Изобретатели велосипедов
В 1898 году Антон Павлович Чехов опубликовал рассказ «Человек в футляре», вошедший в золотой фонд русской литературы. Ключевой конфликт рассказа возникает, когда персонаж-ретроград видит свою невесту и ее брата на велосипедах.
«Если учитель едет на велосипеде, то что же остается ученикам? Им остается только ходить на головах! И раз это не разрешено циркулярно, то и нельзя. Я вчера ужаснулся! Когда я увидел вашу сестрицу, то у меня помутилось в глазах. Женщина или девушка на велосипеде — это ужасно!»
Современный читатель воспринимает эту историю как проявление предвзятости Беликова — «как бы чего не вышло». Однако контекст этой истории совершенно иной — Чехов писал о том, как современный образ жизни приходит в российскую глубинку. Конфликт не выдуман, а взят из современной писателю повседневности. Основатель FDA (Комитет лекарственного и пищевого надзора США) Харви Уили в 1930 году в своей автобиографии писал о том, как его, молодого профессора Университета Пардью, в 1880 году ругал ректор Эмерсон Уайт на совете попечителей: «Мы глубоко огорчены его поведением… Самое тяжелое нарушение из всех стало только что нам известно. Профессор Уили купил велосипед. Вообразите мои чувства и чувства других попечителей, когда они увидели нашего профессора одетым, как обезьяна, и катающимся на колесах по нашим улицам».
Чтобы понять, почему Беликов и Уайт на противоположных сторонах мира ругаются на велосипедистов идентичными выражениями, нужно понять, чем был велосипед для конца викторианской эпохи.
До велосипеда
Велосипед привычной нам конструкции состоит из рамы, двух колес на подшипниках, гибкой вилки и цепного привода с педалей на заднее колесо. Кажущаяся самоочевидной конструкция возникла, тем не менее, лишь в конце XIX века.
Велосипед привычной нам конструкции состоит из рамы, двух колес на подшипниках, гибкой вилки и цепного привода с педалей на заднее колесо. Кажущаяся самоочевидной конструкция возникла, тем не менее, лишь в конце XIX века
Самый древний элемент велосипеда — подшипник. Подшипники скольжения и качения были обнаружены при раскопках римских «кораблей озера Неми», датируемых 40-ми годами н. э. Корабли были обнаружены на глубине свыше двадцати метров еще в XIX веке, но долго были недосягаемыми. В 1920-е годы по инициативе диктатора Бенито Муссолини были организованы дорогостоящие и публичные раскопки с осушением озера Неми. В результате на поднятых кораблях обнаружили остатки двух подшипников: один — шариковый, другой — роликовый. К сожалению, в 1944 году музей кораблей был уничтожен отступающими из Италии нацистами, и судить о том, были ли подшипники пропагандистским мифом эры Муссолини или существовали реально, нельзя — остался только фонд черно-белых фотографий в Музее истории науки и техники Милана. Современная наука склоняется к мысли, что «подшипники Неми» все-таки не мистификация.
Затем подшипники исчезают до Ренессанса. Рисунки подшипника появляются в документах Леонардо да Винчи 1497 года, затем в трактате Le diverse et artificiose machine капитана Агостино Рамелли 1588 года. Первый реальный подшипник качения появился в хронометрах Джона Гаррисона в 1759 году, но лишь в 1794-м уэльский механик Филипп Вон запатентовал подшипник современного типа с кольцевой рамкой.
Несколько моложе цепная передача. Шестерни знал еще античный мир, как видно из «антикитерского механизма» (100 год до н. э.). Использование цепей для передачи усилия упоминается Полибием (III век н. э.). Но первая бесконечная цепная передача с шестерни на шестерню, вероятно, была изобретена китайским полиматом Су Суном. Рисунок «небесной лестницы» находится в трактате Су Суна 1092 года, описывающем сложные механические башенные астрономические часы. Судя по рисунку, это не классическая цепь из клепаных овальных колец под углом 90 градусов, а что-то более похожее на современные велосипедные цепи с роликовыми элементами. Часы Су Суна до нашего времени не дошли и, вероятно, существовали лишь в чертежах. В Европе цепные передачи из роликов, способные передавать вращательный момент с шестерни на шестерню, впервые рисует все тот же Леонардо да Винчи, но работающие механизмы становятся известны лишь с Промышленной революции.
Причина этого отставания, вероятно, двоякая. Во-первых, и цепь, и подшипник требуют технологии металлообработки, обеспечивающей допуски меньше того, который может обеспечить ручная обработка. Во-вторых, цепь нужна там, где есть серьезное и постоянное усилие, то есть двигатель. Конный и ножной привод могут обойтись и без цепи и подшипников, и именно машинный век стимулировал создание более эффективных приводов, которые затем вернулись назад, в транспорт с ножным приводом.
Первый «велосипед»
Название «велосипед» — французское, это перевод с немецкого laufmaschine — «машина для бега». Так молодой аристократ Карл фон Дрезе назвал для рынка Франции свою двухколесную машину, запатентованную в 1817 году и более известную в то время под названием «дрезина».
Дрезина была велосамокатом — двухколесной машиной с деревянной рамой и металлическими колесами, на которую надо было садиться верхом и ехать, отталкиваясь попеременно ногами, как при беге. Рулевая поворотная вилка у дрезины уже была, хотя и не осевая. На заднем колесе была ножная тормозная педаль-ложка, наподобие тех, что стоят на современных самокатах. К машине требовались подбитые металлом туфли, обычная обувь от такой езды очень быстро приходила в негодность. Эта машина сохранилась и сейчас выставлена в Техническом музее Мюнхена.
До патента 1817 года фон Дрезе уже несколько лет экспериментировал с двухколесными машинами. Первым «велосипедистом» стал русский царь Александр I, который в конце 1813 года в ходе переговоров о переустройстве освобожденной от Наполеона Европы навещал свою тещу графиню Амалию, вдову герцога Баденского (Дрезе-отец был верховным судьей Баденского герцогства). Прокатившись на машине, царь воскликнул по-французски: «Отличная выдумка!» — и пожаловал изобретателю перстень с бриллиантом1. Как показала дальнейшая история, царь не ошибся.
12 июня 1817 года Карл фон Дрезе публично проехался на «бегомашине» из родного Мангейма в пригород Рейнау, развив скорость 13–15 километров в час. Маршрут пролегал по одной из лучших на тот момент дорог Европы с твердым покрытием. Пресса Германии широко осветила это событие, и через несколько лет практически все правители и богатые люди Германии и Австрии обзавелись дрезинами. Изобретение было сразу скопировано и улучшено во Франции и Англии.
В Англии «велосипед» стал известен как «лошадка денди» благодаря популярности у модной молодежи, или «детская лошадка» — что достаточно точно отразило замысел фон Дрезе. С точки зрения эргономики дрезина была механическим эквивалентом если не лошади, то скорее пони или ослика. Человек сидел на ней, как если б это было верховое животное. По одной из версий, глобальное годичное похолодание в 1816 году («год без лета») вследствие катастрофического извержения вулкана Тамбора в 1815-м подхлестнуло интерес к машине фон Дрезе именно потому, что в ней видели механическую замену верхового скота, которой не страшна бескормица.
Техническую карьеру Дрезе, который в 1821 году начал разрабатывать еще и первую пишущую машинку, прервала политика. Хотя монархи Европы Дрезе любили, сам он был радикальным республиканцем. В 1820 году Дрезе-отец как судья Бадена приговорил к смерти студента Занда, убившего консервативного публициста Коцебу. Казнь вызвала возмущение радикалов по всей Европе, и Дрезе-младший, которого стали травить со всех сторон, бежал в Бразилию. Когда в конце 1820-х он вернулся на родину, мода на дрезину прошла. Двухколесные машины и их производные изготовлялись и продавались, но уже в намного меньших количествах.
Дрезе продолжал работать, создав еще и железнодорожную тележку — ту самую, которую в наше время и знают как «дрезину». Технический гений, однако, не принес Дрезе ни денег, ни славы — радикалы продолжали охотиться на «сына злодея», а аристократия относилась к отщепенцу-демократу плохо. В 1848 году, во время революций в Европе, Дрезе публично отрекся от титула и стал именоваться «гражданин Карл Дрезе». После подавления революционного движения он подвергся преследованиям, был объявлен душевнобольным и умер в бедности — что интересно, через дом от дома вдовы Жозефины Бенц и ее семилетнего сына Карла, в будущем создателя первого автомобиля в истории.
Рулевая поворотная вилка у дрезины уже была, хотя и не осевая. На заднем колесе была ножная тормозная педаль-ложка, наподобие тех, что стоят на современных самокатах. К машине требовались подбитые металлом туфли
Костотрясы
Следующим качественным рывком стала замена привода с ножного на педальный. Первоначально на «велосипеды» типа дрезин пытались ставить педали, управляемые вертикальным движением стопы — как у швейных машин или ручных прялок. Схема была неэффективна, и настоящий рывок произошел, когда в 1863 году в парижской каретной мастерской отца и сына Пьера и Эрнеста Мишо на переднее колесо «велосипеда» был посажен кривошип с двумя педалями. Это та же схема, что у детских велосипедов в наши дни. Кто был автором этого прорыва, неизвестно, поскольку именно в это время у Мишо работал инженер Пьер Ламеллен, который после увольнения уехал в США и запатентовал там усовершенствованный вариант велосипеда Мишо. По некоторым данным, идея принадлежала именно ему, а не владельцам мастерской.
