранее.
Новшество в том, что они снабдили ее автоматической компьютеризированной коробкой передач, которая сама выбирает оптимальный режим движения в зависимости от рельефа трассы и дорожной обстановки. Кроме того, эти новинки фирм Yamaha и Mercedes оснащены «умными» системами освещения и сигнализации, самостоятельно включающимися при снижении общей освещенности.
Можно ли изменить раму?
Группа американских конструкторов пришла к выводу, что классическая треугольная схема рамы в ряде велосипедов – излишество, утяжеляющее общий вес машины.
В самом деле, труба, идущая от педалей к рулевой муфте, имеет постоянное напряжение лишь на разрыв , так почему бы не заменить ее прочным тросом?
Мало того что конструкция велосипеда значительно облегчается. Использование пружинного демпфера в передней части стального нержавеющего тросика и шарнирного соединения горизонтальной трубы рамы с вертикальной позволяют амортизировать удары , принимаемые передним колесом, при этом общая прочность конструкции ничуть не страдает.
Такой велосипед легко складывается практически пополам и упаковывается в чехол – очередной плюс при его хранении или транспортировке.
Но и это еще не все. Испытания показали значительное повышение КПД подобного велосипеда.
Пружина, установленная в передней части троса имеет способность аккумулировать энергию , которая ранее тратилась впустую в «мертвой» части такта вращения педалей, и даже энергию ударов, пришедшихся на переднее колесо.
Растягиваясь, тросик с пружиной несколько увеличивают колесную базу велосипеда, а сокращаясь – придают ему дополнительное поступательное усилие.
Не боимся упасть!
Движущийся велосипед сохраняет устойчивость по ряду причин, в том числе и из-за того, что вращающиеся колеса имеют гироскопические свойства – способность сохранять ориентацию своей оси в пространстве.
Но начинающему велосипедисту этого не объяснить, для него главное – преодолеть свой первоначальный страх падения – дальше все придет. Как помочь новичку, неважно, ребенок это, или взрослый, который по каким-либо причинам не освоил этой науке в детстве?
Выход один – предоставить ему двухколесный велосипед с еще большей устойчивостью, подарить несколько секунд уверенности, в течение которых он сможет удержаться или беспроблемно остановиться.
Решение напрашивается само собой – усилить гироскопическое действие колеса . Именно этим путем пошли некоторые конструкторы при создании велосипедов повышенной безопасности.
Один из вариантов – установка на одной оси с передним колесом, внутри спиц, дополнительного маховика – гироскопа
.
Он раскручивается вместе с колесом при начале движения, но так как обладает большой массой и, стало быть, инерционностью, продолжает вращаться даже при значительном снижении скорости велосипеда, обеспечивая ему вертикальную устойчивость.
Воплотить такую идею в жизнь удалось группе студентов Дартмутского колледжа , они назвали свою разработку GyroBike . Кстати, их конструкция была лицензирована и вошла в серийное производство, а наименование первой модели стало брендом созданной ими впоследствии компании «GyroBike» .
Даже первичные испытания показали, что начинающие велосипедисты овладевают навыками езды на таких машинах значительно быстрее. Кроме того, подобные велосипеды – просто находка для людей с некоторыми ограниченными способностями, имеющих нарушения в опорно-двигательном аппарате.
Один лишь недостаток – гироскоп начинает вращаться только при движении велосипеда. А можно ли его раскрутить заранее, например, для самых маленьких ездоков, только осваивающих первые метры? Конечно, можно, для этого созданы колеса Gyrowheel со встроенным электрическим гироскопом.
Первой продукцией были 12-дюймовые колеса для детских велосипедов . Их компоновка обеспечивает размещение электродвигателя, аккумуляторов и массивного маховика-гироскопа. Электропривод дает возможность запуска системы стабилизации до начала движения, а значительное увеличение угловой скорости вращения гироскопа существенно увеличивает устойчивость велосипеда.
Успех первых моделей был столь заметен, что было принято решение о выпуске 16-дюймовых колес , и даже колес для стандартных «взрослых» велосипедов. Кроме того, в планах компании – кооперация усилий с производителями байков с целью выпуска фирменной модели велосипеда повышенной безопасности.
Некоторые разработчики создают даже электрические велосипеды , у которых необходимая энергия поступает с солнечных батарей, встроенных в колеса.
А если не менять принципиально конструкцию велосипеда, а придать ускорению самому ездоку? Таким путем пошли разработчики ранцевых двигателей.
Если честно, идея эта рассматривалась уже давно, энтузиастами неоднократно изготавливались самодельные устройства. Но несколько лет назад американская компания PacificWind выпустила на рынок модельный ряд ранцевых винтовых двигателей, разработанных специально для движения на велосипеде.
Идея понравилась, кстати, и любителям роликовых коньков, лыжникам, скейтбордистам.
Ранец невелик по размеру, не отличается большой шумностью, но, вместе с тем, в него заложена мощность в полторы лошадиных силы. Это дает возможность велосипедисту, без использования педалей, разгоняться до скорости более 50 км/час . Винт, в целях безопасности, имеет ограждение, оббитое мягким материалом.
Двигатель имеет интересный принцип управления – гибкий тросик соединён со специальной перчаткой, и велосипедист выбирает нужные режимы работы привода буквально «мановением пальцев».
Система очень экономична – в среднем от полутора до двух литров топлива на 100 километров пробега , при этом вес ранца – всего от 5 до 8 килограмм , в зависимости от модели и ее мощности.
Существуют и более «сумасшедшие» идеи – оснащение велосипеда портативными реактивными ускорителями – но это, скорее, лежит в плоскости экспериментального творчества, не предназначенного для повседневного использования.
Рассказ о нескольких разновидностях экстремального спорта, связанного с прыжками с большой высоты:
Это не миф — велосипеды учатся преодолевать водные преграды, позволяют своему владельцу совершать поездки по спокойной воде. И это уже – не только смелые эксперименты, а серийная модель.
Итальянская компания SBK Engineering из города Виджевано освоила выпуск комплекта, который в считанные минуты превращает шоссейный велосипед в самодвижущийся катамаран.
Весь комплект, за исключением нескольких деталей, которые постоянно закреплены на велосипеде, легко умещается в небольшой ранец, весом всего 11 килограмм . Процесс перевода велосипеда из сухопутного в «водоплавающий» занимает 10–15 минут и не требует никаких специальных инструментов.
Привод – винтовой, крепится к переднему колесу, и служит как для придания тягового усилия, так и для управления этим плавучим транспортом.
Велосипедист обычным образом садится в седло, крутит педали и управляет направлением движения, как и на суше – с помощью руля .
Вращение передается с педалей на заднее колесо, а с него, через гибкий тросик - уже на сам привод. Кстати, этот же тросик используется и в процессе сборки, для передачи усилия на насос для накачки двух входящих в комплект поплавков: достаточно сесть на велосипед, как на велотренажер, и, вращая педали, быстро накачать оба поплавка.
Грузоподъемность получающегося катамарана – до 125 килограммов , и при этом он может развивать скорость до 10 км/час – для воды это очень неплохой показатель.
Неугомонные конструктора и дизайнеры не прекращают своей деятельности по изобретению новых велосипедов. Теряешься в догадках – какие еще усовершенствования у них в разработке? Но то, что новаторские идеи у них есть и будут – в этом сомнений нет никаких.
