Когда изобрели деревянный велосипед

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.

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 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.

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.

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, 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.

Каким был первый велосипед

История создания первого велосипеда насчитывает не один век. А потому, достоверно утверждать, что тот или иной изобретатель в одиночку изобрел велосипед нельзя. Впрочем, споров по этому поводу существует немало. Ведь каждый пытается приписать эту заслугу человеку-земляку. Так, если вы подойдете с вопросом кто создал велосипед к шотландцу, то получите ответ – шотландец, мотивированный своими доводами, подкрепляемыми «доказательствами». Но истина заключается в том, что создали это чудо передвижения сразу множество изобретателей, так или иначе повлиявших на это событие, предлагая свои разработки и механизмы.

Джованни Фонтан – первый четырехколесный прототип современного велосипеда

Попытки изготовить транспортное средство, которое будет приводиться в движение посредством силового воздействия человека, прослеживаются на страничках истории уже очень давно. Так, еще в начале 15-го века (а точнее в 1418 году), изобретатель Джованни Фонтан сконструировал некое подобие велосипеда. Его механизм был прост: четыре колеса на двух осях (передние и задние), приводимые в действие веревкой, натянутой между шкивами. Популярности такое средство передвижение не завоевало, так как передвигаться на нем было как минимум не практично, да и время это не особо принимало изобретателей, пытавшихся облегчить жизнь людей.

Современный четырехколесный велосипед

Конец 15 века – первый чертеж устройства, похожего по принципу действия на велосипед. До сих пор достоверность датирования чертежа и его подлинность вызывает сомнения у историков, тщательно изучавших эту эпоху. Начиная с 1493 года (предполагаемой даты создания чертежа) до 1974 года это творение приписывали никому иному, как Леонардо да Винчи. Но благодаря ряду экспертиз, удалось установить то, что это не его творенье. Затем, когда эта информация была обнародована, были выдвинуты теории, о причастности к созданию чуда техники ученика Да Винчи. Информация тоже была опровергнута. Проводились и тесты на возраст, после которых эксперты сошлись во мнении – чертеж подделка.

Представители моделей начала 19-го века

1791 год породил еще один исторический миф. Именно в этом году, согласно патриотического мифа, учрежденного историком из Франции в 1891 году повествовал о создании первого велосипеда. Модель по легенде была следующая: Граф Комте де Сикрак создает целерифер, представленный привычной деревянной лошадью, которая оснащена колесами, пришедшими на замену полозьям. Уже в 1976 году, исследователь из Франции развеял это суждение, приведя собственные доводы и исторические факты. Так, Жан Сиврак из Марселя продал целерифер за границу. Это было четырехколесный скоростной тренажер, получивший название целерифер в 1817 году.

Еще одно историческое упоминание о велосипеде, появляется на страничках «Словаря Верхотурского уезда Пермской губернии» в 1910 году, описывая события 1801 года. Так, исходя из записи становиться понятно, что некий крепостной кузнец Евим Артамонов создал диковинное для того времени изделие. Оно представляло собой конструкцию из железа, оснащенную колесами, педалями, рулем и сиденьем. От современных представителей изобретение отличало лишь форма колес: заднее было вдвое меньше роста человека, а переднее – по диаметру вдвое превышало заднее. Согласно записям, Артамонов добрался на своем детище до Москвы, где изделие было передано в царскую коллекцию редких вещей, а со временем было утрачено. Других доказательств, кроме записей в словаре, способных подтвердить это суждение – нет.

Общепринято датировать первый аналог современного велосипеда 1817 годом. На фоне разразившегося голода и массового забоя лошадей, немецкий изобретатель барон Карл Дрез явил миру диковинное устройство. С виду, он напоминает велосипед, в современном понимании. Изготавливаемый из дерева, первый аналог имел свои недостатки. Так, необходимо было находить баланс, чтобы сдвинуть переднее колесо транспорта при повороте. В связи с чем, отрывать ноги от земли, теряя упор, было бы опрометчиво. Потому и не было педалей, как на нынешних представителях велосипедов. В движение устройство приводилось силой ног – для езды необходимо было отталкиваться от дорожного покрытия. Напоминает популярные в наше время беговелы. Принцип конструкции в дальнейшем совершенствовался, конструкция становилась сложнее, а дерево быстро отошло на задний план как материал для изготовления.

Идея первого велосипеда не особо прижилась в свое время. Это было обусловлено тем, что 1817 год отметился хорошим урожаем, что привело к увеличению прироста лошадей – незаменимого на тот момент типа транспорта. А велосипедисты, теряя баланс, не редко сбивали прохожих, что привело к запрету первых велосипедов. И только спустя 50 лет, велосипеды возвращаются вновь, уже улучшенными, и адаптированными под потребности людей.

Спустя 50 лет после создания первого аналога велосипеда

Более современная модель велосипеда, или как тогда было принято его называть «костетряса», появляется в 1863 году. Он был изготовлен из стали, и вся конструкция была хоть и более устойчивой, чем ее предшественники, но все же тяжелой. Еще одна сложность в эксплуатации такого вида транспорта, заключалась в дорожном покрытии – старушка Европа была устелена брусчаткой. Только представьте себе, как сильно тряс наездника такой велосипед, если и на ровной дороге его представить сложно. Впрочем, для загородных дорог, где брусчатки не было, изделие пришлось по вкусу любителям ускользнуть от суеты городских улиц. Приводился в движение этот велосипед благодаря прямому приводу – педалям на переднем колесе.

С развитием металлургической отрасли, появилась возможность изготавливать цельнометаллические конструкции, меньшие по весу и более прочные, чем их предшественники. Такие велосипеды появляются в 1870 году и сразу же получают свое название – «Большеколес». Все упиралось в диаметр колес изделия, так как производителям был известен принцип – чем больше размер, тем дольше проедет устройство с одного вращения педалей.