Но в массовую серию пошли именно велосипеды новой компании Micheaux et Cie, созданной Мишо и богатыми наследниками братьями Эме и Рене Оливье. Около 1867 года Эме Оливье добавил в конструкцию Мишо вторую ключевую инновацию. По традиции, идущей от Дрезе, рама велосипеда была перекладиной сверху (как лошадиная спина). Оливье заменил раму на диагональную перекладину — нижний конец на уровне осей колес, верхний — на уровне опоры руля. Седло размещалось на отдельной опоре. Это позволило сделать велосипед намного легче и изготовлять его промышленным способом — штампуя или из труб. Треугольная рама современного велосипеда восходит к этому интеллектуальному разрыву Оливье с «лошадиным» наследием в пользу новой человеко-машинной эргономики.
Модель Мишо вызвала в Париже кратковременный велосипедный бум — это был первый и пока локальный взлет популярности двухколесных машин. Париж находился в разгаре «османизации»: префект столичного округа барон Жорж Эжен Осман по распоряжению императора Наполеона III сносил старый Париж и возводил на его месте современный прогрессивный город — тот Париж, который мы знаем. В ходе реконструкции в Париже стали появляться улицы и бульвары с твердым и по тому времени непревзойденно ровным покрытием из макадама — гравия с вяжущим наполнителем. Условия для езды на велосипедах были очень хорошими. Катание на велосипедах по парижским улицам стало массовой забавой. Так же массово возросло количество дорожных инцидентов — велосипедисты налетали на пешеходов, и тяжелые цельнометаллические колеса наносили пешеходам травмы. Энтузиазм велосипедистов также умерялся сильными вибрациями всей конструкции, из-за которой долго кататься было просто трудно. Велосипед Мишо получил неофициальную кличку «костотряс».
Велосипедный бум прервала Франко-прусская война, окончившаяся для Франции поражением и тяжелыми репарациями. В других странах масштаб бума был меньше — отчасти из-за менее подготовленных дорог, отчасти из-за того, что «костотрясы» очень быстро уступили место следующему поколению велосипедов.
Пенни-фартинги
В 1869 году Эжен Мейе изобретает и патентует колесо на натяжных спицах. Спицы позволили снизить вес колеса и одновременно улучшить его балансировку. Легкое колесо Мейе изначально придумывал для велосипеда новой модели, которую и представил в том же 1869 году. Это был велосипед с очень большим передним и маленьким задним колесом. В истории велосипедного дела к нему прилипло прозвище «пенни-фартинг», по названию двух английских монет разного размера. На континенте велосипед этого типа иногда называли «гран-би», или «кенгуру», но все эти прозвища возникли уже на закате короткой эры пенни-фартингов. В 1880-е годы его называли просто «велосипед».
Пенни-фартинг стал одним из символов конца XIX века и эпохи, получившей название викторианской, по имени правившей с 1837 по 1901 год английской королевы Виктории. Велосипед, позволявший без труда разгоняться до 25 километров в час, стал любимцем студентов, модной молодежи и мужчин среднего и высшего класса без различия возраста. Такие возможности «пенни-фартингу» давало легкое и очень большое приводное колесо, которое легко раскручивалось и имело большую длину окружности.
«Пенни-фартинги» были пригодны только для мужчин. Сидеть на велосипеде можно было, только сильно вытянув ноги по обе стороны колеса, а садиться на него нужно было сзади, залезая на особую ступеньку. Это можно было проделать только в брюках. Очень скоро появились модели-трициклы для женщин, где было не одно большое колесо, а два — между ними можно было располагаться ближе к уровню земли и полусидя. На женских велосипедах впервые появляется цепная передача с расположенных внизу педалей на ось за спиной велосипедистки. Кто придумал цепную передачу — точно неизвестно. Возможно, еще в 1868 году мастера Эжен Мейе и Андре Гильме перенесли привод «костотряса» с переднего колеса на заднее с использованием знакомой нам «велосипедной цепи» из роликов2, но то, что эта модель не позднейшая подделка, до сих пор вызывает сомнения. А в моделях 1880-х годов их уже много. Так требования викторианских приличий прямо повлияли на научно-технические изменения.
Вслед за женскими велосипедами появились и велосипеды-тандемы для парных выездов, где мужчина сидел позади женщины. Это разнообразие моделей привело к тому, что в среднем и высшем классах Европы стала складываться культура коллективных велопоездок за город, которая уже воспринималась как подрыв устоев: мужчины и женщины вместе, да еще крутят колеса. Но настоящая революция нравов викторианского общества средствами механического транспорта произошла через десять лет, в 1890-е.
Настоящий рывок произошел, когда в 1863 году в парижской каретной мастерской отца и сына Пьера и Эрнеста Мишо на переднее колесо «велосипеда» был посажен кривошип с двумя педалями. Это та же схема, что у детских велосипедов в наши дни
У «пенни-фартингов» был один серьезный недостаток — травмоопасность. Они сильно кренились на поворотах и часто переворачивались. Это происходило как при столкновении с препятствием, так и при резком торможении — задние колеса были малы и бесполезны, и единственный тормоз все того же ложечного типа был на руле и фиксировал сверху переднее колесо. Рывок вперед чуть больше, чем надо, — и седок летел кувырком через руль, путаясь в нем ногами.
«На этот раз инструктор стал впереди и велел подталкивать машину сзади. Мы тронулись с моста значительно быстрее, тут же наехали на кирпич, я перелетел через руль, свалился головой вниз, инструктору на спину, и увидел, что велосипед порхает в воздухе, застилая от меня солнце. Хорошо, что он упал на нас: это смягчило удар, и он остался цел.
Через пять дней я встал, и меня повезли в больницу навестить инструктора; оказалось, что он уже поправляется. Не прошло и недели, как я был совсем здоров. Это оттого, что я всегда соблюдал осторожность и соскакивал на что-нибудь мягкое. Некоторые рекомендуют перину, а по-моему — инструктор удобнее».
Рассказ «Укрощение велосипеда» Марка Твена 1886 года, откуда взят этот фрагмент, основан на реальных событиях.
Сломанные руки и разбитые головы у любителей «пенни-фартингов» были в порядке вещей, и хотя это мало кого отпугивало, производители механической техники продолжали думать над новыми решениями, более безопасными.
Созданная в 1885 году модель получила именно такое название — «безопасный велосипед». Британский механик Джон Старли вернулся назад к схеме «костотряса» на двух одинаковых колесах, но сделал изменения в раме и приводе. Переднее колесо получило прямую вилку с тормозом, седло устанавливалось на вертикальную стойку, диагональная рама сократилась до перекладины между колесами, а заднее колесо крепилось в собственной вилке. На колесо шла цепная передача. На вертикальной центральной стойке рамы снизу крепились педали, а сверху седло. Первая «безопасная» модель, получившая название Rover (англ. «странник»), выглядит практически так же, как современный велосипед, да, по сути, им и является — и велосипеды под этой маркой выпускаются до сих пор.
До полностью современного велосипеда оставалось только две детали: пневматические шины вместо наварных и ручной тормоз. Пневматические шины появились всего через два года — их изобрел Джон Данлоп. В начале 1890-х они еще были премиальным продуктом и стоили отдельных денег, но к началу XX века новые велосипеды уже штатно снабжались пневматическими шинами. С «костотрясами» было покончено.
А так как тормоз «ложкового» типа на пневматических шинах работал плохо и снашивал ценную резину, то уже в 1897 году Абрам Дак из Чикаго патентует тормоз клещевого типа, тормозящий не шину, а обод; таким тормозом мы пользуемся и сейчас.
Всемирный велосипедный бум
«Безопасный велосипед», легкий в производстве, простой в обращении, с отличной проходимостью и доступный даже не слишком опытным ездокам, за считанные годы стал популярным во всем мире. Буквально за десятилетие велосипеды старых образцов были сняты с производства. Загородные дороги по выходным заполняли сотни велосипедистов.
Переднее колесо получило прямую вилку с тормозом, седло устанавливалось на вертикальную стойку, диагональная рама сократилась до перекладины между колесами, а заднее колесо крепилось в собственной вилке. На колесо шла цепная передача
Для женщин езда на велосипедах стала первым доступным видом спорта и досуга под открытым небом, который к тому же позволял проводить его совместно и наравне с мужчинами. Это очень быстро поняли ранние феминистки, которые стали пропагандировать велосипед как средство эмансипации женщин, которым он, по сути, и являлся. Смелыми демаршами были не только совместные велопрогулки, но и только женские поездки.
Это не улучшало репутацию ни женщин-велосипедисток, ни мужчин-велосипедистов. Но, по крайней мере, в 1880-е годы женщины носили юбки. «Безопасный велосипед» поменял ситуацию: можно было сделать женскую раму, но от захвата подола в шестерню часто не спасали даже щитки. И в результате появился женский велокостюм, ключевым элементом которого были широкие шаровары до колена, переходившие в узкие брюки. Сверху надевалась или традиционная блузка, или жакет охотничьего стиля.