Вы хотите заняться самостоятельным обслуживанием вашего велосипеда, но опасаетесь, что ваш подход "могу сделать" превратится в "Ой, черт, что я наделал"? Прочитайте основные 10 вещей, которые следует избегать при обслуживании вашего велосипеда от Джорджа Рамелкампа (George Ramelkamp) и постарайтесь избегать ошибок.
Необходимые инструменты:
- Спицевой ключ.
- Смазка, масло.
- Шестигранные ключи на 3, 4, 5 мм.
- Выжимка цепи и инструмент для измерения износа цепи.
- Насос, манометр.
- Динамометрический ключ.
- Ключ для педалей.
1. Чрезмерное закручивание.
Не перетягивайте хрупкие болты. В наше время, в эпоху легких карбоновых компонентов и крохотных титановых болтов с головкой под ключ 5мм, очень полезно учитывать чувствительность при затягивании болтов и гаек. Рассмотрите возможность приобретения хороших ключей с регулировкой момента затягивания с подходящими головками для ключей torx и торцевых шестигранных ключей, момент 10Нм небольшой, а 5Нм еще меньше, и такие крутящие моменты в настоящее время являются рекомендованными для подседельного штыря, рулевой колонки и зажимов руля. Всегда предварительно смазывайте резьбу и основание болта, включая обе стороны шайб. В конструкциях с двумя болтами, накручивайте их понемногу поочередно, удерживая инструмент пальцами. Используйте инструмент с короткой ручкой и никогда не удлиняйте ее, а также не хватайте торцевой ключ всей ладонью и не упирайтесь изо всех сил, иначе обязательно что-нибудь сломаете.
2. Неопытный механик.
Узнайте, как правильно регулировать рулевую колонку и разберитесь, как она работает. Во-первых, никогда не затягивайте верхнюю крышку без ослабления болтов выноса руля, потому что вы просто сломаете крышку и гайку-паук или клин-расширитель, находящийся внутри штока вилки. В самом крайнем случае, клин выйдет из рулевой колонки и дальнейшие регулировки будут невозможны. Если это произошло, установите клин обратно ниже на 2 см. Далее, убедитесь, что вынос руля выступает сверху или прокладочная шайба выступает примерно на 5мм над краем выноса. Установите крышку сверху и затяните регулировочный болт, как показано на фото, но не хватайте ключ как неандерталец. В подшипниках не должно быть люфта, но вращение должно быть свободным. Прочитайте снова шаг 1 про затягивание выноса руля.
3. Сложности натяжения спиц.
Не пытайтесь выправить ваше колесо лишь затягивая спицы. Распространенная ошибка - это выравнивать колесо, без понимания всего процесса и последствий ваших действий. Конечно, единственный способ научиться - это попробовать самому, поэтому, практика необходима, но только после подкрепления достаточным количеством теоретической информации. Первым пунктом, нужно постараться убрать все боковые биения. Один поворот ниппеля спицы на стороне без цепи дает двукратный эффект в поперечном направлении, по сравнению с одним поворотом ниппеля спицы на стороне с цепью. Поэтому, чтобы не увеличить чрезмерно натяжение спиц, при поперечной регулировке делайте небольшое натяжение с одной стороны и одновременно небольшое ослабление с другой. Если вы сомнете грани на ниппеле, значит вы затянули спицу слишком сильно.
4. Предельная точка.
Не игнорируйте предельную степень износа ободов, если вы используете ободные тормоза. Последствия могут быть в прямом смысле смертельными. Многие производители ободов предоставляют какие-либо индикаторы износа - неглубокая канавка, идущая по периметру тормозной поверхности или небольшие неглубокие отверстия, просверленные в ключевых местах, обычно отмеченные ярлыком. Найдите эти маркеры и проверяйте их регулярно. Когда они станут незаметны, нужно заменить обод. Другой индикатор износа - явно заметная впадина на тормозной поверхности. Если нет индикаторов износа, измерьте толщину стенок с помощью спиц и штангенциркуля, расположите короткие обрезки спиц толщиной 2мм с обоих сторон одной стенки обода и измерьте толщину стенки со спицами штангенциркулем. Общая толщина 5мм означает, что у вас стенки толщиной 1мм. Если меньше 1мм, обод нужно заменить.
5. Берегите суставы пальцев.
Не работайте в спешке и избегайте травм в процессе работы. Когда затягиваете или ослабляете какую-нибудь тугую резьбу, посмотрите, куда направлены ваши руки и обо что могут удариться суставы ваших пальцев, если инструмент сорвется или резьба внезапно ослабнет. Если работаете с болтами шатуна или педалями, как показано на фото, всегда сначала устанавливайте цепь на большую звездочку, чтобы она покрывала зубья, которые могут нанести серьезные травмы, если удариться по ним со всей силы. Одевайте защитные перчатки или просто используйте ваши перчатки для езды во время ослабления тугих резьбовых соединений. Никогда не торопитесь. Постарайтесь встать таким образом, чтобы вы всегда тянули к себе руками, вместо того, чтобы толкать всем телом, так вы получите больший контроль, если резьба внезапно ослабнет.
6. Заклинивший подседельный штырь.
Не оставляйте без внимания ваш подседельный штырь в велосипеде навсегда (навсегда это на три-шесть месяцев). Приржавевший подседельный штырь сделает невозможным изменение высоты сиденья и продажу вашего байка без дорогостоящего ремонта. Даже если вы смазывали его, со временем смазка разрушается и происходит ее окисление, кроме того практически невозможно предотвратить попадание влаги внутрь рамы. Не только металлический штырь может приржаветь к раме, карбоновый тоже может заклинить со временем, даже если оба и рама и штырь карбоновые. Металлические штыри нужно смазывать солидной порцией смазки или специальной смеси Copaslip на участках, которые находятся в контакте с рамой, но предварительно их нужно очистить и убрать пыль, песок, грязь. С карбоновыми штырями нужно использовать специальные составы, такие как Finish Line или Pace.
7. Прикипание резьбы педалей.
Не накручивайте педали на сухую резьбу и слишком туго. Установка педалей без смазки - это прямой способ устроить себе трудности в дальнейшем, когда нужно будет их открутить. Если вы перетяните их, то скорее всего это закончится визитом в мастерскую, где вы оставите £20 или больше за работу, потому что шатун придется снять и закрепить в тисках, чтобы жестко захватить педаль. Вдобавок, когда начнется коррозия резьбы педали и педаль прочно прикипит к шатуну в месте резьбового соединения, резьба станет хрупкой и раскрошится при откручивании. Итак, при установке педалей нужно использовать достаточное количество смазки, защитную шайбу, если она нужна (если на оси педали есть только плоские грани под ключ без защитной кромки, примыкающей к шатуну) и затягивать жестко, но не перетягивать (30Нм или около 25фунтов/фут).
8. Давление в шинах.
Проверяйте давление в шинах. Езда на спущенных колесах может открыть ящик пандоры, причинить множество неудобств, а также ослабить ваш боевой дух и уменьшить скорость. Всегда проверяйте ваши шины перед выездом, некоторые камеры с тонкими стенками могут терять от 5 до 20 пси в день. Проверяйте давление либо сильно надавливая пальцем на верх шины либо щелкнув пальцем по ней. Шина должна издать глухой барабанный звук и на ощупь будет достаточно твердой, если давление правильное. Используйте хороший напольный насос с точным манометром, чтобы накачивать шины до нужного давления, затем научитесь определять на ощупь, когда вы достигли нужного давления, это нужно в тех случаях, когда вы будете пользоваться ручным насосом где-нибудь в дороге.
9. Гиблое дело.