Несмотря на значительные изменения в плавности передвижения, обеспечиваемые наличием резиновой шины, «Большеколесы» все еще были не столь удобны в эксплуатации. Так, из-за размеров колес, конструкция была не устойчива и слишком восприимчива к преодолению даже незначительных препятствий. Участились случаи падения велосипедистов, причем не вбок, а именно вперед. Но устройство выпускалось в разных ростовых вариантах: можно было подобрать модель, подходящую под длину ноги велосипедиста. Вот только стоимость диковинки была по карману не каждому и составляла полугодовую зарплату обычного рабочего.

Модель 1870 года стала своего рода прорывом, круто повлиявшим на последующее развитие велосипедов. Тому сопутствовали еще и некоторые события, сыгравшие немаловажную роль для совершенствования и массового выпуска велосипедов. Вот некоторые из них, пришедшиеся на 19 век:

Жюль Сюрирей в 1869 году изобретает и патентует стальные шарикоподшипники. Они же попали в массовое производство благодаря Фридриху Фишеру, наладившему изготовление этих изделий в 1972 году.
Суппортные тормоза были запатентованы английскими изобретателями Броуветом и Харрисом в 1876 году. Это был первый аналог в мире.
1878 год, англичане Скотт и Филлот патентуют особый механизм переключения скоростей – планетарного типа. Изначально изобретение разрабатывалось для установки в ступицу ведущего колеса (на тот момент, это было переднее).
В том же году, развернул свою деятельность первый американский производитель велосипедов – Columbia Bicycle. Свои мощности, производитель развернул в штате Коннектикут, на заводе швейных машин. На рынок Коламбия Байцикл вышли с двадцатью страницами наименований предлагаемой продукции. От европейских, американские модели отличались большим задним колесом, диаметром порядка 60 дюймов.

Цена таких велосипедов была на тот момент заоблачной. В качестве сравнения: швейная машинка стоила порядка 13 долларов, а ценена велосипедов превышала ее в 10 раз! Потому, ориентир производителя был нацелен на аудиторию предпринимателей, с высокими доходами и состоянием. Еще несколько событий этой эпохи не следует оставлять без внимания:

1879 год ознаменовался появлением цепного привода к заднему колесу. Автором изобретения стал англичанин Генри Джон Лоусон.
1880-е годы: выпускались модели женских велосипедов. Они были трехколесными, а их скорость езды была не высока. Параллельно продолжалась эксплуатация «Большеколесов» мужской половиной населения. Вот только риск свернуть себе шею никто не уменьшил. Правда, несправедливо называть трехколесные модели того времени сугубо женскими. Ведь их предпочитала элита общества: врачи, ученые и даже священнослужители.
Еще одно удивительное изобретение появилось в 1888 году. Его автором стал, как ни странно, ветеринар, который в попытках облегчить передвижение на трехколесном велосипеде для своего сына, изобрел пневматическую шину. С того самого момента, безопасность и комфорт предлагались в одном флаконе, и стали неразлучны.
1890 год – изготовление приближенного к нашей эпохе варианту велосипеда. Здесь оба колеса уже были одинакового размера. Транспорт оснащался цепным приводом, звездочками. Все это стало возможным лишь благодаря развитию металлургии, что позволило создавать качественные комплектующие. Естественно, таких аксессуаров как крылья или защита цепи, ручные тормоза – не было. Но зато, ножной тормоз на таких моделях уже присутствовал, а это сыграло не малую роль в увеличении безопасности для велосипедиста.

Изобретение 1890 года (безопасный велосипед), дало серьезный толчок последующему развитию и популяризации такого рода изделий. Огромные колеса перестали быть актуальными, благодаря изменению передаточного числа, ставшему возможным из-за развития привода. Но все же на первые модели «безопасных велосипедов», все еще были не столь комфортными из-за использования цельно-литых резиновых шин, что усложняло передвижение. Конец эпохи «большеколесов» был положен изобретением пневматической шины. Именно этот переломный момент сделал большие колеса не актуальными на 100%. 19 век ознаменовался началом общей доступности нового вида транспорта. Велосипеды ставали все более дешевыми, хотя по прежнему позволить себе новинку мог далеко не каждый. Именно в эту эпоху велосипеды наращивали актуальность и стали востребованными.

20 век для развития велосипедов

20 век известен как период развития технологий. Естественно, это открыло новые возможности для производителей велосипедов, что позволило улучшить их качество, приведя к современному виду. Так, есть ряд «видных» событий, которые следует отметить для периода 20-го века:

1903 год ознаменовался началом применения ступиц с многоскоростным редуктором. Заслуга в изобретении такого механизма отдается Стюрмейну Арчеру. Изделие не только прижилось у производителей велосипедов, но и не теряло актуальности порядка 50-ти лет. Сменили такой тип механизма привычные современные переключатели с кассетой звездочек на заднем колесе, в 1950 году.
1930 год – создание особого типа велосипедов, оснащенных амортизированной вилкой, широкими покрышками и многоуровневой рамой. Придумал такой дизайн новатор своего времени Швинн. Он ориентировался на аудиторию подростков, так как считал (и не ошибся), что их интерес к такой модели будет весьма успешным.
1977 год – компания Marin Co разрабатывает первый аналог известного нам горного велосипеда. Новаторами и первопроходцами, сыгравшими ключевую роль в открытии, стали Гарри Фишер, Крейг Митчел и Джо Бриз.
1994 год – первые гидравлические тормоза дискового типа.

На самом деле, за 20 век велосипед пережил столько преображений, что это вызвало необходимость разделения на классы этого вида транспорта. Если еще 100 лет назад, о детских моделях не особо думали, то сейчас они мало чем отличаются от взрослых аналогов. За свою историю велосипеды были оборудованы максимально комфортными комплектующими, актуальными для своего времени. И сейчас, все больше и больше нововведений можно встретить на выпускаемых ежегодно новинках.