Этот компромисс между платьем и штанами не мог обмануть никого. В викторианском мире много десятилетий считалось, что к самоконтролю способны только мужчины, а женщины создания эмоциональные, себя не контролируют и мечтают только о том, как бы, образно говоря, кинуться мужчине на шею. Строгое платье должно было держать этого джинна сексуальности в рамках, и в наиболее чопорных ситуациях даже упомянуть за столом куриную ножку считалось непристойным. Ноги, обтянутые материей, для викторианского мира были таким актом сексуальной дерзости, который превышал любое декольте XVIII века. Словом, велосипедная цепь укрепила зашатавшиеся нравы, чтобы тут же опрокинуть их в пропасть.
В 1892 году главным всемирным хитом от Австралии до Норвегии и от США до Индии была песня «Дейзи Белл, или Велосипед для двоих», ставшая самой тиражируемой звукозаписью по новой технологии «грампластинок». Герой песни повествовал, как он, несмотря на свою бедность, готов увезти девушку на велосипеде-тандеме в светлые дали, если она согласится выйти за него замуж. Успеху песни способствовало то, что в героине угадывалась одна из главных знаменитостей эпохи Fin de siecle графиня Дейзи Гренвилл (в будущем «красная графиня»-социалистка). А в певце, везущем ее на велосипеде, соответственно, ее любовник — наследник трона Британской империи Эдуард. Сила велосипеда уравнивала всех: принц, как и простой парень из среднего класса, точно так же крутил педали позади гордой девушки, держащей общий руль.
В библиотеке новозеландского города Крайстчерч, который в ту пору был небольшим полусельским городком на самом дальнем краю ойкумены, дальше лишь Антарктида, — хранится набор фотографий «Женский велоклуб Аталанта». Аталанта — античная охотница, равная по силе лучшим мужчинам и не желавшая идти замуж. Дюжина женщин позирует перед камерой — и у всех «безопасные велосипеды». Фото датировано 1892 годом. Другие фото показывают девушек на прогулке, но с ними едут несколько мужчин — их братья. «Аталантам» было небезопасно ездить одним, встречные мужчины реагировали на одиноких женщин крайне сурово. В 1895 году девушки уже свободно ездили одни — мужчины привыкли. В других странах Европы происходило примерно то же самое — стартовая точка сильно напоминала современную Саудовскую Аравию, через десять лет стайка женщин в штанах уже стала в порядке вещей. Журнал «Панч» в 1895 году шутил над девушкой, которая носила велосипедный костюм, не имея велосипеда: ее цель выглядеть и современной, и привлекательной была очевидна.
Так велосипед — теперь уже просто «велосипед», который мы знаем, — стал инструментом не только технического, но и социального прогресса, на котором человечество въехало в XX век с его равенством полов и социальных классов. Пневматические колеса раздавили казавшуюся незыблемой социальную иерархию.
Беликов у Чехова возмущается точно так же, как новозеландские мужчины, и почти одновременно с ними:
— Разве преподавателям гимназии и женщинам прилично ездить на велосипеде?
— Что же тут неприличного? — сказал я. — И пусть катаются себе на здоровье.
— Да как же можно? — крикнул он, изумляясь моему спокойствию. — Что вы говорите?!
Оказалось, можно. Вероятно, и сам Чехов заставил Беликова умереть, потому что в противном случае «человеку в футляре» пришлось бы футляр покинуть — наступал велосипедный XX век, и выбора не оставалось.
Как изобретали велосипед
Тот вид, в котором мы знаем велосипед сейчас, это средство передвижения обрело далеко не сразу. Хотя каждый из нас привык относиться к его существованию, как к должному, история изобретения велосипеда прошла долгий и тернистый путь перед тем, как предстать в привычном для нас виде.
Мифы о создании велосипеда
Существует множество мифов по поводу первенства в его разработке, и лидерство удерживает известнейший изобретатель Леонардо да Винчи со своим учеником Джакомо Капротти. Не так давно были якобы обнаружены зарисовки того средства передвижения, которое заслужило любовь и признание в нынешнем веке. Но это остаётся всего лишь мифом, так как многие считают данную информацию фальсификацией, не имеющей ничего общего с действительностью. Хотя некоторые энтузиасты создали вполне рабочую модель по этим эскизам.
Следуя хронологии, следующий миф гласит о том, что некий граф де Сиврак в 1791 году изобразил человека на подобии самоката, прозванной «потешной лошадкой». Но подтверждение этой фальсификации были получены, как и автор — Луи Бодри, француз, создавший её в 1891 году, используя Джина Хенри Сиврака, коммерсанта, получившего позволение импортировать четырёхколёсные экипажи в 1817 году, как прототип для несуществующего графа.
Ещё одна легенда касается отечественных просторов, и гласит о некоем крепостном умельце Ефиме Артанове, что жил на Урале, в Тагильском посёлке, который разросся и известен как г. Нижний Тагил. Миф гласит, что на этом изобретении он одолел 2000 вёрст до Москвы, дабы удивить царя по приказу его хозяина, некого Акинфия Демидова. Что у него якобы получилось, и он получил за это свободу для себя и своей семьи. Остался даже тот самый велосипед, но химический анализ выявил то, что это подделка, что была сделана не раньше 1870 года. Да и описание этого события, что найдены в рукописях В. Д. Белова, не совпадают с датами из официальных хроник. Есть мнение, что основой для создания мифологической личности Артамонова был использован вполне реальный человек — некий изобретатель Е. Г. Кузнецов-Жепинский, тоже крепостной, получивший свободу за факт создания дрожек с верстометром и музыкальным органом в 1801 году.
От дрезины до «пенни-фартинга»
Официальная история развития велосипеда началась тогда, когда профессор Карл фон Дрез, немец по происхождению, носивший титул барона, запатентовал в 1817 году первый в мире двухколёсный самокат. Его личное название изобретения звучало как «машина для бега», ведь она не имела педалей и седла, и передвигаться на ней можно было только отталкиваясь ногами. А в остальном он был подобен современным велосипедам и был выполнен из дерева. Англичане и французы окрестили новинку дрезиной, в честь изобретателя. Со временем в Великобритании она приобрела немалую популярность. К тому моменту в обиходе было иное название — «дэнди-хорсе». Их выпуском занялись многие предприниматели, один из которых снабдил дрезину седлом с возможностью регулировать высоту. И именно в то время впервые, благодаря французу Ж. Н. Ньепсу, прозвучало слово «велосипед» (vélocipède).
Бытует теория, что необходимость создания велосипеда появилась у людей после произошедшего извержения вулкана Тамбора, повлёкшего аномальную погоду во всём Северном полушарии. Это повлекло голод, что привело к понижению поголовья лошадей.
Новый виток развития наступил в 1840 году на юге Шотландии. Кузнец из небольшой деревни усовершенствовал самокат Дреза своим способом, добавив седло и, главное, педали, которые придавали вращение заднему колесу. Переднее же управлялось посредством руля. Эту модификацию постигла та же участь, что и все изобретения, опередившие своё время — известности она не приобрела.
Следующий патент, касающийся велосипеда, был получен Пьером Лалманом, занимавшимся сборкой детских колясок во Франции, и содержал в себе схему оснащения велосипеда педалями на переднем колесе. А ещё он ничего не знал о шотландской разновидности дрезины, и потому его педали требовалось крутить, а не толкать.
Велосипед в исполнении Лалмана вскоре был замечен и по достоинству оценён. Братья Оливье, крупные промышленники, в сотрудничестве с инженером Пьером Мишо поставили их производство на поток. Мишо оказался первым, кто догадался выполнить рану велосипеда из металла. Но их сотрудничество продлилось недолго, и вскоре Лалман отбыл в Америку, где и получил патент на своё изобретение. По всей видимости, его можно рассматривать как фактического изобретателя велосипеда.
Во второй половине XIX века стали популярны велосипеды системы «пенни-фартинг». Имя ей дали две одноимённые монетки, с которыми сравнивали соразмерность колёс, первое из которых в разы больше заднего. Седло и педали находились почти прямо над передним колесом, имеющим диаметр 130–160 см. Такие большие колёса делались из расчёта покрытия как можно большего расстояния за один оборот колеса. Но центр тяжести смещался вперёд, и любой камень на пути велосипеда мог привести к тяжёлой аварии. Позже придумали сместить сидение ездока чуть назад, что повысило безопасность езды, но крутить педали стало сложнее.
Колесо с металлическими спицами — дело рук изобретателя Каупера, который предложил её в 1867 году. Идея оказалась очень удачной. А цепная передача появилась в велосипеде благодаря другому изобретателю — Лоусону, и датирована 1878 годом.
Ровер и золотой век велосипедистов
Rover («Скиталец») — такое название носит первый велосипед, который похож на те, что мы видим сейчас. Создан он был в далёком 1884 году Д.К. Старли, а производился он со следующего года. Теперь на велосипеде использовалась цепная передача, а колёса были одного размера. Конструкцию сразу же окрестили безопасной. Само же слово осталось во многих языках, обозначая велосипед. Кстати, в России из-за одинакового диаметра колёс такое средство передвижения называлось бисиклетом либо бициклетом — но со временем слово из обихода выпало и забылось.
И 1888 год ознаменовался появлением надёжных шин из каучука, которые предохраняли колесо от мелких камней и сделавшие поездки удобнее и избавившие сами велосипеды от прозвища «костотрясы». Изобретатель был не первым, кто придумал саму концепцию шин, это было сделано и запатентовано в 1845 году, но его технология была намного совершеннее и могла быть использована в массовом производстве.