Не ездите с незакрепленными колесами. Зафиксируйте ваши быстросъемные зажимы на осях прежде, чем отправляться в поездку - это предотвратит травму. Частая ошибка относиться к эксцентриковому зажиму на оси, как к обычной гайке, которую закручивают за ручку. Еще сильнее запутывает ситуацию то, что такой метод используется с эксцентриками DT и некоторыми типами противоугонных систем. На самом деле простое закручивание оси за ручку можно использовать лишь с данными конкретными производителями. Со всеми другими необходимым является воздействие кулачка QR-зажима при прижимании ручки на уже закрученной оси, только такой способ крепко зажимает ось и наилучшим образом удерживает колесо от самопроизвольного откручивания с велосипеда при экстремальных нагрузках. Отрегулируйте гайку оси эксцентрика, чтобы ручка эксцентрика могла проходить через верхнюю мертвую точку и жестко фиксировалась в закрытом положении.
10. Состояние цепи.
Не ездите с плохо установленной цепью. Многие производители велосипедов и обычные механики могут повредить цепь во время установки и оставить ее работать, надеясь, что все будет в порядке при "обычной эксплуатации". Такие надежды беспочвенны, так как в большинстве случаев цепь подвергается нагрузкам совсем не нормальным в течение ее короткой жизни. Действуйте в предположении, что любой дефект, вроде показанного на фото, всегда ведет к катастрофической ситуации и возможно к травме. Такое звено нужно либо заменить, либо воспользоваться универсальным соединительным звеном, они доступны для большинства цепей. Кроме того, не забывайте про изнашивание цепи. Оно может привести к раннему и неравномерному износу звездочек, поэтому периодически измеряйте износ цепи или заменяйте ее примерно каждые 2.400 км.
January 22nd, 2018
Мы с вами некоторое время назад решали интересную задачку - . А теперь вам еще один вопрос - почему велосипед не падает?
Казалось бы, ничего сложного. Во-первых — эффект кастора , во-вторых — гироскопический эффект вращений колес. Однако американскому инженеру Энди Руина удалось создать велосипед, в котором эффекты и того, и другого механизма нивелированы. При всем при этом велосипед теряет равновесие не быстрее, чем простой велик. Отсюда вывод: оба эффекта, и кастора, и гироскопа играют важную роль в уравновешивании баланса снаряда, но не являются определяющими. Почему же все-таки не падает велосипед?
Давайте разбираться …
Для начала немного подробнее об опытах Эни Руина.
Считается, что в сохранении баланса велосипеда важнейшую роль играют два механизма. Первый — автоматическое подруливание: если велосипед наклоняется в какую-то сторону, переднее колесо само поворачивается туда же; начинает поворачивать весь велосипед, и центробежная сила возвращает колесо в начальное положение. Оно также возвращается и при езде по прямой, после случайного отклонения в сторону. Такое подруливание связано с конструкцией передней вилки, оси вращения руля: если мысленно продолжить ее вниз, то она пересечется с поверхностью земли перед точкой, в которой ее касается само колесо — между ними появляется угол (кастор), оказывающий стабилизирующий эффект и при возникновении направленных в сторону сил колесо стремится вернуться в исходное положение. Второй механизм связывают с гироскопическим моментом вращающихся колес.
Все довольно просто — однако американский инженер Энди Руина (Andy Ruina) с коллегами взялись опровергнуть оба утверждения. Они сконструировали велосипед, в котором эффекты и того, и другого механизма нивелированы. В отличие от всех «настоящих» велосипедов, у этого переднее колесо касается опоры перед точкой пересечения с нею оси передней вилки, что «отменяет» действие кастора. А кроме того, и переднее, и заднее колеса связаны с двумя другими, вращающимися в обратную сторону и тем самым обнуляющими гироскопический эффект (хотя данное утверждение многими оспаривается и считается в корне не верным, но )
Конечно, внешне вся эта машинка напоминает скорее какой-нибудь кастом-байк (читайте о них: «Не спеша «) или даже самокат, а не традиционный велосипед: колеса маленькие, седла нет… Но тем не менее, конструкционно это, все-таки, велосипед, с которым можно экспериментировать. Взять и подтолкнуть — и посмотреть, как быстро он упадет на бок! Как ни удивительно — не так уж и быстро; по сути, равновесие он держит не хуже обычного велосипеда, он даже демонстрирует то же автоматическое подруливание.
По результатам эксперимента авторы делают однозначный вывод: оба эффекта — и кастора, и гироскопа — играют важную роль в сохранении баланса едущего велосипеда, но оба они не являются критически важными для него. Заметим, что конструкции велосипедов без гироскопического момента уже тестировались ранее, но опровержение важнейшей роли кастора в сохранении баланса велосипеда проделано впервые, и весьма наглядно.
Так отчего же велосипед не падает?
Для того, чтобы двухколесный велосипед не упал, нужно постоянно поддерживать равновесие. Поскольку площадь опоры велосипеда очень мала (в случае двухколесного велосипеда это всего лишь прямая, проведённая через две точки, в которых колеса касаются земли), такой велосипед может находиться только в динамическом равновесии. Это достигается с помощью подруливания: если велосипед наклоняется, велосипедист отклоняет руль в ту же сторону. В результате велосипед начинает поворачивать и центробежная сила возвращает велосипед в вертикальное положение. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому двухколесный велосипед не может ехать строго прямо; если руль закрепить, велосипед обязательно упадёт. Чем выше скорость, тем больше центробежная сила и тем меньше нужно отклонять руль, чтобы поддерживать равновесие.
При повороте нужно наклонить велосипед в сторону поворота так, чтобы сумма силы тяжести и центробежной силы проходила через линию опоры. В противном случае центробежная сила опрокинет велосипед в противоположную сторону. Как и при движении по прямой, идеально сохранять такой наклон невозможно, и подруливание осуществляется точно так же, только положение динамического равновесия смещается с учётом возникшей центробежной силы. Конструкция рулевого управления велосипеда облегчает поддержание равновесия. Ось вращения руля расположена не вертикально, а наклонена назад. Кроме того, она проходит ниже оси вращения переднего колеса и впереди той точки, где колесо касается земли.
Благодаря такой конструкции достигаются две цели:
При случайном отклонении переднего колеса от нейтрального положения возникает момент силы трения относительно рулевой оси, который возвращает колесо обратно в нейтральное положение.
Если наклонить велосипед, возникает момент силы, поворачивающий переднее колесо в сторону наклона. Этот момент вызван силой реакции опоры. Она приложена к точке, в которой колесо касается земли и направлена вверх. Из-за того, что рулевая ось не проходит через эту точку, при наклоне велосипеда сила реакции опоры смещается относительно рулевой оси.
Таким образом, осуществляется автоматическое подруливание, помогающее поддерживать равновесие. Если велосипед случайно наклоняется, то переднее колесо поворачивается в ту же сторону, велосипед начинает поворачивать, центробежная сила возвращает его в вертикальное положение, а сила трения возвращает переднее колесо обратно в нейтральное положение. Благодаря этому, можно ехать на велосипеде «без рук». Велосипед сам поддерживает равновесие. Сместив центр тяжести в сторону, можно поддерживать постоянный наклон велосипеда и выполнить поворот.