Велосипед

Велосипе́д (стар. фр. vélocipède , от лат. vēlōx «быстрый» и pēs «нога») — колёсное транспортное средство, приводимое в движение мускульной силой человека через ножные педали или (редко) через ручные рычаги. Наиболее распространены велосипеды с двумя колесами, но бывают также одноколёсные и трёхколёсные велосипеды, а также велосипеды с большим количеством колёс.

Ныне во всём мире используются более миллиарда велосипедов, поэтому велосипед — самое распространённое транспортное средство. Он стал таковым благодаря низкой стоимости, лёгкости, малым размерам, отсутствию потребности в топливе, относительной безопасности и хорошим соотношением прикладываемых усилий к развиваемой на нём скорости.

Содержание

История

До 1817 года

Сведения о велосипедах и самокатах до 1817 года сомнительны. Так, рисунок двухколёсного велосипеда с рулём и цепной передачей, приписываемый Леонардо да Винчи, или его ученику Джакомо Капротти, по мнению многих, является подделкой [4] . На витраже в церкви Св. Егидия в английской деревне Stoke Poges изображена человеческая фигура на чём-то вроде самоката [5] , которую Н. Певзнер называет «изображением потешной лошадки, выполненным в XVII веке (C17 representation of a hobby horse)». [6] 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. [7] [8] [9]

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 Артамонова якобы хранится в краеведческом музее Нижнего Тагила. Как показал химический анализ железа, велосипед из нижнетагильского музея оказался самоделкой конца XIX века (сделан не ранее 1870 года), выполненной по английским образцам [10] [11] [12] . Что касается самого Артамонова, то он впервые упоминается в книге В. Д. Белова «Исторический очерк уральских горных заводов» (издание 1898 г., Санкт-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 I 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.

1817—1819

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. В английском и французском языках изобретение назвали дрезиной (соответственно Draisine и draisienne) в честь изобретателя. [13] . Многие британские производители карет стали выпускать свои самокаты; самым заметным из них стал Денис Джонсон (Denis Johnson) из Лондона, объявивший в конце 1818 о выпуске усовершенствованной модели. [14] Слово «велосипед» (vélocipède) придумано французским изобретателем Жозефом Нисефором Ньепсом для обозначения усовершенствованного самоката Дреза, снабжённого седлом с изменяемой высотой. [15] Возможной причиной изобретения стало то, что предыдущий, 1816 был «Годом без лета». Тогда из-за извержения вулкана на горе Тамбора Северное полушарие постигла самая сильная климатическая аномалия в истории, что катастрофически сказалось на урожае, вызвало голод и снизило поголовье лошадей. [16]

1820 и далее

В 1839—1840 кузнец Киркпатрик Макмиллан в маленькой деревушке на юге Шотландии усовершенствовал изобретение Дреза, добавив педали и седло. Таким образом, 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.

В 1862 году Пьер Лалман (англ.), 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.

Здесь ездок помещается на седле, расположенном прямо над большим колесом, от 130 до 160 см диаметра, а маленькое колесо расположено сзади. На неровной дороге такие В. опасны: ездок неудержимо опрокидывается головой вперед, если под колесо попадет какое-либо препятствие, способное значительно замедлить его движение. Поэтому придумали помещать седло далее назад и пониже; тут нужен уже очень сильный толчок, чтобы приподнять ездока и перекинуть его вперед. Но если ось отодвинута далеко вперед, то ездок не может действовать на педали с полною силою

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. Велосипеды такой конструкции получили название безопасных (Safety) [17] , а слово Rover во многих языках и поныне обозначает велосипед (польское Rower, белорусское Ровар, западноукраинское 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. [18] 1890-е годы назвали золотым веком велосипедов.

Хотя велосипеды 1890-х во многих отношениях были похожи на современные, но, так как они обычно делались из ржавеющей стали (нержавеющую сталь варить ещё не умели) и не были покрашены, то требовали трудоёмкого ухода (чистка, смазка, промывание бензином или керосином) после каждой поездки. Описание «обычной чистки велосипеда» в книге 1895 года занимает 4 страницы. [19]

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»).

В СССР в конце XX века наиболее распространёнными моделями велосипедов были (отсортированы по возрастанию размера): Дружок, Бабочка, Лёвушка, «Чемпион», Ветерок, Олимпик, Школьник, Орлёнок, Кросс, Кама, Десна, Салют, Уралец, Украина, «Минск», Аист, Урал, Турист, Спутник, Старт-шоссе. Существовало несколько моделей с отсоединяемыми боковыми колёсами — «Дружок», «Конёк-Горбунок» и «Мишка» (для детей).

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, Rover, Шкода, Morris Motor Company, Опель), начинали как велосипедные. Начинали как производители велосипедов также Братья Райт [20] .

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 поражен 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. [21]

Применение

Так же велосипеды используются в «скорой помощи» Лондона, Таллина и многих других городов, позволяя медикам быстрее добираться до пациентов по городским пробкам. [22] [23]

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 (смотри 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, 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.

Велосипедные гонки

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 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 [26] [27] .

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, без переключения скоростей. Гонки, кроме того, делятся на индивидуальные и командные. Существует большое количество видов и дисциплин велосипедных гонок, в том числе и экстремальных.

Велосипеды в настоящее время

Европа

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.

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. Такие системы есть в Стокгольме [29] , Париже (Vélib’), Лондоне и других городах.

В Копенгагене можно взять велосипед напрокат бесплатно, причём на любой срок [30] . Такие велосипеды под угрозой штрафа запрещено использовать вне Копенгагена. Необычный дизайн и раскраска велосипедов не позволяют выдать их за собственные. Аналогичная бесплатная программа есть в баскской столице Витории (c 2004 г.) [31] , а также действовала в Хельсинки до 2010 года. [32] Бесплатно арендовать велосипед можно и на территории парка Hoge Veluwe в Нидерландах, и в других местах.