История развития велосипеда в 1890 году вошла в свой Золотой век. Но и в нём существовала проблема, портившая жизнь велосипедистам. Это была ржавчина. Нержавейку тогда варить ещё не умели, потому уход за двухколёсным другом занимал очень продолжительное время. В тематической книге, датированной 1895 годом, инструкция по уходу занимала ни много, ни мало — 4 страницы.
Складную конструкцию придумали в 1878 году, а велосипед, на котором передвигаться можно в положении лёжа («лигерад») — в 1895. С 1895 года начали выпускать алюминиевые рамы.
Такие переключатели скоростей, которые мы видим сейчас, изобрели только в 1950 году велогонщиком и производственником велосипедов — Туллио Компаньоло. А появились они в начале XX века. Первый способ переключения скоростей был довольно долог и трудоёмок. Система включала в себя две звёздочки на заднем колесе, которые нужно было снять, вынуть заднее колесо, перевернуть, вновь зафиксировать да натянуть цепь. А планетарный механизм был разработан в 1903, хотя стал популярен только через 30 лет.
Вторая половина XX века также изобиловала инновациями, эволюция велосипедов продолжалась. А 74-й год ознаменовался началом применения титановых сплавов в производстве рам, а через год стали применять углепластик. В 1983 появился велокомпьютер, а в последнем десятилетии миллениума разработали индексную систему переключения скоростей.
Пару слов в заключение
Но не стоит считать, что велосипеды пользовались стабильной популярностью. Они имели свои взлёты и падения, как, например, период с 1905 года. В то время рынок насыщался автомобилями, и интерес к велосипедам был невысок. Возвращаться в массы он начал только в 70-х годах, когда проблемы экологии и здорового образа жизни начали занимать в умах людей должное место. Нынче самой большой популярностью они пользуются в Европе. Лидируют среди всех Дания и Нидерланды. Жители этих стран в среднем за год преодолевают 900 км. По 300 км в год проезжают люди в Бельгии и Германии.
В заключение можно сказать, что начавшаяся почти 200 лет назад история велосипеда далеко не закончена, и через сотню лет он вполне может занимать такое же важное место в жизни людей, как и сейчас.
Ездить на велосипеде умеет каждый второй житель планеты, но очень быстрый велосипед покупает не так много людей. Скептики считают, что двухколёсный железный друг, по сравнению с авто, ползёт как черепаха. С этим мнением готовы поспорить специалисты, они точно знают, какой велосипед самый быстрый в мире. Предлагаем и вам удостовериться в быстроте передвижения велосипеда.
Конструируем собственный велосипед с мотором, устанавливаем над задним крылом двигатель от бензопилы или бензокосы. Способы установки, а также готовые решения.
Мы настолько привыкли к цепным велосипедам, что существование других разновидностей даже не рассматривается. А зря! Ведь существует ещё велосипед с карданом, который начал выпускаться гораздо раньше цепных моделей.
Велосипед
Велосипе́д (стар. фр. vélocipède , от лат. vēlōx «быстрый» и pes «нога») — колёсное транспортное средство (или спортивный снаряд), приводимое в движение мускульной силой человека через ножные педали или (крайне редко) через ручные рычаги. Наиболее распространены велосипеды с двумя колёсами, но бывают и трёхколёсные велосипеды. Стал использоваться как средство передвижения ещё до широкого распространения городского общественного транспорта, в том числе автобусов, троллейбусов и трамваев. Также популярен среди туристов и в спортивных целях. В современном мире также используют электропривод для увеличения области использования велосипеда.
Правила дорожного движения России определяют велосипед как «транспортное средство, кроме инвалидных колясок, имеющее два колеса или более и приводимое в движение мускульной силой людей, находящихся на этом транспортном средстве, в частности при помощи педалей или рукояток, и может также иметь электродвигатель номинальной максимальной мощностью в режиме длительной нагрузки, не превышающей 0,25 кВт, автоматически отключающийся на скорости более 25 км/ч».
В 1817 году немецкий профессор барон Карл фон Дрез из Карлсруэ создал, а в 1818 запатентовал первый двухколёсный самокат, который он назвал «машиной для бега» (Laufmaschine). Самокат Дреза был двухколёсным, снабжён рулём и выглядел в целом, как велосипед без педалей; рама была деревянной.
С 1870-х годов стала приобретать популярность схема «пенни-фартинг». Название описывает несоразмерность колёс, ибо монета пенни была намного больше фартинга.
Первый велосипед, похожий на используемые в наши дни, назывался Rover — «Скиталец» (или «Бродяга»). Он был сделан в 1884 году английским изобретателем Джоном Кемпом Старли и выпускался с 1885 года. В отличие от велосипеда «пенни-фартинг», Ровер обладал цепной передачей на заднее колесо, одинаковыми по размеру колёсами, и водитель сидел между колёсами [2] .
По крайней мере с конца XIX века считается правильным садиться на велосипед с левой стороны [3] , запрокидывая правую ногу. Это объясняется тем, что цепь и ведущие звёзды затрудняют посадку справа, это связано с тем, что большинство людей — правши. Традиция же размещать цепь справа пришла из верховой езды, где посадка слева также распространена, так как большинство людей — правши, и шпага, носимая у левого бедра, затрудняла посадку справа.
Первый складной велосипед сделан в 1878 году, первые алюминиевые — в 1890-х годах, а первый лигерад (иногда называемый рикамбент, велосипед, на котором можно ездить в лежачем положении) — в 1895 году (а в 1914 году началось массовое производство лигерадов фирмой «Пежо»).
Велосипеды продолжали совершенствоваться и во второй половине XX века. В 1974 году началось массовое производство велосипедов из титана, а в 1975 — из углепластика. В 1983 году был изобретён велокомпьютер. В начале 1990-х получили распространение системы индексного переключения скоростей.
Производство велосипедов сыграло большую роль в создании технической базы для других видов транспорта, прежде всего автомобилей и самолётов. Многие технологии металлообработки, разработанные для производства как велосипедных рам, так и других частей велосипедов (шайб, подшипников, зубчатых колёс), впоследствии использовались в производстве автомобилей и самолётов. Многие автомобильные фирмы, созданные в начале XX века (например, Rover, Ша, Morris Motor Company, Опель), начинали как велосипедные. Начинали как производители велосипедов также Братья Райт [4] .
Общества велосипедистов добивались улучшения качества дорог. Примером такой организации является Лига Американских Любителей Колёсного Транспорта (League of American Wheelmen), в конце XIX века в США возглавлявшая и финансировавшая Движение за Хорошие Дороги (Good Roads Movement). Улучшение качества дорог также ускорило развитие автомобилей.
Велосипеды сыграли свою роль в эмансипации женщин. В частности, благодаря им в 1890-х в моду вошли женские шаровары, что помогло освободить женщин от корсетов и другой сковывающей одежды. Кроме того, благодаря велосипедам женщины обрели беспрецедентную мобильность. Так, например, знаменитая американская суфражистка Сьюзен Энтони (1826—1906) заявила 2 февраля 1896 в интервью газете «New York World»:
Я думаю, что велосипед сделал больше для эмансипации женщин, чем всё остальное вместе взятое. Он даёт женщинам ощущение свободы и независимости. Сердце моё наполняется радостью всякий раз, когда я вижу женщину на велосипеде… это — зрелище свободной, неугнетённой женщины.
В рассказе Чехова «Человек в футляре» главный герой был настолько поражён видом женщины на велосипеде, что отказался на ней жениться.
В современном обществе езда на велосипеде не просто отражает определённое изменение стиля жизни, она означает своего рода социальный переворот.
— говорит профессор Факультета ландшафтной архитектуры Христианского университета Чжунъюань Дай Юнти. Он утверждает, что стимулирование использования велосипеда в густонаселённых тайваньских городах должно стать важной мерой по уменьшению выбросов в атмосферу парниковых газов, а велосипедисты становятся ближе к окружающей среде [5] .
Можно выделить три основные сферы применения велосипеда:
- Транспорт — велосипед рассматривается как транспортное средство для перевозки людей и грузов.
- Спорт — существуют различные спортивные дисциплины с особыми требованиями к конструкции велосипеда.
- Развлечение, досуг — велотуризм, катание в рекреационных зонах. Детские, подростковые, цирковые велосипеды и т. д.
Почтовые службы многих стран используют велосипеды с конца XIX века. Так, британская почта (англ. Royal Mail ) использует велосипеды с 1880-х. Общее количество почтальонов-велосипедистов составляет 37 000 в Великобритании, 27 500 в Германии, 10 500 в Венгрии.
Полиции многих стран используют велосипеды для патрулирования улиц, особенно в сельских районах. Велопатрули, как и велосипедная почта, появились в конце XIX века. К примеру, полиция английского графства Кент закупила 20 велосипедов в 1896 году, а к 1904 году число полицейских велопатрулей составило уже 129. Преимуществами велопатрулей является свобода от автомобильных пробок, возможность патрулировать в пешеходных зонах, возможность скрытно подобраться к подозреваемому.
В Великобритании велосипеды традиционно используются для доставки газет. Это позволяет брать на работу подростков, у которых ещё нет водительских прав или проездного билета. В бедных странах велосипеды иногда используются для доставки обедов.