Можно заметить, что способность велосипеда самостоятельно сохранять динамическое равновесие зависит от конструкции рулевой вилки. Определяющим является плечо реакции опоры колеса, то есть длина перпендикуляра, опущенного из точки касания колеса земли на ось вращения вилки; или, что эквивалентно, но проще измерить - расстояние от точки касания колеса до точки пересечения оси вращения вилки с землёй. Таким образом, для одного и того же колеса возникающий момент будет тем выше, чем больше наклон оси вращения вилки. Однако для достижения оптимальных динамических характеристик нужен не максимальный момент, а строго определенный: если слишком малый момент приведёт к трудности удержания равновесия, то слишком большой - к колебательной неустойчивости, в частности - «шимми». Поэтому положение оси колеса относительно оси вилки тщательно выбирается при проектировании; многие велосипедные вилки имеют изгиб или просто смещение оси колеса вперёд для снижения избыточного компенсирующего момента.
Распространённое мнение о существенном влиянии гироскопического момента вращающихся колёс на поддержание равновесия является неправильным. На высоких скоростях (начиная примерно с 30 км/час) переднее колесо может испытывать т. н. скоростные виляния (speed wobbles), или «шимми» - явление, хорошо известное в авиации. При этом явлении колесо самопроизвольно виляет вправо и влево. Скоростные виляния наиболее опасны при езде «без рук» (то есть когда велосипедист едет, не держась за руль). Причина скоростных виляний - не в плохой сборке или слабом креплении переднего колеса, они вызваны резонансом. Скоростные виляния легко погасить, снизив скорость или изменив позу, но если этого не сделать, они могут быть смертельно опасными.
Даже если отбросить влияние велосипедиста на устойчивость, то во время езды велосипед гораздо устойчивей, чем во время остановки. Управляться он может также по-разному, и не только поворотом руля . Если вспомнить езду «без рук», то становится понятно, что факторов, обеспечивающих устойчивость велосипеда, несколько. Рассмотрим главные. Но прежде, еще одно короткое замечание: у велосипеда существуют две устойчивости и одна управляемость. Первая устойчивость — это вертикальная, вторая — продольная, или курсовая устойчивость, а управляемость — только продольная (курсовая). Само собой, чем лучше продольная устойчивость, тем хуже управляемость, и наоборот. Сложность заключается во взаимосвязи этих трех важных параметров. Один влияет на другой, другой на третий и рассказать, положим, о вертикальной устойчивости, не упоминая продольную, затруднительно. Но в любом случае, каждому практикующему велосипедисту важно сохранить равновесие, или баланс и катить в правильном направлении.
Равновесию на малой скорости или даже стоя на месте, как лихо демонстрируют некоторые умельцы, помогает геометрия вилки и рулевой колонки. Поворачивая руль, мы сдвигаем центральную линию велосипеда, проходящую через точки контакта с поверхностью переднего и заднего колес. Так мы подстраиваем ее под слегка сдвинувшийся в сторону центр тяжести велосипедиста и его верного двухколесного коня. Балансирование на месте всем хорошо известно и знакомо — это сюрпляс.
Представим себе обычный случай: велосипедист поворачивает со скоростью v по кругу с радиусом R. Для сохранения равновесия велосипедист должен наклониться на угол α от вертикали или, что тоже самое, на угол φ=90° - α от горизонтали, чтобы компенсировать центробежную силу (смотрите рисунок выше). Условия равенства сил приводят к известной еще со школы элементарной формуле ctg α=(v 2 /gR)=tgφ≤μ (1), где μ — максимально возможный в данный момент коэффициент сцепления шины с дорогой. Для реальной оценки его надо уменьшать на 20 — 25% по сравнению с многочисленными табличными значениями, g — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек. Велосипедист поворачивает благодаря силам трения между дорогой и передним колесом. Если дорога скользкая или покрыта льдом, то контролируемый поворот становится затруднительным или невозможным. Вместо поворота может произойти занос переднего колеса, потеря равновесия и падение.
Пусть теперь велосипедист, спокойно катясь по прямой, ровной и гладкой дороге и любуясь проплывающим мимо пейзажем, случайно отклонился от вертикали на небольшой угол α l . Чтобы не упасть, велосипедист старается повернуть руль в сторону наклона велосипеда на угол β. Спрашивается, на какой угол надо повернуть руль, дабы не упасть? Для ответа достаточно посмотреть на рисунок выше и вспомнить любимую теорему синусов G=2R 2 sinβ (2), где G — расстояние между осями колес (база велосипеда), R 2 — радиус, по которому начинает двигаться велосипед после поворота переднего колеса. Он должен быть меньше, чем радиус, по которому спокойно и уверенно поворачивает велосипедист, отклонившись от вертикали на угол α l , согласно формуле (1). Иначе выправить равновесие не удастся. Теперь подставим формулу (2) в формулу (1). И получим: sin β=(gGtgαl/2v 2) (3). Эта очень простая формула может рассказать много полезного.
Первое. Велосипедисту, катящемуся со скоростью v и отклонившемуся от вертикали на угол α l , нужно повернуть руль на угол больший или равный углу β, который легко подсчитать по формуле (3).
Второе. Чем больше скорость велосипедиста, тем на меньший угол надо повернуть руль и для восстановления равновесия и для прохождения виража. Из этого следует, что велосипедом намного легче управлять на высокой скорости, чем на маленькой. И это хорошо известно всем, кто садился на велосипед.
Третье. Чем больше база велосипеда — G, тем на больший угол надо поворачивать руль, дабы восстановить равновесие или вписаться в поворот. И так же интуитивно ясно, что по узким, лесным извилистым дорожкам легче катить на велосипеде с малой базой.
Четвертое. Навык правильного поворота руля быстро становится автоматическим, подсознательным, и многие велосипедисты не подозревают, что даже при беззаботной езде по прямой им нужно постоянно поворачивать руль. Достаточно посмотреть на след, оставленный колесами велосипеда. Легко увидеть, что относительно прямая колея, оставленная задним колесом, всё время пересекается извилистым следом переднего. А это значит, что переднее колесо во время движения постоянно поворачивает из стороны в сторону, велосипед все время «въезжает» под регулярно падающего велосипедиста и, благодаря этому, сохраняет равновесие.
И, наконец, пятое. Если руль не поворачивается, если рулевая колонка, положим, по каким-то причинам заклинена, ездить практически нельзя (в современном понимании этого слова). Двухколесные самокаты начала XIX века, не имевшие рулевого управления, могли катить только по прямой.
И это приводит нас к любопытной аналогии между сохранением равновесия на велосипеде и удержанием швабры, бильярдного кия или авторучки («Паркер» с золотым пером, например) на раскрытой ладони. Действительно, как удержать кий? Сначала он стоит на ладони вертикально, а затем начинает отклоняться, и ладонь быстро перемещается в сторону наклона. Опора кия смещается, и он начинает наклоняться в другую сторону. Ладонь снова перемещается, и такое балансирование может длиться весьма долго.
То же самое делает и велосипедист. Но возникает естественный вопрос: чем проще балансировать — шваброй или авторучкой? Ответ не вполне очевиден, но, твердо освоив школьный курс на «хорошо», получить правильный результат несложно. Прежде всего, на что похожи стоящая швабра, авторучка и катящийся велосипед? Правильно! На перевернутый физический маятник. Вместо точки подвеса есть точка опоры. И такие перевернутые маятники всем хорошо знакомы — например, механический метроном, которым задают ритм при изучении музыки. Чем выше поднимают грузик на планке, тем больше период колебаний, и тем медленнее качается маятник метронома. А если грузик опустить вниз, к точке опоры, то период колебаний уменьшится, и маятник быстро-быстро зачастит.