В Амстердаме, называющем себя велосипедной столицей Европы, есть даже специальная гостиница для велосипедистов, Van Ostade Bicycle Hotel [33] . Можно арендовать водный велосипед [34] , велосипед-тандем и даже велосипед для 8 человек [35] . 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.

В Финляндии велосипеды повсеместно используются, несмотря на суровый климат. На них принято ездить и зимой [1].

В России велосипед распространён слабо, особенно в крупных городах. Например, в Москве этот вид транспорта не пользуется такой популярностью, как в Европе; даже летом.

Велосипедные рекорды

C момента создания велосипеда, производятся постоянные попытки определить предел скорости для разных велосипедных конструкций:

268,83 км/ч (с уменьшенным сопротивлением воздуха [36] ) Фред Ромпельберг (Нидерланды) установлен 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. [37][38]

Устройство велосипеда

Велосипед классической конструкции состоит из рамы, шарнирно закреплённой на ней рулевой вилки с рулем 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, багажником, светотехникой (лампами и/или световозвращателями — катафотами), звуковым сигналом, подставкой-«подножкой».

Колёса

Как правило, на велосипеде устанавливаются два колеса одинакового диаметра. Каждое колесо состоит из обода, который соединяется с втулкой с помощью спиц, резиновой камеры (она аналогична автомобильной, но более тонкая) и покрышки (шины) с протектором. Шире протектор 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 [2].

Классическая 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.

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 [39] ). Складные рамы, как правило [40] , делаются открытыми.

Комфортабельность рамы и ходовые качества велосипеда зависит от мягкости материала. Мягкие рамы лучше поглощают вибрацию и имеют лучший накат (в тяжелом транспорте этот параметр называется «выбег») на неровных поверхностях. 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).

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 используется в производстве рам для велосипедов ВМХ и туристских велосипедов (en:Touring bicycle). Также обширно используется в горных велосипедах, так как Cr-Mo обеспечивает достаточную жесткость и прочность.

Алюминиевые рамы легче стальных и жёстче. Благодаря этому они часто используются для гоночных моделей. Однако усталостные характеристики алюминия плохи.

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

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 педаль) 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 звёзд, ведомых (задних) звёзд, собственно цепи и дополнительных механизмов. Совокупность ведущих звёзд называется системой, совокупность ведомых звёзд — кассетой.

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 11 ведомых звёздочек и 1—3 передних, что позволяет обеспечить до 33 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.

Используется и планетарный механизм переключения передач, который целиком находится в задней втулке. По сравнению с внешним переключением его механический КПД несколько ниже [41] 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 восьми- и одиннадцатиступенчатые, обеспечивающие переключение трёх, 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 [3]. Втулки с планетарным механизмом переключения передач могут иметь вмонтированный тормоз, например, барабанный. Но существуют и облегчённые бестормозные втулки. Самые дорогие модели (например, скоростные втулки Ролофф) дают 14 передач, обеспечивая изменение передаточного соотношения более чем 500 %, но такие втулки имеют большой вес, порядка 2 килограммов.

Помимо цепной передачи неоднократно предпринимались попытки создать велосипед с вальным приводом, однако достаточно массово она стала применяться лишь в последние годы. Вальный привод имеет большую массу, но практически не требует обслуживания. [источник не указан 398 дней] Также при использовании вала отсутствует и такая традиционная для велосипеда проблема, как слетание цепи. Главный недостаток — поддерживаются только планетарные механизмы переключения. 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 массы, большей прочности и большего ресурса по сравнению с цепью. Недостатки, как и у вальных систем, поддерживаются только планетарные механизмы переключения. Но, главное, что ремень можно установить толко 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 дисковых тормозах усилие прикладывается к специальному диску, они имеют много преимуществ перед ободными:

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.

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 барабанных тормозах тормозной механизм находится внутри втулки ведущего колеса, тормозное усилие прикладывается к внутренней поверхности корпуса втулки. Чаще всего приводятся в действие от педалей.

Большинство велосипедов оснащаются ручными тормозами, как наиболее безопасными и удобными. Также используются ножные тормоза, воздействующие 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 рабочему). Такие тормоза имеют определённые преимущества, такие как защищенность от воды, грязи и снега (это обусловлено тем, что они спрятаны в задней втулке колеса), дешевы, 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 перераспределении 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.

Также стоит отметить, что 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 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.

Различают мужские и женские седла. Так же существуют сёдла с различными дополнениями, например, воздушные вырезы.

Педали

Педали предназначены для передачи мускульного усилия через трансмиссию на колесо. Внутри педали находятся подшипники, позволяющие оси педали свободно вращаться относительно площадки педали. Ось педали вкручивается в кривошип, причём на правой педали резьба правая, а на левой — левая [42] .

Для повышения эффективности педалирования существуют приспособления, обеспечивающие фиксацию ноги на педали, позволяя тем самым не только толкать, но и тянуть педаль [43] . При этом одновременно работают обе ноги, что увеличивает вращающий момент и снижает нагрузку на колени, работает большее количество мышц. Такие приспособления практически исключают соскальзывание ноги с педали при быстрой езде по сильно пересечённой местности, но увеличивают вероятность падения из-за застревания ноги на педали на низких скоростях.

До недавнего времени фиксация ног на педалях осуществлялась 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, который отстёгивается специальным движением ноги (например поворотом стопы на 15°-20° в горизонтальной плоскости).

Контактные педали требует специальных, совместимых с ними, велотуфлей, а, точнее, ответной части (шипов) совместимой системы. Для удобства педалирования подошва велотуфлей обычно делается жёсткой. В туристических моделях велотуфель, предназначенных для непродолжительных прогулок пешком, вокруг крепления шипа делают специальные выступы протектора, защищающие шип от стирания об асфальт, подошва таких велотуфель может быть более гибкой. Хождение в спортивных велотуфлях крайне неудобно и может их повредить.