Также велосипеды используются в «скорой помощи» Лондона, Таллина и многих других городов, позволяя медикам быстрее добираться до пациентов по городским пробкам [6] [7] .
Даже автомобильная индустрия использует велосипеды. На заводе «Мерседес-Бенц» (нем. Mercedes-Benz ) в Зиндельфингене (нем. Sindelfingen ), Германия, рабочие передвигаются по территории завода на велосипедах. У каждого отдела — велосипеды своего цвета [8] .
Велосипеды использовались в военном деле. В ходе англо-бурской войны (1899—1902) обе стороны (Великобритания и южноафриканские республики) использовали велосипеды в разведке и для доставки сообщений. Специальные части патрулировали железные дороги на велодрезинах. В первой мировой войне обе стороны активно использовали велосипеды в разведке, для доставки сообщений, для транспортировки пострадавших (смотрите статью Самокатчики). Япония успешно использовала велосипеды для вторжения в Китай в 1937 году и для вторжения в Сингапур через Малайзию в 1941. В вермахте велосипедами были оснащены самокатные роты, входившие в состав разведывательных батальонов всех пехотных дивизий. Велосипеды позволяли скрытно и внезапно перебросить тысячи солдат и застать противника врасплох. Кроме того, они не требовали ни грузовиков для своей переброски, ни дефицитного топлива. Союзники использовали в своих операциях парашютистов, экипированных складными велосипедами. Велосипеды использовались партизанами для перевозки грузов в ходе вьетнамской войны. В Швеции велосипедные войска просуществовали до 2001, а в Швейцарии — до 2003. По некоторым данным, велосипеды использовались американскими частями спецназа в ходе афганской кампании.
В цирке на двухколёсных велосипедах ездят медведи и обезьяны, а на трёхколёсных — слоны. Чрезвычайно популярны и разнообразны также акробатические трюки с использованием велосипедов [9] .
Велогонки начали проводиться сразу после изобретения велосипедов. Первые гонки проводились на велосипедах «пенни-фартинг» и других опасных велосипедах, что часто приводило к травмам. С 1890-х годов стали популярными многодневные велогонки. К ним относится старейшая из регулярных велогонок — 1200-километровая гонка «Париж-Брест-Париж», впервые прошедшая в 1891 году. Эта велогонка не состояла из этапов: секундомер включался на старте и выключался, когда спортсмен достиг финиша. Велосипедист сам решал, сколько времени ему тратить на сон. Веломногодневка «Тур де Франс», проводящаяся с 1903 года, относится к категории гранд-туров — самая популярная и престижнейшая из всех существующих велогонок [10] [11] .
Кроме многодневных велогонок, есть и велогонки на короткие дистанции. В США популярны велогонки на дистанции до 5 км. В последнее десятилетие приобрели популярность велогонки на горных велосипедах — кросс-кантри. Близок к ним велокросс (или циклокросс [12] ) — гонки на велосипедах, очень похожих на шоссейные, по пересечённой местности. Для гонок на велодромах используются специальные трековые велосипеды, без переключения скоростей.
Гонки, кроме того, делятся на индивидуальные и командные. Существует большое количество видов и дисциплин велосипедных гонок, в том числе и экстремальных.
Европа
В настоящее время велосипеды наиболее популярны в странах Северной и Западной Европы. Самая «велосипедная» страна Европы — Дания, средний житель этой страны проезжает за год на велосипеде 893 километра. Следом идут Нидерланды (853 км). В Бельгии и Германии средний житель проезжает за год на велосипеде около 300 километров. Наименее популярен велосипед в странах Южной Европы — среднестатистический испанец проезжает за год на велосипеде всего 20 километров [13] .
Современная популярность велосипеда в Европе — результат проводимой правительствами политики, так как популяризация велосипеда способствует разгрузке центров городов от автомобилей, улучшению экологической обстановки, а также улучшает здоровье людей.
Для популяризации велосипеда и велосипедного туризма принимаются следующие меры: устройство велосипедных дорожек и прочей инфраструктуры; меры, облегчающие использование велосипеда в сочетании с общественным транспортом (велосипедные стоянки, как правило, крытые, а зачастую и охраняемые, на вокзалах и автостанциях, оборудование пассажирских поездов специальными вагонами для пассажиров с велосипедами и тому подобное). По инициативе Европейской федерации велосипедистов ведётся создание сети панъевропейских велосипедных трасс EuroVelo.
В Амстердаме (Нидерланды), называющем себя велосипедной столицей Европы, есть даже специальная гостиница для велосипедистов, Van Ostade Bicycle Hotel [14] . Можно арендовать водный велосипед [15] , велосипед-тандем и даже велосипед для 8 человек [16] . В этом городе велосипеды — обычное средство передвижения, куда более распространённое, чем автомобили. Отчасти это связано с недостатком и дороговизной парковок в Амстердаме, как и в других крупных городах.
В Финляндии велосипеды повсеместно используются, несмотря на суровый климат. На них принято ездить и зимой [17] .
В России велосипед распространён слабо, за исключением особых мест, таких как Академгородок в Новосибирске, где их численность напоминает места Амстердама [ источник не указан 327 дней ] . Например, в Москве этот вид транспорта не пользуется такой популярностью, как в Европе, даже летом. Причин этому несколько: неразвитость велосипедной инфраструктуры (велодорожки, велостоянки и др.), перегруженность улиц мегаполиса автомобильным транспортом, неудобство хранения велосипеда в многоквартирных домах, а также отношение большей части населения к велосипеду как к «несерьёзному» виду транспорта [ источник не указан 327 дней ] .
Система совместного использования велосипедов
Во многих крупных городах Европы (а также и США) существуют системы проката велосипедов, которые включают в себя множество специальных парковок, на которых можно автоматически (по кредитной карте или специальному абонементу) брать велосипед. Возвращать велосипед можно на любую удобную парковку.
Во многих странах восточной и юго-восточной Азии, таких как Китай, Индия и Индонезия, велосипед является одним из основных средств передвижения благодаря своей дешевизне. Однако использование велосипедов в азиатских странах, в частности в Китае и Индии, сокращается, из-за того что их жители переходят на автомобили, мотоциклы и мопеды. Иногда власти принимают меры против велосипедного транспорта, поскольку он мешает движению автомобилей. Так, в декабре 2003 года в Шанхае движение велосипедов было временно запрещено.
Китай также является основным производителем велосипедов, в частности благодаря тому, что в последние десятилетия большинство велосипедных фирм перевели производство в эту страну. Порядка 95 % велосипедов производится в Китае.
В Японии и во многих странах Восточной и Южной Азии, от Филиппин до Пакистана, популярны велорикши.
С момента создания велосипеда производятся постоянные попытки определить предел скорости для разных велосипедных конструкций:
- 268,83 км/ч (с уменьшенным сопротивлением воздуха [18] ) — установлен Фредом Ромпельбергом (Нидерланды) на Бонневильской соляной равнине (штат Юта, США) в 1995 году.
- 133,28 км/ч (82,819 миль/ч) — установлен Сэмом Уиттингемом на лежачем велосипеде Varna Diablo конструкции Георгия Георгиева 18 сентября 2009 года в Батл-Маунтин, Невада, США [19][20] .
Также в 2010 году Маркус Штольц развил скорость 210 км/ч с горы в Чили.
Велосипед классической конструкции состоит из рамы, шарнирно закреплённой на ней рулевой вилки с рулём и передним колесом, заднего колеса, седла на подседельном штыре, педалей с кривошипами (ошибочно называемыми шатунами), цепной передачи и тормозов. Дополнительно велосипед может оборудоваться одним или двумя амортизаторами, крыльями (для защиты от брызг), багажником, светотехникой (лампами и/или световозвращателями — катафотами), звуковым сигналом, подставкой-«подножкой» и др.
Колёса
Как правило, на велосипеде устанавливаются два колеса одинакового диаметра. Каждое колесо состоит из обода, который соединяется со втулкой с помощью спиц, резиновой камеры (она аналогична автомобильной, но более тонкая) и покрышки (шины) с протектором. В последнее время набирают популярность бескамерные колёса.
Горные велосипеды оснащаются широкими покрышками, они улучшают сцепление велосипеда с поверхностью трассы, гасят вибрации и защищают камеру и обод от повреждений.
Рама — часть велосипеда, к которой крепятся другие его компоненты — колёса, шатуны, педали, седло, руль.
Конструкция
Классическая рама (двойной бриллиант) состоит из труб, или перьев, образующих два треугольника — передний и задний, причём задний треугольник раздвоен и образует заднюю вилку для крепления заднего колеса. Такая форма обеспечивает наибольшую жёсткость рамы при минимальном её весе.
Передний треугольник образован подседельной трубой, соединяющей седло и каретку; нижней трубой, соединяющей каретку с рулевой колонкой; и верхней трубой, соединяющей рулевую колонку с подседельной трубой. Задний треугольник образован двумя парами труб, идущих от подседельной трубы и каретки к втулке заднего колеса.
Существуют рамы без верхней трубы или с верхней трубой, идущей рядом с нижней. Такие рамы называются открытыми. Открытая рама тяжелее закрытой с аналогичными характеристиками, но на велосипед с открытой рамой удобнее садиться и слезать. В прошлом велосипеды с открытой рамой использовались женщинами (можно было сесть на велосипед, будучи в юбке и не нарушая приличий), из-за чего их часто называют «женскими». Сейчас они популярны среди обоих полов.
