История велосипеда

В вопросе изобретения велосипеда разные страны стараются присвоить эту заслугу именно себе. Множество источников отражает самые разные версии, каждая из которых в принципе имеет право на существование.

Но среди этого количества теорий две все-таки наиболее соответствуют истине.

Кузнец Ефим Артамонов

По одной из версий, первый велосипед – точнее, «двухколесная тележка» – появился в России в 1801-м году благодаря кузнецу Артамонову. Патент Артамонову не дали, хотя он и проехал на своем велосипеде около пяти тысяч километров. Про двухколесную тележку очень скоро благополучно забыли, поэтому общепризнанной версией остается авторство немецкого барона Карла фон Дреза.

История Ефима Артамонова увлекательна: считается, что этот крепостной в 1801-м году приехал в Петербург на коронацию императора на изобретенном велосипеде, и якобы получил вольную для себя и своей семьи за столь новаторскую конструкцию. Велосипед же был помещен в музей в Нижнем Тагиле.

Однако нет никаких письменных подтверждений, никаких документальных доказательств того, что эта история – не вымысел. Как, собственно, нет и документов, подтверждающих, что кузнец Артамонов вообще существовал.

Фон Дрез

Собранная фон Дрезом в 1814-м году конструкция получила название «машина для хождения». Выглядело это как двухколесный самокат из дерева, без педалей, с седлом и рулем. Чтобы привести конструкцию в действие, нужно было отталкиваться ногами от земли. Патент на изобретение барон фон Дрез получил в 1818-м. Именно фамилия изобретателя легла в основу термина «дрезина».

Барон фон Дрез служил в лесном управлении, руководство которого еще задолго до получения патента, сразу после демонстрации велосипеда в городе Карлсруэ, оказалось крайне недовольно «глупой» изобретательностью сотрудника. Барону пригрозили помещением под медицинский надзор. Но в 1816-м году, когда в середине лета внезапно и не один раз выпал снег, пропал урожай, и люди вынуждены были забить скот и лошадей, которых нечем было кормить.

Поскольку ездить больше было не на чем, деревянная машина фон Дреза обрела нешуточную популярность. Самокат понравился и принцу, который попросил короля Баварии наградить фон Дреза. Позже Дрез создал мясорубку, печатную машинку и ту саму тележку, которую называют дрезиной.

Примечательно, что фон Дреза в итоге обвинили в том, что он сумасшедший, потому что нормальный человек не стал бы придумывать «непонятные штуки». Изобретателя поместили под домашний арест, его имущество разошлось по рукам, и в 1850-м году фон Дрез умер в полном забвении и крайней нищете.

От простоты – к совершенству

Спустя несколько десятилетий, в 1840-м, шотландец Киркпатрик Макмиллан усовершенствовал изобретенную Дрезом конструкцию, добавив педали. Но широкой популярности работа Макмиллана не обрела. И лишь в 1853-м году Пьер Мишо запатентовал педальный привод, а также оснастил велосипед тормозом и седлом с пружиной. Такие велосипеды получили едкое название «костотрясы».

Несмотря на столь говорящую характеристику, на костотрясах даже проводили гонки, как, например, гонка в парижском предместье Сен-Клу в 1868-м году. С 1867-го года у велосипедов появляются колеса со спицами. Такую конструкцию колеса предложил некий Каупер. В 1868-м компания «Мейер и Ко» стала выпускать велосипеды с цепью.

На протяжении полутора десятилетий, вплоть до 1885-го года, были очень популярны велосипеды-«пауки» с огромным передним и маленьким задним колесом. Большой диаметр переднего колеса, к которому крепились педали. Обеспечивал высокую скорость передвижения – до 30 километров в час.

Недостатком этого велосипеда была плохая устойчивость – конструкция опрокидывалась при малейшей неровности дороги. Еще один этап в истории велосипеда – цепная передача с шестеренками разного диаметра. Модель получила название «кенгуру».

Пневматической шиной велосипед оснастил шотландец Джон Данлоп: он просто надел на колесо резиновый шланг и наполнил его водой, а уже позже придумал наполнить шланг воздухом и закрыть отверстие специальным клапаном. Со временем велосипеды постоянно совершенствовались, становились легче, маневреннее, комфортнее.

Сегодня мы можем выбирать самые разные варианты – дамские и мужские модели, шоссейные и горные, с переключением передач и без них. Велосипеды-тандемы и трехколесные модели, детские велосипеды и сложные конструкции, рассчитанные на несколько человек – все это сравнительно доступно и доставляет людям огромное удовольствие.

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Исследовательские работы и проекты

История велосипеда

В процессе исследовательской работы «История велосипеда» ученицей 2 класса начальной школы была поставлена цель исследовать литературу по истории развития велосипеда, узнать: когда изобретён, кто первым его построил, как он выглядел.

Подробнее о работе:

В проекте по начальной школе на тему «История велосипеда» ученицей 2 класса предложены к просмотру фотографии, демонстрирующие эволюцию внешнего вида велосипеда с момента его изобретения и модели разных разработчиков.

Введение
1. История изобретения велосипеда
2. Устройство велосипеда и их разнообразие
3. Польза велосипеда
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Введение

У него много преимуществ перед другими видами транспорта. Это прекрасное средство для отдыха, развлечений и занятий спортом и ещё удобный вид транспорта — не надо подолгу стоять в городских пробках и искать место для парковки. Оно дарит чувство свободы, позволяет быстро передвигаться и не загрязнять воздух выхлопными газами, как делают это автомобили. Вот я и решила в своей работе узнать больше о нём, показать, какое же значение имеет велосипед для здоровья человека.

Актуальность: Я очень люблю кататься на велосипеде. Каждый год с нетерпением жду лета, чтобы быстренько достать из кладовки своего «железного коня» и вперед! Это очень интересное и увлекательное занятие и полезное для здоровья. Однажды я задумалась, кто же придумал такую замечательную машину, которая приносит столько радости и пользы людям. Решила это выяснить и узнать о своем «железном друге», с помощью дополнительной литературы.

Эта тема работы актуальна — мы очень любознательные школьники. Нам обо всём на свете хочется узнать.

Цель моей работы: исследовать историю изобретения велосипеда.

Задачи:

Познакомиться с историей развития велосипеда: когда изобретён, кто первым его построил, как он выглядел.
Познакомиться с разнообразием моделей велосипеда.
Узнать о пользе езды на этом виде транспорта.

Объект исследования: велосипед.

Метод исследования: информационный.

1. История изобретения велосипеда

У изобретения велосипеда длинная предыстория. Имеется немало свидетельств, что колесные устройства, приводимые в движение мускульной силой человека, создавались талантливыми изобретателями в разное время и в разных странах.

У нас в России первый изобрёл велосипед крепостной крестьянин Артамонов в 1801 году. Двести лет назад жил на Урале купец Ефим Михеевич Артамонов. Он был большим выдумщиком и однажды придумал машину-самокат, у которой было два деревянных колеса с железными ободьями, педали и руль.