Другие компоненты и принадлежности

Велокомпьютер подсчитывает скорость и пройденное расстояние и другие параметры поездки. Для той же цели может быть использован GPS-приёмник.

Зеркало заднего вида повышает безопасность езды по дорогам общего пользования.

Велосипедный замок (противоугонный замок) позволяет оставлять велосипед без присмотра на улице или велосипедной стоянке, привязав к столбу, дереву, перилам, парковочным местам и др. В связи с этим велозамок расширяет возможные горизонты использования велосипеда. Замки различают по конструкции (жесткие, с тросом, с цепью), по способу запирания (на ключ или кодовый замок), по длине (в основном от полуметра до двух метров), толщине.

Велосипедные очки защитят от попадания в глаза пыли и песка, поднимаемого транспортными средствами, от мошек, от мелких камней из под колёс впередиидущих участников движения, от ударов по глазам веток, от иссушения глаз. Велосипедные очки обязаны отличаться от обычных по сопротивлению на удар. То есть не должны разбиваться, раскалываться, так как осколки обычных очков повредят глазное яблоко. Описанному отвечают очки соответствующие стандарту ANSI Z87.1 . [44]

Велосипедный шлем наиболее важный (наряду с очками) вид защитного снаряжения велосипедиста.

Велосипедные перчатки защищают ладони от истирания рулём. По этой причине при спортивной езде или езде на заметные расстояния (несколько десятков километров и более) это такая же необходимая вещь, как и велосипедные очки. Обычные велосипедные перчатки беспалые. При отрицательных температурах воздуха к функции велосипедных перчаток добавляется согревание — используются пятипалые, а также трёхпалые (попарно объединены указательный палец со средним и мизинец с безымянным) и типа «варежка».

Физика

Седок на двухколесном В. находится в неустойчивом положении равновесия и должен все время балансировать, чтобы не упасть. Это делается с помощью руля: чувствуя, например, что велосипед наклоняется вправо, седок поворачивает руль в эту же сторону; благодаря быстроте движения нижняя часть велосипеда уклоняется вправо скорее, чем вышележащий центр тяжести системы под влиянием своей тяжести; таким образом, обыкновенно получается даже стремление упасть в обратную сторону, вызывающее новое движение руля налево. Поэтому велосипед оставляет на дороге всегда слегка волнистый след и не может ехать по узкой колее или по желобу рельса конно-железной дороги. При значительной скорости устойчивости велосипеда помогает гироскопическое действие быстро вращающихся колес (см. Гироскоп), у которых является, вследствие быстрого вращения, значительная сила, удерживающая постоянное направление оси вращения, как у волчка.

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 передняя точка опоры смещается в сторону наклона и равновесие восстанавливается. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому двухколёсный велосипед не может ехать строго прямо; если руль закрепить, велосипед обязательно упадёт. Чем выше скорость, тем быстрее передняя точка опоры вернется в равновесное положение и тем меньше нужно отклонять руль, чтобы поддерживать равновесие.

При повороте нужно вначале немного повернуть руль в противоположную сторону (наклонить велосипед в сторону, противоположную повороту), а затем в сторону поворота. 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.

При случайном отклонении переднего колеса движущегося велосипеда от нейтрального положения возникает момент силы 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 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.

Распространённое мнение о существенном влиянии гироскопического момента вращающихся колёс верно лишь отчасти. Если скомпенсировать угловой момент переднего колеса установкой дополнительного колеса, вращающегося в противоположном направлении и не касающегося земли, на таком велосипеде легко можно ехать. Ехать, не касаясь руля руками, также возможно, хотя и труднее, чем на обычном велосипеде. [45]

На высоких скоростях (начиная примерно с 30 км/ч [источник не указан 463 дня] ) переднее колесо может испытывать скоростные виляния (speed wobbles) [4], или «вобблинг» — 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.

На высоких скоростях для управления велосипедом можно применять приём контрруление, знакомый мотоциклистам. Для правого поворота 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 [источник не указан 946 дней] колеса, которые помогают осуществлять и контролировать наклон и вхождение в поворот.

Езда на велосипеде эффективнее ходьбы (по затратам энергии на километр). 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, обезвоженность организма и т. д.) могут травмировать коленные или голеностопные суставы. 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.

Почему велосипед экономичней ходьбы

Эффективность ходьбы низкая, при каждом шаге теряется около 35 % кинетической энергии. При ходьбе происходит вертикальное перемещение общего центра масс, на которое уходит часть производимой мышцами работы. При езде в седле велосипеда этого не происходит.

Разные факты

Мнение, что езда на велосипеде приводит к импотенции, является спорным. В действительности велосипедисты испытывают проблемы с потенцией в 2—3 раза реже, чем мужчины того же возраста в целом [46] , хотя, по-видимому, немного чаще, чем пловцы. В то же время, согласно данным доктора Стивена Шрайдера (Steven Schrader), «Регулярная езда на велосипедах с высоко поднятым удлинённым седлом зачастую приводит к различным нарушениям эрекции — к так называемой дисфункции выпрямления и неспособности полового органа к сохранению возбуждённого состояния в течение длительного периода времени. По мнению доктора, при езде на узком и высоком седле (что характерно как для спортивных, так и для некоторых видов „комфортных“ велосипедов) у мужчин пережимаются основные кровеносные сосуды, что может спровоцировать сексуальную дисфункцию.» [47] . Однако известный британский велосипедист Крис Бордмен (Chris Boardman) заявил, что не знает случаев, когда профессиональный велосипедист имел бы проблемы с плодовитостью. [48]
По мнению бостонского врача Идвина Гольдстейна, велосипедист должен также опасаться травм. Он подсчитал, что при «аварии» на скорости 30 километров в час 70-килограммовый мужчина может получить удар рамой между ног силой в 250 килограммов. [49] В реальности, такого рода травмы практически не происходят, а чаще всего среди серьёзных травм встречается перелом ключицы. К счастью, велошлемы значительно понизили частоту черепно-мозговых травм.
По крайней мере с конца XIX века считается правильным садиться на велосипед с левой стороны [50] , 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.
В 2010 году в Замбии стали выпускать велосипеды с бамбуковой рамой. Также их экспортируют в другие страны [51] .