Рамы для городских и детских велосипедов иногда делают складными, что удобно при хранении и транспортировке велосипеда (например, в Московском метрополитене запрещено провозить велосипеды, кроме складных и детских [21] ). Складные рамы, как правило [22] , делаются открытыми.
Материалы
Комфортабельность рамы и ходовые качества велосипеда зависят от мягкости материала. Мягкие рамы лучше поглощают вибрацию, но не отличаются хорошим накатом (в тяжёлом транспорте этот параметр называется «выбег») и торсионной жесткостью. Жёсткие рамы позволяют передавать энергию от педалей к колёсам с меньшими потерями.
Рамы могут делаться из стали, сплавов алюминия, титана, магния, а также из углепластика (карбона). Также довольно редко встречаются рамы из стеклопластика, они могут использоваться только на шоссейных велосипедах.
Вилка
Служит для соединения переднего колеса, руля и рамы. Может быть жёсткой или со встроенным амортизатором. Также на вилку крепятся тормоза, крыло, датчик скорости и другое вспомогательное оборудование.
Жёсткие вилки дешевле и легче.
Амортизационные вилки повышают комфортность езды по неровной поверхности, улучшают сцепление с дорогой на неровностях. Они более дорогие, тяжёлые, при педалировании поглощают часть энергии. Амортизационные вилки различаются принципом работы, ходом вилки, наличием различных настроек. Зачастую к таким настройкам относятся включение и выключение амортизирующих функций (это позволяет снизить потери энергии при вращении педалей) и регулировка амортизаторов.
Передача
Крутящий момент с оси каретки (вращаемой кривошипами с педалями) на заднее колесо обычно передаётся с помощью цепной передачи. Она состоит из ведущих (передних) и ведомых (задних) звёзд, собственно цепи и дополнительных механизмов. Совокупность ведущих звёзд называется системой, совокупность ведомых звёзд — кассетой.
В простейшем случае велосипед имеет только по одной ведущей и ведомой звезде (синглспид). Этот вариант хорошо подходит для езды по равнинным дорогам. Для рельефной местности лучше подходят многоскоростные велосипеды. Современный уровень развития велоиндустрии позволяет производить недорогие и качественные многоскоростные модели. Поэтому многие современные велосипеды оборудованы механизмами переключения скоростей, что делает их пригодными для любых условий.
Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобрёл известный итальянский велосипедист Туллио Кампаньоло в 1950 году. Звёзды (как сзади, так и спереди) смонтированы в блоки, и переключение осуществляется с помощью бокового смещения цепи направлением её на нужную звезду. Чтобы обеспечить равномерное натяжение цепи при разных передаточных отношениях, задний переключатель оборудован специальным устройством натяжения. Велосипед может иметь от 1 до 13 ведомых звёздочек и 1—3 передних, что позволяет обеспечить до 36 передач. Впрочем, передачи зачастую частично пересекаются (например, положения 48/16 и 36/12 эквивалентны); но такое пересечение необходимо для более удобного и плавного переключения. Кроме того, эффективность передач не одинакова: при большом перекосе цепи (например, с первой передней на последнюю заднюю звезды) трение и износ цепи сильно возрастают, потому такими передачами активно пользоваться не рекомендуется.
Переключатели управляются с помощью натяжения тросиков, которое регулируется специальными ручками переключения. У велосипедов до конца 1980-х — начала 90-х натяжение тросиков регулировалось плавно, из-за чего велосипедисту необходимо было самому определять положения, соответствующие переключению на очередную передачу. Позднее получили распространение системы индексного переключения, в которых механизм дискретно управляет перемещением тросика и, соответственно, переключателя. Само переключение осуществляется нажатием кнопок или дискретным перемещением рычагов. В настоящее время появились и приобретают популярность (в основном в профессиональном и полупрофессиональном спорте) электронные системы переключения, такие как Shimano Di2 и аналоги от других фирм. Они могут быть как проводными, так и беспроводными.
Используется и планетарный механизм переключения передач, который чаще всего целиком находится в задней втулке, но существуют и планетарные механизмы, размещаемые в кареточном узле. По сравнению со внешним переключением, его механический КПД несколько ниже [23] , но он менее подвержен воздействию внешней среды и более удобен в обращении (в частности, позволяет переключать передачи, стоя на месте), поэтому активно применяется для городских и туристских велосипедов. В городских велосипедах из планетарных механизмов чаще всего применяются комбинированные трёхступенчатые; реже семи-, восьми- и одиннадцатиступенчатые, обеспечивающие переключение трёх, семи, восьми или одиннадцати передач и тормоз. Долгое время трёхскоростные втулки являлись самыми лёгкими и отлаженными, но в последнее время японская фирма Shimano стала выпускать восьмискоростные модели, которые, по их заявлениям, отлажены лучше, чем трёхскоростные. Втулки с планетарным механизмом переключения передач могут иметь вмонтированный тормоз, например, барабанный. Но существуют и облегчённые бестормозные втулки. Самые дорогие модели (например, втулки фирмы Рохлофф (Rohloff) дают 14 передач, обеспечивая изменение передаточного соотношения более чем на 500 %, но такие втулки имеют большой вес, порядка 2 килограммов.
Отсутствие переключения передач не говорит о дешевизне велосипеда. Так, односкоростные велосипеды иногда применяются для экстремальных дисциплин («Дёрт», «Стрит») и некоторых видов велогонок (в частности, трековых) — как для увеличения КПД, так и для снижения массы.
Помимо цепной передачи, неоднократно предпринимались попытки создать велосипед с вальным приводом, односкоростные велосипеды с вальным приводом были довольно популярны в конце XIX — начале XX века. Вальный привод имеет большую массу, но практически не требует обслуживания [ источник не указан 3446 дней ] . Также при использовании вала отсутствует и такая традиционная для велосипеда проблема, как слетание цепи. Главный недостаток — поддерживаются только планетарные механизмы переключения. Но в 2018 году, на международной велосипедной выставке Евробайк, был представлен концепт 13-скоростной вальной трансмиссии, имеющий с традиционными звёздами много общего [24] . Переключение между передачами в ней происходит при помощи изменения длины телескопического вала.
Несмотря на значительные преимущества в использовании, в дорожных велосипедах вальная передача встречается ещё сравнительно редко. В простонародье такую передачу (привод) часто называют карданной, по аналогии с похожим узлом автомобилей, но в велосипедном вальном карданный вал практически не используется.
Также в последнее время появились серийные модели велосипедов с использованием шевронного ремня в качестве привода. Преимущества — в отсутствии смазки и шума, меньшей массе, большей прочности и большем ресурсе по сравнению с цепью. Недостатки, как и у вальных систем, поддерживаются только планетарные механизмы переключения. Но, главное, что ремень можно установить только на специализированную раму с размыкаемым (обычно правым верхним) пером, так как сам ремень не разъёмный.
Тормоза
Тормоза бывают ободными (клещи, консольные, v-brake), дисковыми и барабанными. В прошлом существовали также вариации тормоза, действующие непосредственно на шину («Современный велосипед, выбор его и применение» — 1895 г., стр. 152). Также в качестве особой разновидности тормоза можно рассматривать режим рекуперативного торможения у некоторых электровелосипедов.
В ободных тормозах усилие прикладывается к ободу колеса. Они обладают своими преимуществами перед дисковыми тормозами:
- Тормозное усилие прикладывается к ободу, тем самым уменьшается нагрузка на спицы и втулку.
- При длительном торможении (спуске с горы) ободные тормоза гораздо меньше нагреваются за счёт большей площади обода по сравнению с тормозным диском.
- Ободные тормоза очень неприхотливы, настройка очень простая, в отличие от дисковых, которые часто нужно перестраивать после снятия колеса.
- Имеют меньший, чем дисковые тормоза, вес, что важно для некоторых велоспортивных дисциплин.
- Дёшевы. Цена качественных дисковых тормозов в несколько раз выше ободных. Именно поэтому на подавляющем большинстве бюджетных велосипедов стоят ободные тормоза.
В дисковых тормозах усилие прикладывается к специальному диску, они имеют много преимуществ перед ободными:
- Дисковые тормоза имеют заметно большее тормозное усилие и следовательно повышают безопасность велосипедиста, также они более надёжны в использовании.
- Они меньше засоряются при езде по грязи, так как расположены ближе к центру колеса. Ободные тормоза расположены с краю колёс и при их загрязнении сильно снижается эффективность торможения. Кроме этого, налипший вокруг клещей ком грязи может вовсе заблокировать колесо. По этой же причине (попадание абразивной грязи и пыли) при частой езде по грунту колодки и тормозные диски дискового тормоза стираются медленнее, чем колодки и обода колёс в случае тормоза v-brake.
- Качественные дисковые тормоза позволяют более плавно регулировать тормозные усилия.
- Дисковые тормоза можно использовать со слегка искривлённой геометрией колеса, в то время как ободные начнут задевать обод и притормаживать велосипед.
- Качественные дисковые тормоза требуют обслуживания гораздо реже, чем ободные. Но обслуживание, зачастую, не может производиться в полевых условиях. Особенно это относится к гидравлическим дисковым тормозам.