Когда он ехал по улице на своем самокате, все хохотали и показывали на него пальцем. Хозяин завода, на котором работал кузнец, пожелал увидеть царя Александра I и послал изобретателя с подарком в Москву.

Артамонов проехал две тысячи верст и через несколько месяцев доехал до Москвы. Царю, подарок понравился, потому что Артамонов за своё изобретение получил огромную по тем временам награду: его освободили от крепостной зависимости. Но вскоре изобретение было забыто. (Приложение 1.1)

Вторым изобретателем самоката был немецкий профессор барон Карл фон Дрез из Карлсруэ. В1817 году, в Германии, в городе Карлеруэ. Дрейз изобрёл «беговую машину», первый двухколёсный самокат, который он назвал «машиной для ходьбы». Он был снабжён рулём и выглядел в целом, как велосипед без педалей; рама была деревянной. Изобретение Дреза назвали в его честь дрезиной, и слово «дрезина» поныне осталось в русском языке.

Машина была довольно простая: два высоких колеса – одно за другим – и узенькое сиденье между ними. И был этот велосипед без педалей и сделан был из дерева.

И передвигаться на этом велосипеде, нужно было по-прежнему отталкиваться от земли ногами. Езда на таком велосипеде выглядела очень забавно и поэтому Дрез усовершенствовал машину. Он укрепил переднее колесо в поворотной вилке, к которой приделал изогнутый руль. Появилась возможность машиной управлять. Карл фон Дрэз очень любил механику и был талантливым изобретателем. Но судьба его печальна. Он умер в нищете, а его велосипед ради смеха кто – то купил за пять марок.

Только через восемьдесят лет в 1897 году, когда велосипед завоевал всемирную славу, Дрэзу поставили памятник в том самом городе Карлеруэ, где пришлось ему пережить много издевательств и насмешек. (Приложение 2)

Впрочем, не он один увлекался этой машиной, которую назвали по имени изобретателя – дрезиной. Она имела успех в Лондоне и Париже.

В 1839—1840 кузнец Киркпатрик Макмиллан в маленькой деревушке на юге Шотландии усовершенствовал изобретение Дреза, добавив педали и седло. Получается, что Макмиллан создал велосипед, похожий на современный. Педали толкали заднее колесо, с которым они были соединены металлическими стержнями посредством шатунов. Переднее колесо поворачивалось рулём, велосипедист сидел между передним и задним колесом. Велосипед Макмиллана опередил своё время и остался малоизвестным. (Приложение 1)

Француз Пьер Мишо через полвека после Дреза – в 1869 году тоже изобрёл велосипед. Этот велосипед был еще не очень похож на нынешние велосипеды – переднее колесо очень большое, а заднее маленькое. Но зато переднее, ведущее колесо уже вращалось с помощью педалей. (Приложение 2.2)

В 1863 Пьер Лалман перебрался в Париж, где смастерил первый велосипед, напоминающий те, что нами любимы.

В 1864 году лионские промышленники братья Оливье оценили потенциал машины Лалмана и в сотрудничестве с каретным инженером Пьером Мишо начали массовый выпуск «денди-хорзов» с педалями. Мишо догадался сделать раму велосипеда металлической.

По некоторым сведениям, Мишо и придумал для устройства название «велосипед». Поработав у Мишо-Оливье короткое время, Лалман отправился в Америку, где в ноябре 1866 запатентовал своё изобретение. Очевидно, Пьера Лалмана и стоит считать фактическим изобретателем велосипеда.

Со временем вес велосипеда значительно уменьшился, потому что его стали делать из стали вместо дерева.

В 80 – х годах англичанин Коупер создал современное велосипедное колесо – с лёгкими спицами, на которых держится обод, и намного уменьшил трение, заложив в ступицу колеса изобретённые тогда шарикоподшипники.

Велосипед стал легче и по весу и на ходу, но у него ещё был серьёзный недостаток – седока сильно трясло.

После этого велосипеды избавились от клички «костотрясы». Это изобретение сделало езду на велосипедах намного удобнее, что способствовало их популяризации.

1890-е годы назвали золотым веком велосипедов.

В 1898 были изобретены педальные тормоза и механизм свободного хода, позволявший не вращать педали, когда велосипед катится сам. В те же годы изобрели и ручные тормоза, но широкое применение они нашли не сразу.

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.

Вот тогда, наконец, велосипеды завоевали мир – лёгкие велосипеды из стальных труб, с педалями, с колёсами на шарикоподшипниках и с пневматическими шинами.

Когда изобрели велосипед? История велосипеда. История изобретения велосипеда

Как и любое серьезное изобретение, способное значительно упростить жизнь человека, велосипед претерпел множество этапов создания. О первых фазах развития этого популярного на сегодняшний день транспортного средства известно мало, а вернее, существуют разные сведения, большинство из которых являются фальсификацией.

Предыстория

История изобретения велосипеда берет свое начало еще с появления первого колеса, которое состоялось порядка 5-6 тысяч лет тому назад. Это открытие значительно упростило транспортировку, но со временем люди перешли также к использованию конной тяги.

Первый прототип

Сейчас очень сложно сказать, в каком году изобрели велосипед, ведь для этого надо определить, что именно считать первым велосипедом. Порядка четырехсот лет назад голландскому ученому-математику Симону Стевену пришла в голову, казалось бы, довольно непрактичная идея. Он подумал о применении силы ветра для передвижения экипажей, но осуществление подобной задумки казалось сумасбродством, ведь невозможно определить, когда ветер будет попутным и будет ли он вообще.

Позже инженеры подумали о том, что для транспортировки можно использовать собственные силы. Первое подобное средство передвижения было построено в 1685 году часовщиком из Нюрнбера Стефаном Фарфлером. Это был трёхколёсный экипаж, для движения которого использовалась рукоятка, работающая по принципу часового механизма, которую должен был крутить ездок.

Первый российский прототип

Не была исключением и Россия, здесь также предпринимались попытки по созданию подобного устройства. В 1752 году крепостной ученый Леонтий Шамшуренков создал нечто напоминающее современный велосипед. Этому устройству было дано название «самобеглая коляска».

Четыре десятилетия спустя Иван Петрович Кулибин, широко известный механик, ставший создателем более 30 успешных проектов из самых различных областей знаний, изобрел трехколесную «самокатку». На этом устройстве усилия ездока передавались посредством педалей на колеса через сложную систему рычагов. Сейчас сложно сказать, где изобрели велосипед и кто был его автором, но эти первые попытки стали хорошей основой для будущего открытия.

Кто же стал первым?

Учитывая, насколько длительной и сложной была история этого популярного сейчас транспортного средства, исследователи и историки не могут достичь полного согласия в этом вопросе. Некоторые думают, что первым стал гениальный мастер эпохи Возрождения Леонардо да Винчи.