Разновидности велосипедов

Дорожные велосипеды предназначены для удобной езды по городу, где скорость менее важна, чем удобство. Посадка высокая, седло удобное и хорошо амортизировано, скорости можно переключать, стоя на месте, тормоз часто ножной. Основные части хорошо защищены от грязи, поэтому обслуживание требуется редко. Недостаток — тяжёлый корпус. Чаще всего имеют либо одну скорость (синглспиды) либо планетарную передачу в задней втулке

Шоссейные велосипеды предназначены для быстрой езды по асфальтированным дорогам. Им присущ тонкий и лёгкий корпус, изогнутый руль, узкие шины.

Горные велосипеды изначально предназначались для скоростного спуска с горы. В настоящее время горным велосипедом называют любой велосипед, предназначенный для езды вне дорог. Для него характерно большое количество передач (обычно больше 20), широкие шины, мощные колёса, амортизационная вилка, гасящая удары, а часто и задняя подвеска.

Найнеры (Twenty-niner) — тип горного велосипеда, собранного на колёсах с ободами ISO 622 мм или 700с (внешний диаметр обода 622 мм). Внешний диаметр покрышки горного велосипеда на таких колёсах составит около 28.5 дюйма (724 мм), хотя существуют покрышки и с внешним диаметром 29.15 дюйма (740 мм). За счет колес большего диаметра преимуществом твентинайнера является большая геометрическая проходимость, основным же недостатком является больший момент инерции колёс.

Гибридные велосипеды — промежуточные между горными и шоссейными. У гибридных велосипедов диаметр колёс составляет 28 дюймов, как у шоссейных, но оборудование (трансмиссия, тормоза и т. п.) устанавливается такое же, как у горных. Фактически представляет собой найнер но с более узкими колесами. Зачастую два этих типа велосипедов (Twenty-niner и Гибрид) не различают между собой даже производители.

Туристские велосипеды предназначены для велотуризма. Их корпус прочен, конструкция надёжна, они могут перевозить большие грузы. Туристские велосипеды ближе к шоссейным, чем к горным.

Фэт-байк (от Fat-bike) — велосипед на толстых покрышках (англ. fat — толстый). Обладает повышенной проходимостью по различным типам поверхностей, которые плохо и совсем не проходимы на других типах велосипедов, как то: снег, песок, высокотравие и т.п. При эксплуатации давление в камерах находится в пределах от 0.5 атм. до 2 атм. Ширина покрышек от 3.5″ до 4.8″, ширина ободов от 65-ти до 100 мм. Именно низкое давление в камере является ключевым в этом типе велосипеда наряду с шириной покрышки. Чем более тяжёлые условия езды, тем лучше проявляются достоинства фэт-байка: если на асфальте или плотном грунте он уступит обычному МТВ, то на ухабисто-каменистой дороге они будут примерно на равных (поскольку мягкие шины лучше облизывают неровности), а при попадании в грязь или снег фэт-байк вырвется вперёд

Складные велосипеды — велосипеды, которые складываются. В сложенном состоянии такой велосипед может перевозиться в легковой машине, входит в лифт и его часто можно перевозить в поездах и электричках. Большинство складных велосипедов складываются только вдвое.

BMX (от Bike MotoCross) — велосипеды, предназначенные для выполнения трюков или участия в гонках по пересечённой местности. Отличаются малым размером (диаметр колеса — 20 дюймов), конструкцией рамы (центр тяжести сильнее смещен к заднему колесу) и низкой посадкой седла.

Триальные велосипеды, на которых практикуется велотриал — экстремальная дисциплина, в которой задачей велосипедиста является прохождение трассы препятствий (брёвен, камней, блоков, ящиков и т. п.) по определённым правилам на время или на минимум штрафных очков. Конструкция их отличается от обычных велосипедов настолько, что это делает простую езду на таком велосипеде затруднительной. Как правило, полностью отсутствует седло (в большинстве современных специализированных триальных рам для седла даже не предусмотрено отверстие) и амортизаторы, каретка обычно находится выше линии соединяющей оси колёс, всего одна низкая передача, широкие покрышки с ярко выраженным шипованным рельефом для увеличения сцепления, педали оборудованы шипами. Также устанавливаются специальные щитки под каретку (bashguard) или кольцо (rockring) на правый кривошип для защиты от ударов при приземлении на кареточный узел. Часто предпринимаются специальные меры для максимального облегчения веса велосипеда — спиливаются ненужные выступы на раме, сверлятся отверстия в ободе, детали заменяются на изготовленные из более лёгких сплавов. Обычно триальные велосипеды оборудуются ободными гидравлическими тормозами. Триальные велосипеды, в основном, бывают двух видов — так называемые «стоковые» (stock) и «моды» (mod). Наиболее заметным отличием между ними является диаметр колёс: 26 дюймов у стоковых и 20 дюймов у модов. У модов также, как правило, более низкая рама, из-за чего их часто путают с BMX.

Гоночные велосипеды — разновидность шоссейных велосипедов, предназначенная для велогонок. Они снабжены узкими шинами, большим количеством скоростей, гнутым нисходящим рулём (то есть ручки руля опущены — это создаёт большую нагрузку на спину велосипедиста, но уменьшает сопротивление воздуха). Разновидность гоночных велосипедов — велосипеды для раздельного старта в гонках на время. Они отличаются от велосипедов для велогонок конструкцией руля с продольными близкими трубками и подкладками под локти, коротким седлом, типичной геометрией рамы.