Барабанные тормоза, как правило, делятся на два типа. Первый тип, так называемый «ножной» тормоз (coaster brake), чаще всего приводится в действие от вращения педалей в обратную сторону. В барабанных тормозах этого типа тормозной механизм находится внутри втулки ведущего колеса, тормозное усилие прикладывается к внутренней поверхности корпуса втулки.
Второй тип барабанного тормоза — так называемый роллерный тормоз (roller brake) — представляет собой отдельный узел велосипеда, закреплённый на втулке как ведущего, так ведомого колеса. Чаще всего механизм роллерного тормоза приводится в действие рукояткой на руле, соединённой с тормозом тормозным тросом.
Большинство велосипедов оснащаются ручным приводом тормоза, как наиболее безопасным и удобным. Также используются ножной привод тормоза, воздействующего на ведущее колесо.
По виду привода ручные тормоза делятся на механические (приводимые в движение тросиком) и гидравлические. Гидравлические обеспечивают большее тормозное усилие. Чаще используются в даунхиле, фрирайде, триале. В гидравлических тормозах используется минеральное масло или тормозная жидкость (DOT-4, DOT-5); поломку, в отличие от поломок механических тормозов, вне мастерской часто устранить нельзя, однако поломка качественного гидравлического тормоза крайне редка при правильном обслуживании. Чаще всего гидравлический привод используется для дисковых тормозов.
Ножные тормоза приводятся в действие путём вращения педалей в обратную сторону (противоположную рабочей). Такие тормоза имеют определённые преимущества, такие как защищённость от воды, грязи и снега (это обусловлено тем, что они спрятаны в задней втулке колеса), дёшевы, неприхотливы в обслуживании. Но у таких тормозов есть и недостатки: действуют только на заднее (то есть ведущее) колесо, требуют определённого привыкания. Также педальный тормоз несовместим с классическим переключателем скоростей. Это ограничивает применение педального тормоза только велосипедами с одной передачей и велосипедами с планетарным переключателем передач. Иногда педальный тормоз дополняется передним ручным, обычно одного из ободных типов. Главный недостаток ножного тормоза — в случае слетания цепи задействовать тормоз невозможно, в этом случае резко повышается риск попадания в аварию. Впрочем, даже в этом случае при известной сноровке можно аварийно остановиться при помощи ног, заваливания велосипеда набок либо поставив ногу на переднее колесо перед вилкой (если не стоит переднее крыло).
При использовании ручных тормозов следует нажимать оба рычага одновременно и плавно, без рывков. Передний тормоз допускает бо́льшую силу торможения без блокировки колеса из-за высокого расположения центра масс и перераспределения нагрузки на переднее колесо при торможении. Но на переднем колесе, в отличие от заднего, нельзя допускать полную блокировку колеса — это приведёт к падению вперёд через руль, в то время как с заблокированным задним колесом можно удерживать равновесие, спускаясь, например, с крутого холма. Также резкое нажатие на рычаг переднего тормоза крайне опасно при прохождении поворота: срыв на юз переднего колеса (что случается на влажной или пыльной дороге) быстротечен, его практически невозможно выровнять и это грозит падением. Поэтому начинающим велосипедистам нажимать рычаг переднего тормоза раньше заднего опасно. Для экстренного торможения опытные велосипедисты смещают тело назад по ходу движения (свешиваются за седло), насколько это возможно, и уже тогда сильно выжимают рычаг переднего тормоза. Либо применяется блокировка заднего колеса с поворотом велосипеда перпендикулярно направлению движения и завалом на бок.
При правильном использовании дисковых или клещевых тормозов передние тормозные колодки изнашиваются быстрее задних. Кроме этого, не рекомендуется применять торможение задним тормозом с юзом, так как это может быть небезопасно и приводит к быстрому износу задней покрышки.
Седло
Седло является важной частью велосипеда: большинство проблем с комфортом связаны с неудобным седлом.
Широкие и мягкие сёдла менее удобны для педалирования, потому что мешают работе ягодичных мышц. Узкие жёсткие сёдла позволяют мышцам работать более правильно, что делает их более удобными при регулярной езде, особенно на большие дистанции. Однако с непривычки они могут вызывать неприятные ощущения в области таза.
Помимо правильной формы седла, на комфорт и эффективность езды влияет правильная посадка, которая регулируется высотой подъёма подседельного штыря, а также наклоном и продольным положением седла. Иногда подседельный штырь может включать в себя амортизатор, смягчающий удары при езде по неровной поверхности. Седло должно подбираться индивидуально, так как в идеале его ширина должна соответствовать расстоянию между седалищными буграми таза.
Различают мужские и женские седла. Также существуют сёдла с различными дополнениями, например, воздушными вырезами.
История создания и развития велосипеда
История изобретения знаменитого велосипеда довольно туманна, в каждой стране есть своя версия его возникновения. Сейчас в сети можно найти множество информации с различными вариантами того, кто изобрел велосипед. Что-то из этих историй было на самом деле, а что-то скорее выдумка.
Кто был первым на самом деле?
Можно сказать, что существует две версии того, кто был первым создателем. Одна из них утверждает, что первый велосипед подарил миру наш соотечественник, некий крепостной Артамонов. В прочем, его детище быстро было забыто и получило название – двухколесная тележка. Вторая версия гласит, что первым в этом деле был изобретатель Карл фон Дрез.
Вообще мысль о том, чтобы передвигаться на колесах, используя лишь свою силу, проникла в головы людям еще давным-давно. Достаточно вспомнить множество различных колясок, повозок, колесниц и прочего. Подобные приспособления возникли в цивилизованных странах практически одновременно, к примеру, во Франции и Германии.
Четырехколесная модель Джованни Фонтана
Еще в 1418 году Джованни Фонтана сконструировал первый образец транспортного средства, которое приводилось в движение с помощью мышечной силы. Это была тачанка с четырьмя колесами с веревочной передачей на задние колеса.
Когда, якобы были найдены его чертежи с эскизом примитивного устройства, датированные 1493 годом. Однако в 1974 году ученные доказали, что чертежи были выполнены не его рукой.
Версия о велосипеде Артамонова
До 1817 года вся информация о самоходных устройствах весьма сомнительна. Вероятнее всего история уральского крепостного умельца Ефима Артамонова, также всего лишь легенда. История гласит, что этот искусный крестьянин Артамонов создал свой велосипед около 1800-го года. После чего проехал на нем первый в мире велопробег на 2000 верст из поселка Тагильского завода (сейчас Нижний Тагил) до самой Москвы. Однако спектральный анализ железных материалов велосипеда, в музее Нижнего Тагила, показал, что образец является самодельной подделкой 2-й половины XIX века (не раньше 1870 года), созданной по английскому образцу.
Велосипед Карла фон Дрезиса
В 1817 году немецким ученым и бароном Карлом фон Дрезисом был создан двухколесный самокат, который он запатентовал годом позже. Он называл его – «машина для бега».
Самокат имел руль, деревянную раму и не имел педалей и, в общем, был схож с современным велосипедом.
Дальнейшее развитие велосипеда
Велосипед Дрезиса был усовершенствован неким Киркпатриком Макмилланом, шотландским кузнецом в 1839-40 году. Эта модификация получила существенный апгрейд – педали! Но, несмотря на инновационную находку, его изобретение несколько опередило свое время и когда дошло до использования, современники так и не оценили его по достоинству.
В дальнейшем основное развитие велосипедной инженерии переходит в западную Европу и США. В это время модификации проводились на системе шатунов, которая крепилась на переднем колесе.
В 1872 году англичане представили свою модель самоката – «Ариэль». Его главной отличительной чертой было большое переднее колесо. Когда в конструкции колеса начали использовать металлические спицы, они получили причудливую форму, из-за которой их стали называть «пауками». Некоторые модели достигали веса в 35 кг, при диаметре колеса в два метра. Все же, такой великан позволял путешествовать на длительные дистанции, к примеру, от Санкт-Петербурга до Москвы.
В середине 60-х годов XIX века инженер Купер предложил замечательную идею конструкции металлического колеса со спицами. Изобрел такой велосипед английский ученый Джон Кемп Старли в 1884 году. Данная модель обладала цепью на заднем колесе и имела одинаковые колеса, между которыми сидел водитель.
В 1898 году к модели был добавлен механизм свободного хода и педальные тормоза, что позволяло не крутить педали во время движения велосипеда с горы. Примерно в то же время были изобретены и ручные тормоза, однако они не стали популярными.
Внедрение велосипедов в светскую жизнь россиян произошло в 1870-80-х годах. Это связано с появлением той самой безопасной конструкции Ровера с одинаковыми колесами, которая считается прадедом современного велосипеда. А вот велотуризм в России зародился в 1882 году, когда семеро членов Петербургского велосипедного общества отправились в заезд на 270 верст к финляндскому водопаду Иматра.
В 1985 году отечественные промышленники подметили, что любителям велопрогулок довольно трудно покупать себе велосипеды, так как их нужно привозить из-за пределов Империи, а стоит это не дешево. Поэтому производство наладили в Москве и в Риге.
Велосипеды в XX веке
В начале 20-го столетия создали первый механизм переключения скорости. Однако ему было далеко до совершенства. Заднее колесо спортивного велосипеда было оборудовано звездочками с обеих сторон. Когда велосипедист хотел переключиться на другую скорость, он останавливался, снимал заднее колесо и переворачивал его, затем вновь фиксировал его и натягивал цепь обратно.