Первый экземпляр

Официальной датой создания первого экземпляра считается 1808 год, когда парижский ученый создал устройство, состоящее из двух колес и соединяющей их деревянной перекладины, но у этого самого первого экземпляра еще не было ни руля, ни педалей. Как осуществлялось передвижение? Очень просто: ездок отталкивался от земли ногами.
Это первое устройство для передвижения было значительно модифицировано через пять лет немецким лесничим Карлом фон Драйзером, который изменил конструкцию, сделав одно из колес, а именно первое, управляемым.

Немалым вкладом в развитие велосипеда в его современном виде стало усовершенствование простого рабочего Дальзеля, который спроектировал рычажную систему передач, благодаря чему работа осуществлялась при помощи рук. Но поскольку руки ездока быстро утомлялись, Дальзель изменил свое изобретение и сделал так, что все рычажки двигались при помощи ног. Вероятнее всего, это и стало тем моментом, когда изобрели велосипед, максимально близкий к его современному виду.

Достижения Дальзеля не привели к массовому производству и использованию этого устройства, а лишь привлекли внимание фабрикантов, которые увидели в первом велосипеде интересную детскую игрушку. Они решили добавить третье колесо для безопасности ребенка, но устройство по-прежнему оставалось диковинкой и не было широко распространено.

Первый стальной велосипед

В 1865 году в Европе был создан первый стальной велосипед, инженерами которого стали французские ученые Мишо и Лальман. Тем не менее, колеса этого устройства оставались деревянными с железным ободом. В этих моделях первое колесо было значительно больше заднего (его диаметр мог достигать 1,6 м), поэтому у первых подобных экземпляров было неофициальное название «Паук».

Масса подобного изделия была порядка 35 кг, а скорость, которой оно могло достичь, равнялась от 12 до 20 км/час. Современники, использовавшие это устройство, говорили, что оно был достаточно сложным в управлении, даже сесть на велосипед было сложно.

В 1869 году у первых велосипедов появилась еще одна модификация, автором которой стал англичанин Коупер. Он просто добавил в базовую комплектацию шариковые подшипники, позволившие значительно упростить ход устройства.

Когда изобрели велосипед в его современном виде?

Окончательную форму это устройство приобрело в 1884 году, когда переднее и заднее колесо стали одного размера. Это было инициировано тем фактом, что переднее колесо, которое было намного большего заднего, вызывало множество травмоопасных ситуаций.

Новой модификации было дано название «бицикл». Он очень быстро завоевал популярность во всем мире и к концу XIX века уже был одним из самых популярных средств передвижения.

Итак, подводя итог, надо отметить, что сложно назвать точную дату того, когда изобрели велосипед, ведь он претерпел множество изменений со времени своего появления. Несомненным остается лишь тот факт, что к его созданию приложили руку очень многие люди. Наверное, можно считать велосипед коллективным изобретением. Тем не менее, это ни на йоту не умаляет того, насколько широкую популярность удалось завоевать этому средству передвижения за столь короткий срок.

Старинный велосипед. История создания и развития велосипеда

Старинный велосипед в свое время стал настоящим прорывом в мелкой транспортной отрасли. Его изобретение приписывают различным людям. Имеется версия, что проекты с цепной передачей и парой колес принадлежат еще Леонардо да Винчи. Патент на изобретение в 1814 году получил немецкий барон Карл фон Дрез. Модель выполнялась из дерева и не имела педалей, для того чтобы ехать, необходимо было отталкиваться ногами от земли. Бытует мнение, что подобный аппарат создал русский умелец Ефим Артамонов (на 14 лет раньше немецкого коллеги), однако он его не патентовал. При этом первый велосипед проехал порядка 5 тысяч километров, изготовлен также был из дерева.

Усовершенствование

Конструктор из Германии Дрез создал в 1817 году старинный велосипед, который по факту представлял собой деревянный самокат, оборудованный седлом и рулем. Изобретение назвали в честь создателя «дрезиной». Этот термин используется до сих пор по отношению к некоторым самоходным машинам.

В сороковых годах девятнадцатого века аппарат подвергается модернизации, благодаря усилиям Кирка Патрика Макмиллана (кузнеца шотландских кровей). Бывший ранее велосипед без педалей оснащается металлическими стержнями, фиксируемыми на заднем колесе. С помощью них можно было приводить машину в движение посредством ног. Сам водитель располагался между передним и задним колесом, корректируя направление при помощи руля, взаимодействующего с передним ободом.

Стоит отметить, что инженер Томпсон вскоре предоставил надувные шины, которые на то время не приобрели популярности, по причине своего технического несовершенства. Массовое производство велосипедов с педалями и камерами началось после 1867 года.

Дальнейшее развитие

Свое название велосипед получил благодаря Пьеру Мишо, который запатентовал педальный привод, устанавливаемый на переднем колесе. В конце 19 века популярными стали модели «пенни-фартинг», названные так по аналогии диаметров монет между собой (пенни меньше фартинга). Педали устанавливались на большом переднем колесе. Седло располагалось сверху них. Поскольку такое транспортное средство имело смещенный центр тяжести, велосипед с большим передним колесом считался довольно опасной модификацией, езда на которой требовала внимания и сбалансированности ездока.

Альтернативой этому устройству стали трехколесные модели, быстро завоевавшие популярность. Следующей стадией развития велосипеда можно считать применение металлического колеса с внутренними спицами. Подобное изобретение было предложено в 1867 году Эдуардом Каупером. Буквально через пару лет транспортное средство оборудовали рамой, а в конце 70-х появилась цепная передача (изобретатель – англичанин Лоусон).

Конец 19-го столетия

На смену пенни-фартинг и аналогичным моделям пришел велосипед, отдаленно напоминающий современные модификации. Изготовил его английский умелец Джон Кемп Старли в 1884 году. Машина получила название «Скиталец» (Rover). Через 12 месяцев началось серийное производство этой версии. Агрегат имел цепную передачу, одинаковый диаметр колес, водительское кресло вынесли на середину, между фронтальным и задним ободом. В дальнейшем компания Rover занялась производством автомобилей и другой техники, вплоть до 2005 года, после чего обанкротилась.

В 1888 году шотландским инженером Джоном Бойдом Данлопом были предложены шины из каучука, мягче и комфортнее. Надежные камеры по сравнению с резиновыми аналогами, быстро получили популярность. Если старинный велосипед сравнивали с «трясучкой» для костей, то теперь езда стала гораздо плавнее и удобнее.

Золотая пора

Расцветом в развитии двухколесной техники без мотора считаются 90-е годы девятнадцатого столетия. Связано это с появлением педального тормоза, а также приспособления свободного хода, что позволяло не крутить педали без необходимости. Вскоре появился ручной тормоз, но его массовое применение началось несколько позже.