С некоторыми оговорками и при малых отклонениях от вертикали его можно рассмотреть как математический маятник и написать крайне простую формулу для периода колебаний. T≈2π√l/g, где l — расстояние от точки опоры до центра масс (ЦМ). Время отклонения от вертикали на малый угол α1 равно: t=T/4≈(π/2)√l/g. Оно не зависит от массы швабры и «откормленности» велосипедиста. Прикинем: швабра имеет l=1м, 1=1,6*0,32=0,5 с. У авторучки же l=0,1 м, t= 1,6*0,1=0,16 с. А высокий велосипед — l=1,2 метра, t= 1,6*0,35=0,56 с. Результат прост и нагляден.
Точно так ведет себя и любой предмет: чем он выше, чем больше расстояние от точки опоры до центра масс (центра тяжести), тем медленнее он отклоняется от вертикали на малый угол, и тем легче им балансировать или удерживать на нем равновесие. И тут вне конкуренции велосипед «Паук», у которого центр масс располагался на высоте около двух метров. Но падать с такой высоты было больно и опасно, и «Пауки» не выжили. Поэтому намозолившее глаза выражение «низкий устойчивый силуэт» справедливо только для трех или четырех колесных экипажей. Если так говорят о двухколесных велосипедах или мотоциклах, то это нонсенс и техническая безграмотность.
| 1. Рама | 11. Покрышка |
21. Система |
| 2. Рулевая колонка |
12. Обод |
22. Цепь |
|
3. Вынос |
13. Спицы |
23. Амортизатор задней вилки |
|
4. Ручки-грипсы |
14. Тормозной диск |
24. Вилка задняя |
|
5. Рога |
15. Передняя втулка (ось) |
25. Седло |
|
6. Тормозные ручки |
16. Тормозной суппорт |
26. Подседельный штырь (глагол) |
|
7. Манетки |
17. Шатун |
27. Задний переключатель |
|
8. Тросики |
18. Педали |
28. Кассета (трещётка) |
|
9. Крыло |
19. Передний переключатель |
29. Суппорт заднего тормоза |
|
10. Вилка передняя |
20. Каретка |
30. Задний дисковый тормоз |
|
31. Петух |
Рама велосипеда является основной несущей конструкцией в велосипеде. Есть несколько ключевых критериев, по которым классифицируются рамы: материал, тип подвески и предназначение. Большинство современных велосипедных рам изготавливается из сплавов алюминия (Al 6061, Al 7005, Al U6), стальных сплавов (HiTen, Cromo, Cr-Mo) и карбона. Благодаря использованию алюминия, конструкция получается прочной и достаточно легкой. Рамы из стали несколько прочнее аналогов из алюминия, но значительно проигрывают им в весе. Производство стальных рам дешевле и менее трудоемко по сравнению с изготовлением рам из алюминия. Производство карбоновых рам высокотехнологично и дорого. Основным преимуществом карбона является низкий вес при той же прочности, а основной недостаток - его дороговизна. Велосипедные рамы следует поделить на две большие категории: с активной и с пассивной амортизацией заднего колеса.
Под пассивной амортизацией подразумевается отсутствие отдельных узлов или шарниров, рассчитанных на срабатывание под нагрузкой. Таким образом, пассивная амортизация происходит за счет естественной гибкости материала, из которого изготовлена рама. Велосипеды, оснащённые рамой с пассивной амортизацией, называют «хардтэйлами» (от англ. «жесткий хвост»).
Рамы с активной амортизацией, т. е. имеющие какие-либо подвижные элементы, шарниры или системы шарниров в своей конструкции, принято называть «подвесами». Велосипеды, оснащённые рамой с активной амортизацией называют «двухподвесами» .
Универсальные крепления на раме используются, чтобы закрепить на раме насос, флягу для воды и другие аксессуары. На "продвинутых" рамах предусмотрены разъёмы для крепления дисковых тормозов.
Петух - это специальный металлический кронштейн, на который крепится задний переключатель. На "продвинутых" рамах петух обязательно съемный.
Рулевая колонка соединяет раму велосипеда с вилкой и позволяет вилке свободно вращаться. Рулевая колонка состоит из 2 чашек, устанавливающихся непосредственно в раму, подшипников и фиксирующих колец, устанавливаемых на шток вилки.
Руль велосипеда может быть прямым, выгнутым и шоссейным. На прямой руль иногда устанавливают “рога” - ручки по краям. Широкие рули дают больше контроля над велосипедом и повышают точность управления, но несколько «замедляют» управление. Подъем отвечает за положение райдера. Чем меньше подъем, тем более «агрессивную» позицию принимает велосипедист.
Грипсы
- прорезиненные ручки на руле, которые не дают рукам соскальзывать и несколько смягчают удары от неровностей. Грипсы могут изготавливаться из резины, поролона, гелевых материалов и т.д. Ключевым различием между всеми грипсами, помимо толщины и материала из которого они изготовлены, является тип крепления грипс к рулю. «Лок-он» - грипсы с фиксирующими кольцами на торцах, которые не позволяют грипсе проскальзывать и облегчают установку. А простые грипсы держаться только за счет силы трения. 
Барэнды - заглушки, вставляемые по краям руля, для предотвращения травм. Не следует недооценивать опасность, которую представляют собой торцы руля. Случаи, когда ими повреждали ноги и живот - не редкость.
Вынос руля в большой степени определяет посадку велосипедиста, его расположение относительно рамы. Варьируя подъем и длину выноса можно занять как вертикальную прогулочную, так и скоростную низкую (для меньшего сопротивления) посадку. Существуют модели выносов руля, которые можно отрегулировать "под себя" и "под ситуацию".
Манетки предназначены для переключения передач. Бывают двух видов: триггерные и грипшифты (grip-shift).
В грипшифте переключение осуществляется за счет поворота барабана переключателя вдоль оси руля, благодаря чему можно переключать сразу несколько передач в любую сторону. Недостатком же является несколько меньшая четкость работы, чем у триггерных манеток.
Триггерная манетка - это блок, располагающийся на руле рядом с ручкой, содержащий два рычага. Одним рычагом цепь перемещается в одну сторону, другим - в обратную. После каждого переключения передач, которое происходит достаточно четко, рычаг возвращается строго в то же самое положение, в котором он находился до переключения. Благодаря этому, передачи можно переключать одним пальцем, вообще не отрывая руку от руля, что удобно и актуально на дорогах со сложным рельефом, когда необходимо крепко держать руль. На данный момент, это наиболее распространенный механизм управления переключением передач.
Передний переключатель
обеспечивает переход цепи по звездам системы (педальный узел: шатуны, шестерни, каретка). С помощью системы тросов он подсоединен к манеткам. Отличается надёжностью и неприхотливостью.
Переключатель позволяет поддерживать комфортный темп педалирования вне зависимости от скорости.
Задний переключатель обеспечивает переход цепи на разные звезды кассеты (звёзды на втулке заднего колеса). Задний переключатель подсоединен к манеткам также с помощью тросов, но в отличие от своего переднего собрата, он в силу конструктивных причин более подвержен воздействию воды и грязи, поэтому требует внимания и ухода.
Более дорогие модели переключателей превосходят бюджетные аналоги благодаря высокой скорости переключения, меньшим размерам и весу.
Система тросов передаёт усилие от моноблоков к переключателям скоростей и тормозной системе. В современном велосипеде обычно установлено четыре троса: к заднему и переднему тормозам, к заднему и переднему переключателям скоростей. Существует модели тормозов, где тросы заменены на тонкие гидравлические шланги, в которых находится специальное масло, передающее усилие за счет давления поршня в моноблоках.