Трековые велосипеды используются в гонках по велотреку. Их задача — развить максимальную скорость на ровном треке. От гоночного они отличаются отсутствием многих «лишних» деталей, например, тормозов и переключения скоростей, и самое главное отсутствием свободного хода заднего колеса, то есть возможности не крутить педали при движении.

Велосипеды с фиксированной передачей (Fixed Gear) — велосипед, в трансмиссии которого отсутствует свободный ход и педали крутятся вместе с колесами постоянно. Появились благодаря трековым гонкам. Может не оснащаться ручными тормозами, так как существует торможение скидом, колесо блокируется усилием ног на педали и велосипед идёт юзом [источник не указан 391 день] .

Электрические велосипеды комплектуются электромотором, который оказывает помощь в педалировании. Есть варианты с рекуперативным торможением. Может быть полезен тем, кто в силу каких-либо причин хочет избежать чрезмерно напряжённого педалирования.

Тандемы — велосипеды для 2 человек, снабжённые двумя парами педалей. Велосипедисты обычно сидят один позади другого, хотя в 1890-х годах выпускался тандем, в котором велосипедисты сидели рядом. Управляет передний велосипедист. Есть также велосипеды для 3 и более человек (был даже сделан велосипед для 40 человек).

Велорикша или велотакси — велосипед-такси. Велорикши есть в развивающихся странах и — как туристический аттракцион — в некоторых европейских и американских городах. В отличие от тандема, педали крутит только водитель.

Грузовой велосипед предназначен для перевозки грузов.

Лигерад (рикамбент, лежачий велосипед) позволяет велосипедисту ехать полулёжа или лёжа на спине, в редких случаях — на животе. Часть лежачих велосипедов — двухколёсные, часть — трёхколёсные (велотрайк). Лигерады быстрее обычных велосипедов из-за аэродинамичности, и по этой причине не допускаются на соревнования. (Есть специальные соревнования для лигерадов.) На 2004 год, часовой рекорд для лигерадов — 84 км 215 м, а для обычных — 49 км 441 м. Впервые лигерад использован на соревнованиях в 1933 году, в 1938 году их запретили в обычных велогонках. Другими преимуществами лигерадов является комфорт и отсутствие нагрузки 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 их всем своим весом). Есть и тандемные лежачие лигерады (один велосипедист полулежит, другой сидит).

Веломобиль — транспортное средство с мускульным приводом, сочетающее простоту, экономичность и экологичность велосипеда с устойчивостью и удобством автомобиля. Веломобиль предназначен, как правило, для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием. По сравнению с велосипедом, он имеет лучшую обтекаемость, защиту от непогоды и более комфортабельную посадку. [54]

Согласно А. Н. Нарбуту, [55] профессору МАДИ и конструктору веломобилей, основными отличиями веломобиля от велосипеда, нужно считать: наличие обтекателя (полного или частичного); сиденье, наподобие автомобильного, но не велосипедное седло; и наличие не менее трех, не установленных в одну линию колес. Двух из трех указанных отличительных особенностей достаточно, чтобы назвать мускулоход веломобилем, а не велосипедом. [56]

Существуют различные способы классификации веломобилей. Наиболее часто веломобили разделяют на утилитарные, спортивные и рекордно-гоночные. [57] .

История велосипеда

Идея передвижения на колесах за счет мускульной силы человека родилась очень давно. Различные коляски, повозки, приводимые в движение человеком на четырёх, трёх и двух колесах, появились почти одновременно в Германии, Франции, Англии и других странах.

Барон Карл фон Дрез, 1820 год

Первый велосипед

Все же родоначальником веломашины как таковой считают немецкого барона Карла фон Дреза (иногда пишется Драйс или Дрейс). В 1814 году он сконструировал свое двухколесное детище — деревянный самокат, который сам назвал «машиной для хождения». Соседи изобретателя прозвали данный самокат «прогулочной лошадью». Но движения велосипедиста напоминали скорее работу ног лыжника: человек передвигался, отталкиваясь ногами от земли.

В 1817 году Карл фон Дрез получил патент в Германии на изобретение якобы первого в мире велосипеда.

Беговая машина Карла фон Дреза, 1817 год.

В мире конструкторов этот вариант простейшего сооружения из двух колес, впервые управляемых с помощью руля, получил название по фамилии своего создателя — «дрезина». Слово «дрезина» и сегодня есть в нашем словаре, но означает оно немного иной агрегат.

Существует множество выдумок и мифов, связанных с началом истории велосипеда. К примеру, по непроверенным данным, российский умелец Артамонов объехал немецкого барона на своих колёсах на целых 14 лет.

Крепостной мастеровой нижнетагильского завода Ефим Михеевич Артамонов создал свой цельнометаллический велосипед еще в 1800 году. Продемонстрировал он его широкой публике — «в день Ильи Пророка года 1800 ездил на диковинном велосипеде по улицам Екатеринбурга», а в 1801 году добрался на своем самокате в Москву, преодолев по бездорожью более 5 тысяч км и показал свое детище во время коронации царя на Ходынском поле, за что был освобожден от крепостной зависимости. Весила «веломашина» Артамонова более 40 кг. Шатуны и педали крепились на переднем, ведущем колесе, диаметр которого превышал метр; диаметр заднего колеса — почти в 2 раза меньше. Общая высота велосипеда была около 1,5 метра. Но русскому мастеровому патент на изобретение не выдали.

В 1839−1840 годах шотландский кузнец Киркпатрик Макмиллан усовершенствовал изобретение Дреза, добавив педали, кривошип и рычаги к заднему колесу. Педали толкали заднее колесо, с которым они были соединены металлическими стержнями. Переднее колесо возвращалось рулем, велосипедист сидел между передним и задним колесом. Велосипед Макмиллана опередил свое время, но не получил большого распространения.

Педальный привод, придуманный Киркпатриком Макмилланом, 1839 год.