Первый велосипед складного типа был изготовлен в 1878 году, а уже в следующем десятилетии изобрели алюминиевые конструкции. Транспортное средство с педалями, на котором можно было передвигаться в лежачем или полулежащем положении, изобрели в 1895 г. Подобная модификация получила название «рикамбент». Его массовым производством через несколько лет после презентации занялась компания «Пежо».

Что изменилось в начале 20-го века?

Старинный деревянный велосипед в начале 20-го столетия давно канул в небытие. В 1915 году появились модели, оборудованные задней и фронтальной подвеской. Основное их предназначение – использование для нужд итальянской армии. Через десяток лет появляются в устройстве подшипники шарикового типа, многоскоростные втулки, конвейерный метод сборки, регулятор скоростей на цепном приводе и стальные трубы с ножными тормозами.

Первые механизмы переключения передач были далеки от совершенства. На заднем колесе монтировались специальные звездочки с обеих сторон. Чтобы переключить скорость, необходимо было останавливать технику, снимать и переворачивать колесо. Кроме того, требовалось регулировать положение и натяжку цепи.

Современная история развития велосипеда

Планетарный механизм, служащий прототипом для современного устройства переключения скоростей, был изобретен в 1903 году, однако распространение получил почти через 30 лет. Более современная модификация переключателя передач изготовлена итальянским велогонщиком Тулио Кампаньоло (1950 год), который впоследствии стал известным производителем веломашин.

В 74-м году прошлого столетия появляются модели велосипедов из титана, немного позже – из углепластика. Специальный компьютер, позволяющий отслеживать параметры нагрузки, скорости и времени, вышел в 1983 году.

Старинный велосипед пользовался успехом, по причине отсутствия альтернативных вариантов. В двадцатом веке популярность рассматриваемой техники была нестабильна. Это связано с развитием автомобилестроения и изобретением мопедов, мотоциклов. Мода на веломашины появилась снова, во многом благодаря пропаганде здорового образа жизни и защите экологической системы. В качестве основного транспортного средства сейчас чаще всего велосипед используют жители европейских стран. Самыми активными пользователями считаются жители Дании и Голландии. В среднем датчанин проезжает на велосипеде порядка 900 километров в год, житель Нидерландов – 850 км. В Германии и Бельгии этот показатель равняется 300 км. Менее используемой техника является в Южной Европе. Например, среднестатистический испанец преодолевает на ней всего 20 километров.

Особенности

Политика правительств разных стран, направленная на развитие велостроения, позволяет популизировать это вид транспорта, улучшить состояние здоровья населения, разгрузить центральные улицы от плотного потока машин и сохранить экологию. В Китае, Индии и многих других странах велосипед считается основным средством передвижения. Это связано с его маневренностью на узких улочках и доступностью по цене. Бывали случаи, что власти запрещали передвижение на этом виде технике, дабы не препятствовать проезду машин. Например, в Шанхае (2003 год) был введен запрет на несколько месяцев.

Интересная информация

Ниже приведены некоторые интересные факты, связанные с историей развития двухколесных агрегатов без моторов:

Велосипед без педалей изобретен еще в 1814 году, изготовлен из дерева, передвигаться на нем можно было, отталкиваясь от земли ногами.
Первая велосипедная гонка была проведена в пригороде Парижа (дистанция составила 2 километра, 1868 год).
В России массово модели с цепной передачей начали появляться в 1880 году.
Существенный рывок в развитии велосипедов произошел в 1884 году. Ветеринар из Шотландии Данлоп придумал пневматическую шину. Изначально он пытался наполнить ее водой, но это значительно снижало скорость. Затем изобретатель задул в нее воздух и придумал специальный клапан, предотвращающий выход смеси обратно.
Основным современным производителем велосипедов считается Китай, поскольку там расположено большинство мощностей (порядка 95 % продукции).

Критерии выбора

При выборе велосипедного транспорта необходимо учитывать ряд параметров. Во-первых, необходимо определиться с местом основного передвижения (город или проселочная дорога). Во-вторых, нужно учитывать возраст и пол будущего владельца. Кроме того, рама должна подходить по росту и весу человека. С учетом всех этих факторов вы сможете подобрать двухколесную технику, обеспечивающую безопасность, надежность и комфортность передвижения.

Какими бывают виды современных велосипедов?

Старинный трехколесный велосипед сейчас можно встретить разве что в музее. Современные аналоги можно условно разделить на три вида:

Горные модели. Они предназначены для перемещения по пересеченной местности, горам и бездорожью. Качественные модификации этого типа считаются самыми популярными, надежными, прочными и долговечными. Некоторые версии оснащены парой амортизаторов (двумя подвесами). Несмотря на то что такая машина тяжелее стандартной вариации, она показывает лучшие показатели при езде по неровной поверхности.
Велосипеды шоссейного типа. Эти модификации легче, имеют колеса большего диаметра с узкими шинами. Модель оборудована заниженным рулем, что позволяет принять аэродинамическое положение водителю, вследствие чего улучшаются скоростные показатели.
Смешанные варианты. Такие велосипеды объединяют лучшие качества рассмотренных выше аналогов, предназначены для езды за городом и в нем, но не подойдут участникам спортивных заездов.

Развитие велосипедной техники происходило не одно столетие. В разработке и создании этого приспособления приняло участие много изобретателей и умельцев. В итоге велосипед стал не просто развлечением, а полноценным транспортным средством.

Велосипеды

Велосипе́д (из фр. vélocipède , от лат. velox — быстрый и pes — нога) — транспортное средство, приводимое в движение мускульной силой человека через ножные педали или (редко) через ручные рычаги. Большинство велосипедов имеют два колеса, но бывают и трёх-, и четырёх-, и даже одноколёсные велосипеды.

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 нём».

Ныне во всём мире используется более миллиарда велосипедов, поэтому велосипед — самое распространённое транспортное средство. Он стал таковым благодаря низкой стоимости, лёгкости, малым размерам, отсутствию потребности в топливе и относительной безопасности.

В 2005 году по итогам опроса общественного мнения в Великобритании, велосипед был признан величайшим техническим изобретением с 1800 года. За велосипед проголосовало больше опрошенных, чем за все остальные изобретения, вместе взятые. [2]

Содержание

История

До 1817 года

Сведения о велосипедах и самокатах до 1817 года неясны и противоречивы. Так, рисунок двухколёсного велосипеда с рулём и цепной передачей, приписываемый Леонардо да Винчи, или его ученику Джакомо Капротти, по мнению многих, является подделкой [3] . На витраже в церкви Св. Егидия в английской деревне Stoke Poges изображена человеческая фигура на чём-то вроде самоката, которую Н. Певзнер называет «изображением потешной лошадки, выполненным в XVII веке (C17 representation of a hobby horse)». [4] Самокат якобы 1791 года, приписываемый графу де Сивраку (Comte de Sivrac) — фальсификация 1891 года, выдуманная французским журналистом Луи Бодри. В действительности никакого графа де Сиврака не было, прототипом его стал Джин Хенри Сиврак, получивший в 1817 году разрешение на импорт четырёхколёсных экипажей.