- Наиболее известные велосипедные бренды
В 1903 году было изобретено переключение с помощью планетарного механизма, который приобрел популярность только в 30-е годы. Переключение скоростей в том виде, в котором мы его знаем сейчас, было создано только в 1950 году знаменитым итальянским велосипедистом и Туллио Кампаньоло.
В 70-х годах 20 века конструкторы перестали изобретать велосипед и занялись исключительно его совершенствованием. С 1974 года в продажу вышли титановые велосипеды, а годом позже углепластиковые. С началом компьютерной эры, в 1980-е велосипеды стали оснащать велокомпьютерами. В 90-е велосипедисты стали пользоваться индексным переключением скорости.
За все предыдущее столетие мода на велосипеды переживала свои пики и падения. Например, в начале века, во многих странах, особенно в США, велосипеды стали менее популярными, из-за стремительного развития автомобильной промышленности. Дошло до того, что дорожные полицейские стали расценивать велосипедистов, как помеху движения автомобилей. В 40-е годы американцы покупали велосипеды своим детям в качестве игрушки.
Только в конце бурных 60-х жители цивилизованных стран вновь вернулись к велосипедному транспорту, осознавая важность проблем экологии и стараясь вести здоровый образ жизни.
Велосипед
Слово «велосипед» в переводе с латинского означает «быстрая нога». Это вид транспорта, который приводится в движение мускульной силой человека через ножные педали. Обычно у велосипеда два колеса, однако существуют модели с одним, тремя, четырьмя и даже большим количеством колес.
Удивительно, что такое простое транспортное средство, как велосипед, изобрели только в XIX в. Прототип этого транспорта появился лишь в 1817 г. А первый педальный велосипед сделал в 1839 г. шотландский кузнец Киркпатрик Макмиллан.
Дрезина для бега
Колесо, свойства вращения, гироскопический эффект, педали и механизмы вращения — т. е. всё, на чём основано действие велосипеда, использовалось в различных устройствах ещё в Средневековье. Но столетиями никому не приходило в голову сконструировать из этого нехитрый, доступный и нужный транспорт.
Первым смастерил такое транспортное средство немецкий изобретатель барон Карл фон Дрез в 1817 г. Он соединил деревянной рамой два колеса, снабдил устройство рулём и назвал свой самокат «машиной для бега». Двигали эту машину, перебирая ногами по земле, вращение колёс удлиняло шаги, ускоряя бег и экономя энергию. Популярную машину в честь создателя стали называть «дрезиной». Сейчас так называется механически передвигаемая по рельсам тележка.
Велосипед Макмиллана
В 1839 г. деревенский кузнец Макмиллан, снабдив педалями самокат Дреза, превратил его в велосипед (от старофранцузского «velox» — быстрый, «pes» — нога). Педали с помощью кривошипно-шатунного механизма вращали заднее колесо, их толкали ногами, совершая движения, напоминающие ходьбу. Но изобретение Макмиллана прошло незамеченным, и слава создателя велосипеда досталась другому.
Педали создали велосипед
Мастер детских колясок, 19-летний француз Пьер Лалман, в 1864 г. снабдил «дрезину» вращающимися педалями, крутившими переднее колесо. Массовым выпуском педальных велосипедов Лалмана под названием «денди-хорс» («лошадка щёголя») занялись парижские предприниматели Мишо и Ольвье. Их машины были неудобны тем, что достать до педалей с седла между колёсами можно было, только вытягивая ноги вперёд. Кроме того, железные колёса сильно бились о дорогу, и продукцию парижан прозвали «боншейкеры» («костотрясы»).
Вскоре велосипеды начали оснащать легки ми металлическими колесами с проволочными спицами и массивными резиновыми шинами. Вначале колеса были одного размера, но вскоре появился новый тип — с большим передним колесом. Это позволяло за один оборот педалей, прикрепленных к оси, проезжать гораздо большее расстояние. В некоторых моделях велосипедов переднее колесо могло достигать в диаметре 1,5 м, в то время как заднее обычно не превышало 30 см.
Это интересно!
«Велосипедный бум» человечество пережило в 80-е г. XIX в. С 1890 г. началось бурное развитие велосипедной промышленности. Количество этих транспортных средств, выпускаемых тогда по всему миру, составляло несколько миллионов штук. Во всем мире проводились бесконечные соревнования велосипедистов, для них выпускались специальная форма и обувь и даже «велодоги» — револьверы, чтобы отстреливаться, сидя «в седле», от назойливых собак.
Развитие идеи
Велосипед «подготовил» появление автомобилей и самолётов. Производители этого популярного транспортного средства, конкурируя друг с другом, стремились повысить качество своего товара, совершенствуя технологии металлообработки, изготавливая точно подогнанные детали — шайбы, подшипники, шестерёнки. Так родилась техническая база, на которой потом развились автопром и авиастроение. Достаточно сказать, что изобретатели самолёта братья Райт начинали как производители велосипедов, а такие всемирно известные автомобильные фирмы, как «Ровер», «Шкода», «Опель», были основаны как велосипедные компании.
Средство эмансипации
В конце XIX в. велосипед перестает быть лишь предметом развлечения. Государственные организации снабжали велосипедами полицейских, почтальонов и курьеров, а вскоре начали быстро создаваться велосипедные, или как их еще называли «самокатные», войска.
Кстати, считается, что именно велосипеды сыграли большую роль в эмансипации женщин. В частности, благодаря именно им в моду вошли женские шаровары. Как заявляла лидер движения женщин Америки Сюзан Энтони (1826—1906): «Я думаю, что велосипед сделал больше для эмансипации женщин, чем все остальное вместе взятое. Он дает женщинам ощущение свободы и независимости». И, несмотря на то, что один английский критик с возмущением писал в 1900 г.: «Езда на велосипеде — признак потери человечеством эстетического чувства», лишило велосипед его привлекательности лишь активное развитие автомобильного и мотоциклетного транспорта.
Современный вид
Только в конце XIX в. велосипед окончательно приобрел привычный для нас вид. У этой модели колеса были одного размера, а сиденье располагалось чуть впереди заднего колеса. Усилие передавалось при помощи цепной передачи. При этом зубчатое колесо на педалях делали больше, чем на заднем колесе, и поэтому при каждом повороте педалей заднее колесо делало больше оборотов. Кроме того, начиная с 1889 г. у некоторых моделей велосипедов появились легкие пневматические шины.
Трехколесные тяжеловесы
Параллельно с двухколесными велосипедами выпускали и трехколесные. Обычно они имели два колеса на задней оси и одно — на передней. Как и их двухколесные собратья, трехколесные велосипеды приводились в движение педалями, расположенными на переднем колесе. Это были тяжелые и дорогие машины, и поэтому после того, как двухколесный велосипед стал более совершенным, интерес к трехколесной технике резко упал. В наши дни их продолжают производить лишь небольшими партиями, они широко используются для перевозки всевозможных грузов.
Самое распространенное транспортное средство
В середине XX в. велосипед пережил второй период своей популярности. Во многом это было связано с распространением идей экологии и здорового образа жизни. В наши дни во всем мире используется более миллиарда велосипедов, что делает его самым распространенным транспортным средством. Он стал таковым благодаря низкой стоимости, легкости, малым размерам, отсутствию потребности в топливе и относительной безопасности. А еще он очень маневрен и мобилен, что особенно важно для крупных городов, где частые пробки.
Еще один бесспорный плюс: езда на велосипеде — хорошая физическая нагрузка, эффективное средство борьбы с гиподинамией — малоподвижным образом жизни. Все это способствует неуклонному росту популярности велосипеда в самых разных странах. Кстати, по итогам опроса общественного мнения в Великобритании, именно велосипед был признан величайшим техническим изобретением начиная с 1800 г.
Электровелосипед
Электровелосипед — особый вид транспорта. Для подзарядки ему достаточно обычной розетки. Если же аккумулятор разрядится в пути, можно ехать на нем как на обычном велосипеде — крутя педали.
Велорикша
Велорикша, или велотакси, — велосипед для перевозки пассажиров. Этот вид транспорта возник в Японии и оттуда распространился во многие другие страны. Существуют велорикши, в которых водитель находится спереди, а за его спиной на двух колесах установлено пассажирское сиденье. Есть модели, в которых водитель-велосипедист находится сзади, а пассажирское сиденье и два колеса — спереди. Встречаются также четырехколесные велотакси.
Тандём
Велосипед тандем — это двухместный велосипед, который оборудован двумя парами педалей. Тот, кто едет спереди, переключает передачи, рулит, управляет тормозами.
Его напарник сзади просто крутит педали, и ему даже не обязательно смотреть на дорогу.
Лигерад
Лигерад — велосипед, ехать на котором можно лежа или полулежа. Благодаря своей аэродинамике лигерады быстрее обычных велосипедов. Они более комфортны, так как при езде отсутствует нагрузка на спину. Недостатками являются большой вес и размеры, высокая стоимость, медленный поворот и более трудная езда в гору (велосипедист не может встать на педали, чтобы надавить на них своим весом).
Источники:
https://stimul.online/articles/innovatsii/izobretateli-velosipedov/
https://aktsport.ru/velosiped/istoriya-velosipeda.html
https://wikicom.ru/wiki/%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4
https://zextrem.com/zemlya/velosport/kto-izobrel-velosiped.html
https://sitekid.ru/izobreteniya_i_tehnika/velosiped.html