Существуют три основных вида систем торможения:
1. Втулочные тормоза
начинают работать тогда, когда велосипедист крутит педали в обратную сторону. Часто применяется в самых обычных дорожных велосипедах без механизмов переключения передач.
Преимущества: высокие грязезащищенность и износостойкость при работе в умеренных условиях. Наиболее дешёвые.
Недостатки: могут быть установлены не на любой велосипед и только на заднее колесо. При длительных торможениях, например при спуске с перевала, возможен перегрев тормоза и его выход из строя. При заметных износах деталей возможны резкие проскоки («прокруты») педалей без появления тормозящего усилия. Для замены изношенных деталей приходится выполнять довольно сложную работу по разборке-сборке втулки заднего колеса.
2. Ободные тормоза
зажимают колодками обод колеса велосипеда и тем самым снижают скорость его вращения. Самые распространённые ободные тормоза имеют конструкцию, называемую V-brake
.
Преимущества: дешевле, легче и более ремонтопригодные чем дисковые.
Недостатки: движение колодок не перпендикулярно ободу, а под углом в 30-40°, что связано с невозможностью размещения шарнира на одной вертикали с тормозной дорожкой обода. Такая ситуация приводит к необходимости частой регулировки тормозных колодок по мере их износа. При попадании грязи на обод снижается их эффективность.
3. Дисковые тормоза обеспечивают торможение за счет сжатия колодками специального тормозного диска, закрепленного на втулке колеса.
Преимущества: дисковые тормоза не боятся восьмерок на ободе, так как закреплены прямо на втулке колеса. Работа в более чистых условиях (грязь меньше попадает на диск, чем на обод) позволяет увеличить срок службы колодок. К тому же, обода не истираются тормозными колодками. Дисковые тормоза практически не требуют настройки, комплекта тормозных колодок хватает на достаточно длительный период.
Недостатки: по сравнению с ободными тормозами дисковые тормоза тяжелее. Стоимость их эксплуатации, не говоря о стоимости самих тормозов, заметно выше, чем у ободных. Ремонтопригодность гидравлических дисковых тормозов невысока.
Для привода тормозного механизма может быть использована как механическая, так и гидравлическая система.
Преимущество гидравлических систем в том, что они дают больше контроля над тормозами по сравнению с механическими системами, которые чаще всего вообще работают по принципу «тормозит - не тормозит».
Колёса велосипеда крепятся к раме через вилки - переднюю и заднюю.
Передняя вилка
бывает двух типов - амортизационная и жесткая. Жесткую вилку чаще ставят на велосипеды, нацеленные на высокую скорость - шоссейные-спортивные, туристические и спортивные трековые модели, а амортизационную вилку, напротив, ставят на горные велосипеды и гибриды, где максимальная скорость не так важна, поскольку амортизатор поглощает не только удары, но и часть энергии от педалирования, а кроме того придаёт конструкции лишний вес. Амортизационные вилки различают по длине хода (от 40 до 300 мм) и типу амортизирующего элемента - воздушные, маслянные и эластомерные.
В эластомерных вилках роль упругого элемента играет стальная пружина, а демпфером служит полимерный стержень, располагающийся внутри нее и направляющие, в которых ходят стойки. Обладают средним весом, недороги. Но зимой консистентная смазка замерзает и вилка становится жесткой. К тому же все недорогие вилки достаточно быстро выходят из строя.
Масляные вилки также работают за счет жесткости пружины, а демпфером служит масло, перетекающее из одной полости в другую через систему клапанов. Могут обладать регулировкой сжатия или и сжатия, и отбоя. Пружинно-масляные вилки наиболее долговечны. Главный недостаток - этот класс вилок обладает наибольшим весом.
Воздушные вилки отличаются от двух предыдущих типов тем, что пружинящим элементом является не стальная пружина, а воздух. Демпфирование осуществляется масляными картриджами. В настоящее время воздушные вилки наиболее легкие. Существуют воздушные вилки высокого давления и низкого. Первые менее чувствительны к перепадам температур, вторые более износостойкие.
Задняя вилка в некоторых моделях велосипедов оборудуется амортизатором. Установить задний амортизатор можно лишь на специальную раму («подвес»), рассчитанную на это. Задний амортизатор также «съедает» часть усилий велосипедиста и добавляет веса велосипеду, но даёт дополнительный комфорт на плохих и очень плохих дорогах. Велосипеды, задним амортизатором называют «двухподвесами».
Система
- совокупность комплекта передних звезд, каретки и шатунов. Обычно система состоит из трех, двух или одной звезды. У шоссейных велосипедов обычно две звезды: на 52 и 32 зуба. У горных велосипедов количество зубцов на звездах обычно 48, 38, 28 или 42, 32, 22. Некоторые системы снабжены пластиковым кольцом, предохраняющим одежду от попадания между зубьями и цепью.
Шатуны
- это две «палки», к которым крепятся педали. При выборе шатунов стоит помнить о том, что у них бывают разные стандарты крепления. Самые распространенные из них: со шлицевым соединением, квадратным соединением или двусоставные. Особенностью двусоставных шатунов является то, что ведущая звезда и ось закреплены и не снимаются с правого шатуна.
Каретка
представляет собой подшипниковый узел, обеспечивающий вращение шатунов с педалями и ведущими звездами относительно рамы велосипеда. Назначение кареточного узла - передавать крутящий момент от педалей к колесу велосипеда с минимальными потерями. Расположение в нижней части рамы, прямо за передним колесом, приводит к постоянному его закидыванию грязью и водой, поэтому подшипники каретки должны быть хорошо защищены от воздействия внешней среды.
Педали
бывают двух принципиально разных типов:
- обычная платформа на которых нога удерживается за счет зацепления за шипы, за счет силы трения
- туклипсы, педали с ремешком для крепления ноги
- контактные педали, требующие специального крепления на велотуфлях
Последние два типа педалей значительно улучшают эффективность педалирования, поскольку усилие передается не только при нажатии на педаль, но и при подъеме ноги. Контактная педаль пристегивается к ноге особым контактом на ботинках. Езда в велотуфлях требует определенного опыта.
Цепь это самое нагруженное механическое устройство в велосипеде. Она постоянно подвержена износу и подлежит постоянному уходу, смазке и своевременной замене.
Кассета (трещётка) - это задний набор звездочек. У горных велосипедов количество зубьев на задних звездах обычно находится в промежутке от 11 до 34. Число зубьев на системе относительно зубьев на кассете называют “передаточным отношением”. На современном велосипеде в кассете может быть от 6 до 10 звёзд. Большее количество звезд дает заметный прирост возможных передаточных отношений, что позволяет выбрать оптимальную передачу для любого уклона дороги, т.е. обеспечивает велосипедисту возможность забраться на очень крутой склон.
Обод колеса.
От обода зависит долговечность колеса в целом и, во многом, скорость велосипеда. Почему колеса должны быть прочными понятно, а почему же они должны быть легкими? При разгоне, силы расходуются на раскрутку колес. И чем дальше от центра вращения находится масса и чем она больше, тем большую работу приходится затрачивать на раскрутку. Особенно заметно когда скорость движения постоянно изменяются на большие значения. Например, в соревнованиях по кросс-кантри. Передвижение по городу тоже имеет достаточно "рваный" ритм, а учитывая качество многих улиц в российских городах, становится понятным и требование к высокой прочности колес.