Легендой, скорее всего, является и история о крепостном крестьянине Артамонове, который якобы сконструировал велосипед примерно в 1800 году. Согласно этой легенде, изобретатель совершил успешный пробег на своём велосипеде из уральского села Верхотурье в Москву (около двух тысяч вёрст). Это был первый в мире велопробег. В сие путешествие крепостного Артамонова послал его хозяин — владелец завода, который возжелал удивить царя Александра I «диковинным самокатом». За изобретение велосипеда Артамонову со всем его потомством была дарована свобода от крепостной зависимости. Велосипед хранится в краеведческом музее Нижнего Тагила.

Как показал химический анализ железа, велосипед из нижнетагильского музея сделан не ранее 1870 года. Что касается Артамонова, то он впервые упоминается в книге В. Д. Белова «Исторический очерк уральских горных заводов» (издание 1898 г., С.Петербург): «Во время коронования императора Павла, следовательно в 1801 г., мастеровой уральских заводов Артамонов бегал на изобретённом им велосипеде, за что по повелению императора получил свободу со всем потомством». В действительности Павел I короновался в 1797 году, а в 1801 — Александр I. Белов не приводит никаких ссылок на документы, подтверждающие его поразительную находку. Не найдены они и впоследствии. Никаких упоминаний об Артамонове не удалось найти ни в камер-фурьерских церемониальных журналах 1796, 1797 и 1801 годов, ни в «повестке по случаю кончины Его императорского величества государя императора Павла Петровича», ни в описании коронации Его императорского величества Александра Павловича, ни в «Списке о всех милостях, излиянных покойным государем Павлом 1 в день его коронации 5 апреля 1797 года», ни в архивах канцелярии Н. Н. Новосильцева, созданной в 1801 году и занимавшейся рассмотрением технических изобретений, ни в подборке материалов о крепостных изобретателях, публиковавшейся в «Отечественных записках» П. П. Свиньина (1818—1830). Не найдено и никаких других документов, которые бы подтверждали рассказ Белова. Железный «велосипед Артомонова», демонстрировавшийся в одном из уральских музеев, оказался самоделкой конца XIX века, выполненной по английским образцам [5] [6] [7] .

Прототипом легенды, возможно, послужили крепостной изобретатель Е. Г. Кузнецов-Жепинский, действительно получивший вольную (вместе с племянником Артамоном) в 1801 году за свои изобретения. Однако Кузнецов сконструировал не велосипед, а дрожки с верстометром и музыкальным органом.

1817 год и далее

Хотя велосипед воспринимается нами как некое простое и гениальное целое (о чем свидетельствует поговорка «изобретать велосипед»), в реальности его изобрели как минимум в три приёма.

В 1817 году немецкий профессор барон Карл фон Дрез из Карлсруэ создал первый двухколёсный самокат, который он назвал «машиной для ходьбы». Он был снабжён рулём и выглядел в целом, как велосипед без педалей; рама была деревянной. Изобретение Дреза назвали в его честь дрезиной, и слово «дрезина» поныне осталось в русском языке. Возможной причиной изобретения стало то, что предыдущий, 1816 был «Годом без лета». Тогда Северное Полушарие постигла самая сильная климатическая аномалия в истории, что катастрофически сказалось на урожае, вызвало голод и снизило поголовье лошадей. В 1818 году в Баден-Бадене фон Дрез получил «Großherzogliches Privileg» (тогдашний аналог патента) на своё изобретение. Вскоре машина Дреза завоевала популярность в Великобритании, где стала называться «денди-хорз».

В 1845 году англичанин Р. У. Томпсон запатентовал надувную шину, но она оказалась технологически несовершенной.

В 1862 году Пьер Лалман, 19-летний мастер по изготовлению детских колясок из Нанси (Франция), увидел «денди-хорз» и придумал оснастить его педалями — на переднем колесе. Лалман ничего не знал о велосипеде Макмиллана, и на его машине педали нужно было крутить, а не толкать. В 1863 Лалман перебрался в Париж, где смастерил первый велосипед, напоминающий те, что нами любимы.

В 1864 году лионские промышленники братья Оливье оценили потенциал машины Лалмана и в сотрудничестве с каретным инженером Пьером Мишо начали массовый выпуск «денди-хорзов» с педалями. Мишо догадался сделать раму велосипеда металлической. По некоторым сведениям, Мишо и придумал для устройства название «велосипед». Поработав у Мишо-Оливье короткое время, Лалман отправился в Америку, где в ноябре 1866 запатентовал своё изобретение. Очевидно, Пьера Лалмана и стоит считать фактическим изобретателем велосипеда.

С 70-х годов XIX века стала приобретать популярность схема «пенни-фартинг». Название описывает соразмерность колёс, ибо монета пенни была намного больше фартинга. На втулке «пенни» — переднего колеса, были педали, и седло ездока было почти прямо сверху от них. Большая высота сидения и центр тяжести, смещённый к переднему колесу, делали такой велосипед весьма опасным. Альтернативой им были трёхколёсные самокаты.

В 1867 году изобретателем Каупером была предложена удачная конструкция металлического колеса со спицами. В 1878-м году английский изобретатель Лоусон ввёл в конструкцию велосипеда цепную передачу.

Первый велосипед, похожий на используемые в наши дни, назывался Rover — «Скиталец». 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. Велосипед Старли получил название «безопасный велосипед» и стал так известен, что слово Rover во многих языках обозначает велосипед (польское Rower, белорусское Ровар, украинское Ровер [Ров`эр]). Фирма Rover стала огромным автомобильным концерном и просуществовала до 15 апреля 2005 г, когда была ликвидирована из-за банкротства.

В 1888 году шотландец Джон Бойд Данлоп изобрёл надувные шины из каучука. Они были технически совершеннее, чем запатентованные в 1845 году, и получили широкое распространение. После этого велосипеды избавились от клички «костотрясы». Это изобретение сделало езду на велосипедах намного удобнее, что способствовало их популяризации. 1890-е годы назвали золотым веком велосипедов.

Первый складной велосипед сделан в 1878 году, первые алюминиевые — в 1890-х годах, 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», первый велосипед с задней и передней подвесками — в 1915 году, для итальянской армии.

К началу XX века относятся первые механизмы переключения скоростей. Однако они были несовершенными. Одним из первых способов переключения скоростей, применяемых на спортивных велосипедах, было оборудование заднего колеса двумя звёздочками — по одной с каждой стороны. Для переключения скорости надо было остановиться, снять заднее колесо и перевернуть его, вновь зафиксировав и натянув цепь. Планетарный механизм переключения передач изобретён в 1903 и стал популярным в 1930-е годы. Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобретён лишь в 1950 г. известным итальянским велогонщиком и производителем велосипедов Туллио Кампаньоло (Tullio Campagnolo).

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.

В течение XX века интерес к велосипедам переживал свои пики и спады. Начиная примерно с 1905 года, велосипеды во многих странах, в частности в США, стали выходить из моды из-за развития автомобильного транспорта. Дорожная полиция часто относилась к велосипедистам как к помехе движению автомобилей. К 1940 году велосипеды в Северной Америке считались игрушками для детей. С конца 1960-х годов велосипеды снова вошли в моду в развитых странах, благодаря пропаганде здорового образа жизни и всеобщему осознанию важности экологических проблем.

В СССР в конце XX века наиболее распространёнными моделями велосипедов были (отсортированы по возрастанию размера): Дружок, Лёвушка, Ветерок, Олимпик, Школьник, Орлёнок, Кама, Десна, Салют, Уралец, Украина, Аист, Урал, Турист, Старт-шоссе. Существовало две модели с отсоединяемыми колёсами — «Конёк-Горбунок» и «Мишка» (для детей). А также был велосипед «Сура» (размер примерно как «Урал» или чуть больше)…

Социальная роль

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, Ровер, Шкода, Morris Motor Company, Опель), начинали как велосипедные. Начинали как производители велосипедов также Братья Райт [8] .

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 Сюзан 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.

Велосипеды позволили сельским жителям чаще ездить в соседние деревни и города, благодаря чему участились браки между жителями разных населённых пунктов. Это улучшило генетическое здоровье населения благодаря гетерозису. Велосипеды уменьшили скученность в городах, позволив рабочим и служащим жить в пригородах, относительно далеко от места работы.

Применение

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. В бедных странах велосипеды иногда используются для доставки обедов.

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. [9]

Велосипеды использовались на войне. В ходе Второй 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. Япония успешно использовала велосипеды для вторжения в Китай в 1937 году и для вторжения в Сингапур через Малайзию в 1941.

Велосипеды позволяли скрытно и внезапно перебросить тысячи солдат, застав 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 [10] .

Велосипедные гонки

Велогонки начали проводиться сразу после изобретения велосипедов. Первые гонки проводились на велосипедах «пенни-фартинг» и других опасных велосипедах и часто приводили к травмам. С 1890-х стали популярными многодневные велогонки. К ним относится старейшая из велогонок, проводящихся до сих пор — 1200-километровая гонка «Париж-Брест-Париж», впервые прошедшая в 1891. Эта велогонка не состоит из этапов: секундомер включается на старте и выключается, когда спортсмен достиг финиша. Велосипедист сам решает, сколько времени ему тратить на сон. Велогонка «Тур де Франс» (Tour de France), проводящаяся с 1903 — самая популярная из всех велогонок и, возможно, из всех гонок вообще.

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 — гонки на велосипедах, очень похожих на шоссейные, по пересечённой местности. Для гонок на велодромах используются специальные трековые велосипеды, обычно без переключения скоростей.

Гонки, кроме того, делятся на индивидуальные и командные. Существует большое количество видов и дисциплин велосипедных гонок.

См. также веб-страничку об основных направлениях велосипедного спорта [11] .

Велосипеды в настоящее время

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 [12] .

Современная популярность велосипеда в Европе — результат проводимой правительствами политики, так как популяризация велосипеда способствует разгрузке центров городов от автомобилей, 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).

Во многих городах Европы велосипед можно взять напрокат на вокзале.

В Копенгагене можно взять велосипед напрокат бесплатно, причём на любой срок [13] . Такие велосипеды под страхом штрафа запрещено использовать вне Копенгагена. Необычный дизайн и раскраска велосипедов не позволяют выдать их за собственные. Аналогичная программа есть в Хельсинки [14] и в баскской столице Витории (c 2004 г.). [15] Бесплатно арендовать велосипед можно и на территории парка Hoge Veluwe в Нидерландах, и в других местах.

В Амстердаме, называющем себя велосипедной столицей Европы, велосипеды можно взять напрокат не только на железнодорожной станции, но также и в пунктах проката, в большинстве велосипедных магазинов, во многих гостиницах. Есть даже специальная гостиница для велосипедистов, Van Ostade Bicycle Hotel [16] . Можно арендовать водный велосипед [17] , велосипед-тандем и даже велосипед для 8 человек [18] В этом городе велосипеды — обычное средство передвижения, куда более распространённое, чем автомобили. Отчасти это связано с недостатком и дороговизной парковок в Амстердаме и других крупных городах.

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, благодаря тому, 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 Израиле, как и в Амстердаме, есть велосипедный отель (Исротель Пундак Рамон в Мицпе-Рамоне), имеющий свою веломастерскую и проводящий велосипедные экскурсии [19] .

Устройство велосипеда

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 (а не шатунами, как указано на рисунке), цепной передачи и тормозов. Дополнительно велосипед может оборудоваться одним или двумя амортизаторами, багажником, светотехникой (лампами и/или световозвращателями), звуковым сигналом, подставкой-«подножкой».

Колёса

Как правило, на велосипеде устанавливаются два колеса одинакового диаметра. Каждое колесо состоит из металлического обода ,который соединяется с передней втулкой с помощью спиц, резиновой камеры (она аналогична автомобильной,но более тонкая) и покрышки (шины) с протектором. Протектор обычно большой у горных велосипедов, он уменьшает тормозной путь велосипеда и защищает камеру от проколов стеклами, гвоздями и т.д. при движении по асфальту.

Рама — часть велосипеда, к которой крепятся другие его компоненты — колёса, педали, седло, руль. По мнению многих, рама — самый главный и дорогостоящий компонент велосипеда [3].

Рама 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 женскими. Женская рама тяжелее мужской с аналогичными характеристиками, но на велосипед с женской рамой удобнее садиться и слезать. В прошлом велосипеды с женской рамой использовались женщинами (можно было сесть на велосипед, будучи в юбке и не нарушая приличий), сейчас они популярны среди обоих полов.

Комфортабельность рамы и ходовые качества велосипеда зависит от мягкости материала. Мягкие рамы лучше поглощают вибрацию и имеют лучший накат на неровных поверхностях. Жёсткие рамы позволяют передавать энергию от педалей к колёсам с меньшими потерями.

Рамы могут делаться из стали, сплавов алюминия, титана, магния, молибдена, а также из углепластика (карбона).

Хорошие стальные рамы делают из хромомолибденовых сплавов. Рамы из хромомолибденовой стали (Cr-Mo steel) лишь немного тяжелее, чем алюминиевые, комфортабельны благодаря своей относительной мягкости и обладают отличными усталостными характеристиками. Если всё же стальная рама страдает от усталости материала, она даёт знать об этом скрипом и снижением жёсткости. Сейчас Cr-Mo в основном используется только в производстве рам для велосипедов ВМХ и туристских велосипедов (en:Touring bicycle).