В основном обода изготавливаются из алюминиевых сплавов. Они значительно легче стальных. При этом прочность дешевых стальных ободов крайне низка, а ободные тормоза работают с ними значительно хуже, чем с алюминиевыми.
Самые простые обода (прогулочные) обычно выполняются одностенными, то есть профиль такого обода похож на букву "U". Более совершенным типом ободов, которые могут иметь меньший вес при большей прочности, являются двухстенные (Double Wall) обода, в которых в серединке "U" добавлена горизонтальная перемычка.
Для горного велосипеда стандартный диаметр колеса 24-26, для шоссейного - 28 дюймов.
Покрышка.
От неё напрямую зависят скорость и устойчивость велосипеда на разных типах дорожного покрытия. Покрышки различают по плотности резины, виду протектора и ширине.
Покрышки без протектора или с маловыраженным рисунком называют “слик”, с чистым верхом, но боковыми шипами - “полуслик” и, наконец, “шиповка” - у которых рабочая поверхность имеет ярко выраженный протектор (покрышки для горных велосипедов).
Первая пара цифр в индексе резины - это диаметр колеса, на которое она рассчитана, вторая пара - ширина покрышки. Например, 26×2,1 - покрышка на колесо 26" шириной 2,1". Чем покрышка шире, тем увереннее она будет держать велосипед в поворотах, но при этом, потеряет в накате. Чем более агрессивный рисунок у протектора, тем на более мягкую поверхность он рассчитан. Для твердых поверхностей следует выбирать резину с менее агрессивным рисунком протектора.
Втулки
– одни из самых важных и, нередко, дорогих узлов велосипеда. Это закрытый от грязи и влаги подшипниковый узел, который обеспечивает вращение колеса, путём передачи усилия через спицы. Втулки подвергаются большим нагрузкам, поскольку на них и приходится вес велосипеда и седока. От их качества весьма существенно зависит накат, что очень важно - ведь велосипедист при езде тратит свои собственные силы. Существует множество видов втулок, рассчитанных на разные нагрузки, разные типы тормозов и разное число спиц.
Самая простая конструкция – у втулки переднего колеса обычного велосипеда. Цилиндрический корпус, по торцам которого располагаются фланцы с отверстиями для крепления спиц. Внутри корпуса находятся ось и подшипниковые узлы, закрытые пыльниками. Устройство задней втулки любого велосипеда заметно сложнее.
Задние втулки многоскоростных велосипедов, могут быть двух видов. Устаревшие резьбовые втулки, где трещетка, т. е. блок звезд вместе с храповым механизмом, навинчивается на втулку или современные – барабанные (Freehub), где храповой механизм является частью втулки, а кассета представляет собой лишь набор звезд.
Спицы являются очень уязвимым элементом велосипеда - помимо условно статической нагрузки от веса байка и велосипедиста, они постоянно подвергаются ударам на дорожных неровностях. Обычно колеса спицуют накрест (”в три креста”) или радиально (”солнышком”). Для горного велосипеда наиболее распространена спицовка 32-мя или 36-ю спицами на 3 “креста”.
Седло
- часть велосипеда, на которой сидит велосипедист. Правильный выбор седла под индивидуальный стиль катания крaйне важен. Шоссейные седла узкие и длинные, седла для горных велосипедов более широкие, а у городских велосипедов они очень широкие, подпружиненные, ориентированные на полностью вертикальную посадку. Существует разделение на мужские и женские сёдла.
Подседельный штырь (глагол)
бывает:
- жесткий (алюминиевая, стальная или углепластиковая трубка с креплением для седла)
- амортизационный (с пружиной)
Комбинация подседельного штыря и сиденья определяет высоту посадки велосипедиста и это серьезно сказывается на управлении. В дисциплинах, где требуется усиленное педалирование, например Кросс Кантри, штыри делаются достаточно длинными, увеличивая высоту посадки. Это позволяет велосипедисту с большим усилием крутить педали. Но высокое седло - это не всегда преимущество, например во фрирайде используются более короткие подседельные штыри, потому что гонщик большую часть трассы проводит не в седле и длинный подседельный штырь мешает ему. При выборе подседельного штыря и седла стоит помнить о двух вещах: о диаметре посадочного отверстия для подседельного штыря в раме и о совместимости стандартов подседельного штыря и самого седла. Двумя самыми популярными стандартами являются «рэйл»
и «пивотал»
. «Рэйл»
подразумевает крепление подседельного штыря к рельсам на седле, а «пивотал»
- две поверхности с резьбой, стягиваемые одним болтом, проходящим сквозь седло.
Подседельный хомут
- зажимает подседельный штырь в раме. Бывает конструктивно выполнен с эксцентриком или на обычным болтом.
Почти все мы в детстве катались на велосипеде, своём или чужом - неважно) Факт в том, что для всех нас велосипед - это что-то изначально существующее, абсолютно простой механизм… А ведь мало кто задумывается об истории велосипеда, о том, что когда-то люди даже мечтать не могли о таком средстве передвижения. Первое доказанное упоминание о изобретении велосипеда относится к 1817 году. Хотя это был ещё не велосипед, а самокат, маленький деревянный двухколёсный самокат, который его создатель, немецкий профессор барон Карл фон Дрез окрестил "машиной для ходьбы".