Рамы из других марок стали (hi-ten, высокоуглеродистые) отличаются низкой прочностью и большим весом и используются только в дешёвых велосипедах.

Алюминиевые рамы легче стальных и жёстче. Благодаря этому они часто используются для гоночных моделей. Однако усталостные характеристики алюминия плохи; кроме того, алюминиевая рама, разрушающаяся от усталости материала, разрушается внезапно.

Титановые рамы также весьма легки, но титан — очень мягкий металл, что часто является недостатком. Титановые рамы не боятся ни холода, ни жары, ни химических веществ, и практически вечны.

Магниевые рамы легки примерно так же, как титановые. Магний очень неустойчив к коррозии, поэтому такие рамы необходимо беречь от царапин. Кроме того, магний, как и алюминий, имеет плохие усталостные характеристики.

Рамы из углепластика (карбона) легче всех остальных, но очень дороги. Их главным недостатком, кроме цены, является хрупкость: карбон может быть повреждён сильным точечным ударом. Кроме того, у карбона очень плохие усталостные характеристики — спортсмены предпочитают менять такие рамы не реже, чем раз в год.

В настоящее время на большинстве велосипедов используются рамы из алюминиевых сплавов, вытеснившие стальные с массового рынка. Дорогие гоночные велосипеды используют либо алюминиевые рамы с карбоновыми задними перьями, либо полностью карбоновые. Другие материалы (титан, скандий, магний) — скорее, экзотика.

Передача

Крутящий момент с педалей на заднее колесо обычно передаётся с помощью цепной передачи. Она состоит из ведущих звёзд, 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. Однако максимальную мощность человек развивает при достаточно узком диапазоне усилий, поэтому многие велосипеды оборудованы механизмами переключения скоростей.

Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобрёл известный итальянский велосипедист Туллио Кампаньоло (en:Tullio Campagnolo) в 1950 г. Звезды (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 3 до 10 ведомых звёздочек и 1—3 передних, что позволяет таким образом обеспечить до 30 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 возрастает, 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.

Используется и планетарный механизм переключения передач, который целиком находится в задней втулке. По сравнению с внешним переключением его механический КПД несколько ниже,[4] 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 и реже восьмиступенчатые, обеспечивающие переключение трёх или восьми передач и тормоз. Долгое время трёхскоростные втулки являлись самыми лёгкими и отлаженными, но в последнее время японская фирма [5]. Вмонтированная тормозная система может быть разной — педальный тормоз, роллерный тормоз или дисковый тормоз. В первом и втором случаях тормозное устройство находится внутри втулки, но управляется по-разному (более подробно здесь — велосипедный тормоз); в последнем случае диск затормаживается с помощью калипера; также существуют облегчённые безтормозные втулки для использования совместно с ободным тормозом. Самые дорогие модели (например, скоростные втулки Ролофф) дают 14 передач, обеспечивая передаточное соотношение более 500 % — это больше, чем можно добиться, просто переключая звёзды; но и весят такие втулки немногим менее 2 килограмм.

Необходимо заметить, что 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 карданную передачу, однако достаточно массово она стала применяться лишь в последние годы. Карданная передача имеет большую массу, но практически не требует обслуживания. Также при карданной передаче отсутствует и такая традиционная для велосипеда проблема, как слетание цепи. Несмотря на значительные преимущества в использовании в дорожных велосипедах карданная передача встречается ещё сравнительно редко.

Также ведутся работы в направлении использования шевронного ремня в качестве привода. Преимущества в отсутствии смазки и шума, большей прочности и большего ресурса по сравнению с цепью. Недостатки — только планетарные механизмы переключения поддерживаются в данный момент.

Тормоза

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.
Качественные дисковые тормоза позволяют более плавно регулировать тормозные усилия.
Дисковые тормоза можно использовать с 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 производится в полевых условиях. Особенно это относится к гидравлическим дисковым тормозам.

Дисковые тормоза бывают механическими и гидравлическими. 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.

V-brake имеют свои преимущества перед дисковыми тормозами:

Тормозное усилие прикладывается к ободу, тем самым уменьшается нагрузка на спицы и втулку.
При длительном торможении (спуске с горы) v-brake гораздо меньше нагреваются, за счёт большей площади обода по сравнению с тормозным диском.
V-brake очень неприхотливы, настройка очень простая, в отличие от дисковых, которые часто нужно перестраивать после снятия колеса.
Имеют меньший вес чем дисковые тормоза, что важно для некоторых велоспортивных дисциплин.
Дёшевы. Цена дисковых тормозов в несколько раз выше ободных. Именно поэтому на подавляющем большинстве бюджетных велосипедов стоят ободные тормоза.

При использовании ручных тормозов необходимо нажимать оба рычага одновременно и плавно, без рывков. Передний тормоз эффективнее заднего при одинаковом тормозном усилии, потому что при торможении на переднее колесо приходится большее усилие, чем на заднее, – ведь инерция в момент торможения направлена вперёд, и, следовательно, большая часть нагрузки придётся на переднюю точку опоры. Но на переднем колесе, в отличие от заднего, нельзя допускать полную блокировку колеса — это приведёт к падению, в то время как с заблокированным задним колесом можно удерживать равновесие, спускаясь, например, с крутого холма. 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, либо применяется блокировка заднего колеса с поворотом велосипеда перпендикулярно направлению движения и завалом на бок.

Существуют также педальный тормоз. Он приводится в действие с помощью педалей при вращении их в сторону, противоположную основному. Имеет следующие преимущества: мощные, отлично работают в любую грязь, в снегу, так как не зависят от неё, потому что спрятаны в задней втулке колеса, дешевы, неприхотливы в обслуживании. Недостатки: действуют только на заднее (то есть ведущее) колесо, не действуют при обрыве цепи и при отсутствии контакта ног с педалями, требуют определённого привыкания. Но главный недостаток, ограничивающий применение педального тормоза — его несовместимость с классическим переключателем скоростей. Но это не ограничивает применение педального тормоза во многих городских велосипедах с одной передачей или планетарным переключателем передач. Иногда педальный тормоз дополняется передним ручным, обычно типа v-brake или u-brake.

Седло

Седло является важной частью велосипеда: большинство проблем с комфортом связаны с неудобным седлом. Широкие и мягкие сёдла часто неудобны (хотя внешне кажутся удобными), потому что мешают работе ягодичных мышц. 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.

Различают мужские и женские седла.

Другие компоненты и принадлежности

Руль служит для управления велосипедом. С помощью выноса он крепится к вилке переднего колеса. Форма руля может быть различной и зависит от назначения велосипеда.