Существует немало теорий, приписывающих создание велосипеда разным людям, начиная от Леонардо да Винчи и заканчивая неким крепостным крестьянином Артамоновым, получившим за своё изобретение свободу для себя и всей своей семьи, но прямые доказательства либо не были найдены, либо со временем были признаны подделками
Но название это не прижилось, а изобретённый Дрезом самокат стали называть "дрезиной", в честь самого барона)
В Великобритании же название "дрезина" также показалось неблагозвучным и британцы стали называть самокат Дреза "дэнди-хорзом") Но официально своё изобретение Дрез запатентовал лишь в 1818 году, хотя это был лишь первый шаг на пути к созданию велосипеда…
Ещё одно британское название немного переработанной дрезины - хобби-хорз, вошло в употребление с 1818 года
Изобретение оказалось настолько неожиданным и необычным для того времени, что быстро завоевало популярность, и никто даже не думал что-либо менять в этой простейшей конструкции, пока в 1839 году шотландскому кузнецу Киркпатрику Макмиллану не пришла в голову идея добавить к дрезине педали и седло. Правда соединил он педали с задним колесом не посредством привычного для нас цепного механизма, а при помощи обыкновенных шатунов и железных стержней. По сути Макмиллан создал практически современный велосипед, но его изобретение не получило широкого распространения и осталось малоизвестным
Вскоре, в 1845 году англичанином Томпсоном была создана первая надувная шина, оказавшаяся, тем не менее, непрактичной и технологически несовершенной
Следующий "шаг" в истории велосипеда произошёл в 1862 году во Франции в городке Нанси, когда местный мастер по созданию детских колясок Пьер Лалман, ничего не знавший об изобретении Макмиллана, решил прикрутить к переднему колесу дрезины педали. В 1963 году, уже в Париже, Лалман собрал свой первый велосипед
Изобретение француза заинтересовало лионских промышленников братьев Оливье, которые, скооперировавшись в 1864 году с Лалманом и каретным инженером Пьером Мишо, начали массовый выпуск велосипедов, отличавшихся от первоначальной конструкции металлической рамой, которой Мишо предложил заменить непрочный деревянный аналог) Патент на своё изобретение Пьер Лалман получил лишь в 1866 году и по сути это официально сделало его первым создателем велосипеда
В 1867 году английский ниженер Эдвард Каупер разработал первую удачную конструкцию колеса с натянутыми металлическими спицами (до этого спицы были деревянными и, следовательно, непрочными и недолговечными)
В 70х годах кому-то пришло в голову увеличить переднее колесо велосипеда Лалмана и разместить седло практически на нём, заднее же колесо при этом было уменьшено, что сделало и без того глупую конструкцию ещё более неустойчивой
Большое количество травм покупателей мотивировало создателей этого чуда на добавление третьего заднего колеса, иначе на таком велосипеде было слишком опасно ездить, хотя, судя по продажам, в Британии оказалось немало таких смельчаков =)
Такой велосипед стали называть "пенни-фартинг" - второе слово никак не связано с английским глаголом)) Так назывались две британские монеты, размер которых значительно отличался, как и размер колёс нового велосипеда)
Кто-то даже додумался сделать такую вот необычную модель пенни-фартинга)
Цепная передача в конструкции велосипеда появилась в 1878 году, благодаря ещё одному англичанину Лоусону (имени, к сожалению, не знаю). Тогда же был изобретён первый складной велосипед)
Первый велосипед, походивший на привычное нам средство передвижения, появился в 1884 году. Он был оборудован цепной передачей, почти одинаковыми колёсами, а седло располагалось между ними, ближе к заднему колесу. Идея такой безопасной конструкции пришла в голову очередному англичанину - Джону Старли. А назвал он своё творение "Скитальцем" (Rover). И да, именно с этого момента начала существовать фирма Ровер, производившая велосипеды, а затем автомобили вплоть до 15 апреля 2005 года, когда она была признана банкротом
Первые настоящие надувные каучуковые покрышки для велосипеда появились в 1888 году стараниями шотландца Джона Данлопа (знакомая фамилия, неправда ли?)) Именно после изобретения каучуковых шин на велосипедах стало действительно удобно ездить, без постоянных трясок на повсеместном бездорожье (ах да, мы и забыли, что дорог тогда тоже не было=)) В 90е годы XIX столетия велосипеды обрели небывалую популярность, а фирма Данлопа обеспечила себе безбедное существование на долгие годы вперёд - о её популярности можно судить даже по тому, что автомобильные шины Dunlop даже сегодня считаются одними из лучших, а фирма является одной из крупнейших в мире! Ниже - собственно сам Джон Данлоп со своим изобретением =)
Стоит заметить, что хотя велосипеды того времени уже выглядели практически как современные, сделаны они были всё ещё из обычной, подверженной коррозии стали (нержавейку тогда ещё не умели варить), тем более что раму не красили. Поэтому за каждым велосипедом требовался тщательный уход после каждой поездки, а инструкция о том, как это делать (чистка, смазка, промывание бензином или керосином и т.д.), занимала в 1895 году целых 4 страницы)
В 1895 году был изобретён первый лежачий велосипед - лигерад, а в 1914 году компания Пежо начала массовое их производство
В 1898 году появилось ещё одно усовершенствование, без которого просто не представляю как люди ездили раньше, - тормоза)) Первоначально это был педальный тормоз и механизм свободного хода, позволявший не крутить педали, когда велосипед катится. Примерно тогда же появились и ручные тормоза, но популярность они обрели далеко не сразу. Так выглядят современные дисковые гидравлические тормоза
Начало XX столетия ознаменовалось появлением первого механизма переключения скоростей, но он был совсем непрактичным - на заднем колесе располагалось две звёздочки, по одной с каждой стороны) Представьте себе, что для переключения скорости надо было "всего лишь" остановиться, снять цепь, открутить заднее колесо, перевернуть, снова прикрутить и надеть цепь))
Следующим механизмом переключения скоростей стал изобретённый в 1903 году "планетарный механизм". Если кратко, то основывался он на вращении нескольких малых шестерёнок вокруг центральной, "солнечной" шестерни. Более глубже рассматривать планетарный механизм не вижу смысла, скажу только, что на основе него впоследствии был создан автомобильный дифференциал)
Знакомая нам велосипедная система переключения передач появилась только в 1950 году стараниями известного и популярного в то время итальянского велогонщика Туллио Кампаньоло
С этого момента велосипед, в принципе, полностью принял привычный для всех нас облик. После этого изменения были уже некардинальными, в основном касательно более лёгких материалов для рамы (в 1974 году начались массовые продажи велосипедов из титана, в 1975м - из углепластика) и альтернативных механизмов переключения скоростей (например, введение индексной системы переключения передач в начале 90х)
Понятное дело, что популярность велосипедов померкла с появлением автомобилей, первое время велосипедистов считали одной из главных помех на дороге, а в 40х годах в США велосипеды и вовсе считались детскими игрушками, но, как это ни странно, с конца 60х годов этот двухколёсный вид транспорта вновь начал набирать популярность, в основном в связи с популяризацией в развитых странах здорового образа жизни и осознания важности экологических проблем человечества
О популярности велосипедного транспорта сегодня говорит даже обилие специальных парковок в европейских городах. Вот, например, трёхэтажная велосипедная стоянка в Амстердаме =)
Пара интересных фактов о велосипедах:
В настоящее время существует около 15 видов велосипедов для различных нужд и условий применения;
- самой "велосипедной" страной Европы является Дания, средний житель которой проезжает в год почти 900 километров на велосипеде;
- во многих европейских городах велосипед можно взять напрокат прямо на вокзале, а в Копенгагене и некоторых других городах их вообще дают напрокат бесплатно, причём на любой срок (вероятность "угона" нивелируется благодаря своеобразной раскраске);
- в Амстердаме есть специальная гостиница для велосипедистов с собственной веломастерской и программой велосипедных экскурсий;
- 95% всех велосипедов производится в Китае - в основном благодаря тому, что большинство велопроизводителей перенесли производство в эту огромную страну с дешёвой рабочей силой;
- рекорд скорости на велосипеде составляет 268,83 км/ч и был установлен
Фредом Ромпельбергом из Нидерландов на Бонневильской соляной равнине в США, штат Юта
- в установлении рекорда голландцу "помог" едущий впереди гоночный автомобиль, "прорезающий" велосипедисту воздушный поток;
- самый большой в мире велосипед - "Франкенсайкл", высота которого составляет 3,40 метра, а диаметр колеса
- 3,05 метра,
- был построен калифорнийцем Дэйвом Муром в 1989 году;
- самый большой в мире трёхколёсный велосипед "
Диллон Колоссал
" также собрал Дэйв Мур, в 1994 году) Диаметр задних колёс составлял
3,35 метра, а переднего
- 1,77 метра;
- самый длинный велосипед появился в 1988 году в Новой Зеландии стараниями Терри Тессмана
- 22,24-метровый велосипед был рассчитан на 4 человека и весил 340 килограммов;
- а ведь есть чудаки и повеселее Дэйва Мура и Терри Тессмана) Я говорю об австралийце Невилле Паттене, собравшем в 1988 году самый маленький в мире велосипед, диаметр колёс которого составлял всего 1,9 см! Не знаю как, но он проехал на своём творении больше 4х метров))))
- ещё один минималист, швед Питер Розенталь в 1996 году собрал самый маленький в мире одноколёсный велосипед высотой 20 сантиметров и диаметром колеса 1,8 см! Швед также проехал на своём "чуде" 4 метра)) Видимо о практичности своих изобретений ни он, ни все остальные вышеперечисленные неординарные личности не думали =)