Педали предназначены для передачи мускульного усилия на колеса. Для повышения эффективности педалирования существуют приспособления, обеспечивающие фиксацию ноги на педали, позволяя тем самым не только толкать, но и тянуть педаль. До недавнего времени это осуществлялось преимущественно с помощью туклипсов — специальных скоб и ремешков, «привязывающих» ногу к педали. Туклипсы опасны тем, что при падении велосипедист может не успеть вынуть ногу. Современные велосипеды оборудуются «контактными» педалями, работающими как автоматический замок. Контактные педали требует специальных, совместимых с ними, велотуфлей, а, точнее, ответной части (шипов) совместимой системы.

Звуковой сигнал (звонок или гудок) позволяет привлечь внимание в опасных ситуациях. Это особенно важно из-за того, что велосипед перемещается почти бесшумно и прохожие могут слишком поздно его заметить. В некоторых странах (в том числе и России) наличие звукового сигнала является обязательным при перемещении по дорогам.

Световозвращатели («катафоты») или фонари также являются обязательными во многих странах при движении в тёмное время суток. Обычно используется белый фонарь (или световозвращатель) спереди, красный — сзади; красные, жёлтые или оранжевые — на колёсах и педалях.

Велокомпьютер подсчитывает скорость и пройденное расстояние и другие параметры поездки.

Зеркало заднего вида повышает безопасность езды по дорогам общего пользования.

Велосипедный шлем до некоторой степени защищает голову от ударов. Ношение велошлемов обязательно в Австралии и Новой Зеландии, в Израиле, во многих канадских провинциях, в некоторых графствах штата Вашингтон и для детей до определённого возраста — во многих американских штатах и практически во всех странах ЕС.

Степень защиты не следует преувеличивать. По проведённому в Австралии исследованию, велосипедный шлем предотвращает только 15 % травм головы [6].

Существуют противоречивые мнения о полезности шлемов. С одной стороны, даже единичная предотвращённая травма — это уже существенный эффект. С другой, среди противников использования велошлема есть мнение, что он может привносить ложное чувство безопасности, затруднять обзор. Поэтому некоторые велосипедисты и организации считают пользу шлемов сомнительной [7] [8].

Закон об обязательном ношении шлема, по некоторым данным, приводит к уменьшению числа велосипедистов. Так, количество велосипедистов в Мельбурне после введения закона уменьшилось на 29 % [9], на 30 % в штате Виктория [10] и на 20-40 % в других частях Канады и Австралии [11].

Британский учёный Иэн Уолкер обнаружил, что велосипедистам, носящих шлем, водители оставляют меньше места для проезда. В среднем водители приближались к велосипедисту на 8.5 см ближе. Количество водителей, проезжающих на расстоянии меньше метра от велосипедиста, увеличилось на 23 %, если велосипедист был в шлеме. [12] [13] По мнению Уолкера, это повышает риск несчастного случая.

Велосипедные трусы и штаны, в отличие от обычных, хорошо обтягивают тело (за исключением моделей для экстремальных дисциплин, таких, как фрирайд). Обычно они снабжены накладкой из мягкого материала («памперс»), защищающей промежность от возникновения потёртостей и смягчающей удары о седло. Велотрусы и велоштаны являются одновременно верхней и нижней одеждой, надевать под них нижнее белье (кроме термобелья в холодную погоду) не следует.

Физика

Для того, чтобы двухколёсный велосипед не упал, нужно постоянно поддерживать равновесие. Поскольку площадь опоры велосипеда очень мала (в случае двухколёсного 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 двухколёсный 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 [14]:

При случайном отклонении переднего колеса движущегося велосипеда 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 без особых проблем 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 определённый: если слишком малый момент приведёт к трудности удержания равновесия, то слишком большой — к колебательной неустойчивости, в частности — «шимми» (см. ниже). 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/ч) 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.

На высоких скоростях для управления велосипедом можно применять приём контрруление, знакомый мотоциклистам. Кратковременно отталкиваем правую ручку руля от себя, в результате чего велосипед быстро наклоняется вправо (буквально «ныряет»), затем, при достижении нужного угла наклона, руль выравниваем и удерживая в таком положении — поворачиваем направо, после чего выравниваем велосипед или мотоцикл. Соответственно, если толкаем от себя левую ручку — поворачиваем налево. Основная цель контрруления — быстрое (менее чем за секунду) достижение нужного угла наклона велосипеда или мотоцикла для быстрого входа в поворот. В принципе, данный приём работает на любых скоростях от 10-15 км/ч и выше, то есть когда начинают проявляться гироскопические свойства колеса, которые помогают осуществлять и контролировать наклон и вхождение в поворот.

Езда на велосипеде эффективнее (по затратам энергии на километр) как ходьбы, так и езды на автомобиле. При езде на велосипеде со скоростью 30 км/ч сжигается 15 ккал/км (килокалорий на километр), или 450 ккал/ч (килокалорий в час). При ходьбе со скоростью 5 км/ч сжигается 60 ккал/км или 300 ккал/ч, то есть езда на велосипеде в четыре раза эффективнее ходьбы по затратам энергии на единицу расстояния. Поскольку при езде на велосипеде расходуется больше калорий в час, она также является лучшей спортивной нагрузкой. При беге затраты калорий в час ещё выше. Необходимо учитывать, что ударные нагрузки при беге, а также неправильная езда на велосипеде (например, езда в гору на высоких передачах, переохлаждение коленей, отсутствие достаточного количества жидкости и т. д.) могут травмировать колени и голеностопный сустав. Тренированный мужчина, не являющийся профессиональным спортсменом, может в течение длительного времени развивать мощность 250 ватт, или 1/3 л. с. Это соответствует скорости 30—50 км/ч по ровной дороге. Женщина может развивать меньшую абсолютную мощность, но большую мощность на единицу веса. Поскольку на ровной дороге почти вся мощность расходуется на преодоление сопротивления воздуха, а при езде в гору основные затраты — на преодоление силы тяжести, женщины, при прочих равных условиях, едут медленнее по ровному месту и быстрее в гору.

Расход калорий необходимо рассчитывать на килограмм массы тела. 4 км/ч — 0,04; 10 км/ч — 0,07; 15 км/ч — 0,11; 20 км/ч — 0,14; 30 км/ч — 0,18; далее выбранный коэффициент умножить на массу тела, и мы получим расход калорий в минуту. Например я ехал 2,5 часа со средней скоростью 30 км/ч, мой вес 95 кг итого 0,18*95*150=2565 ккал. Некоторые к собственной массе добавляют массу велосипеда, что достаточно спорно. В любом случае можно получить лишь приблизительные данные.

Источники:

https://www.vseznaika.org/history/kto-izobrel-velosiped-i-v-kakom-godu/
https://obuchonok.ru/node/4685
https://fb.ru/article/139225/kogda-izobreli-velosiped-istoriya-velosipeda-istoriya-izobreteniya-velosipeda
https://fb.ru/article/315121/starinnyiy-velosiped-istoriya-sozdaniya-i-razvitiya-velosipeda
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/836985