Дальнейшее техническое улучшение велосипеда происходило в Западной Европе и Соединенных Штатах Америки. Предприятия производят веломашины с усовершенствованной системой шатунов, прикрепленной непосредственно на переднее колесо.

Благодаря французскому мастеру каретных дел по фамилии Мишо в 1853−х годах появилась конструкция велосипеда, названная впоследствии «костотрясом».

«Костотряс» Пьера Мишо, 1853 год.

Пьер Мишо запатентовал педальный привод на переднее колесо велосипеда. Шатуны закреплялись на колесной оси; также впервые были применены: подпружиненное седло и тормоз, воздействующий на обод заднего колеса. Практически одновременно с Мишо подобную машину изобрел механик Пьер Лалльман.

Хотя англичане прозвали этот «самоходный» велосипед «костотрясом», но его популярности это не повредило.

Оптимальная конструкция

Официальной датой начала проведения соревнований по велосипедному спорту принято считать 31 мая 1868 года, когда на аллеях парка парижского пригорода Сен-Клу была организована гонка на 2000 метров. Ее победителем стал англичанин Дж. Мур, который в следующем году триумфально финишировал в шоссейной гонке «Париж — Руан» на 120 км, впервые проводившейся на «костотрясах» . По словам очевидцев, от участников этого мучительного испытания требовались «сила слона и ловкость обезьяны». Победитель англичанин Мур окончил дистанцию за 10 часов 45 минут, т.е. со скоростью спортсмена-пешехода.

Катание на двухколесной транспортной новинке становится повсеместно причудливым увлечением. В Англии этим видом спорта увлекались и молодые, и старые, и мужчины, и женщины.

Вы можете себе представить, как велосипедист тех времен выглядел даже после короткой поездки по пыльной дороге? Но любители и владельцы этого нового средства передвижения не замечали ни стершихся подметок, ни замызганных штанов, ни усталости. Правда, остается открытым вопрос, отчего у человека больше ныли ноги — от ходьбы или от езды на «веломашине»?

При всем этом первые любители велосипедной езды героически противостояли и усмешкам врагов, и лаю собак, которые так и кидались на седоков «железных коней», причиняя немало транспортных невзгод. Поэтому велосипедисты возили с собой кнуты и пробочные пистолеты, дабы отгонять разъяренных псин. Правда, нельзя сказать, что в наше время собаки сильно поменяли свое отношение к велосипедистам.

В 1867 году изобретателем Каупером была предложена удачная конструкция металлического колеса со спицами. Годом позже парижская фирма «Мейер и К°» начала выпуск велосипедов с цепным приводом на заднее колесо.

Цепной привод французской компании «Мейер и К°», 1868 год.

С 1869 года велосипеды стали оборудовать металлической рамой. В том же году на смену железным пришли шины из цельной резины. Хотя, по правде говоря, никаким новшеством это не было — еще в 1845 году англичанин Роберт Уильям Томпсон запатентовал надувную шину, но его изобретение было надолго забыто.

1870−1885 годы были периодом «пауков», т.е. высоких велосипедов с разновеликими колесами. К оси переднего колеса были прикреплены педали и руль, а велосипедисту приходилось сидеть практически на вершине переднего колеса.

Большеколёсный велосипед, 1870 год.

Их производили и французы, и немцы (фирма в Нюрнберге), и англичане. Также они назывались «большеколёсный велосипед» (англ. «Ніgh bicycle» или «High Wheeler») и «пенни-фартинг» (англ. «Penny-farting»).

Желание изобретателей увеличить расстояние, пройденное велосипедом за один оборот колеса, приводило к увеличению диаметра ведущего колеса, и, соответственно, к уменьшению заднего. Притом увеличилась скорость, набираемая данным велосипедом, по сравнению с его предшественниками. В дальнейшем скорость велосипеда была доведена до 30 километров в час.

К сожалению, передвижение на «пауке» было довольно небезопасным — этому способствовали большая высота сидения и смещенный к переднему колесу центр веса. При малейшем толчке велосипед опрокидывался, и седок совершал кульбит через руль. Прогресс «пауков» шел по пути уменьшения веса и увеличения надежности узлов машин.

В 1872 году в Британии был собран «Ариэль» — экземпляр велосипеда с большим передним колесом, в дальнейшем получивший название «Ординари» (с англ. — «обычный»).

Альтернативой «паукам» были трехколесные велосипеды.

Хотя, нужно заметить, что именно на усовершенствованном «пенни-фартинге», можно сказать «небоскребе», Томас Стивене совершил в 1885−м кругосветное путешествие, передвигаясь со скоростью 60 километров в день.

В 1878 году английский изобретатель Лоусон ввел в конструкцию велосипеда цепную передачу.

Вслед за «пауками» стала распространяться другая модель велосипеда, названная «кенгуру» — с цепной передачей, увеличение скорости в этом велосипеде достигалось соотношением шестерен.

Велосипед «Кенгуру» с цепным приводом, 1878 год.

В 1880 году Петербургская городская управа зарегистрировала около 100 велосипедов, а через 2 года они появились в Москве. Для булыжной мостовой они были малопригодны. К тому же езда на них в городе была строжайше запрещена.

Усовершенствование полюбившегося транспортного средства продолжалось — только в 1892 году во Франции было выдано 1000 патентов на новые велосипедные конструкции, в Англии — 2400, в США — 4000!

В 1884 году Джеймс К. Старли изобретает «безопасный велосипед», конструкция которого — с равновеликими колесами — стала прообразом современных моделей.

«Безопасный велосипед» с равновеликими колёсами, 1884 год.

Но настоящий переворот в изобретении велосипедов произошел в 1887 году, когда шотландский ветеринар Джон Бойд Данлоп применил полую пневматическую шину. Для того чтобы сделать более приятной езду на «костотрясах» для своего сына, он «обул» колеса велосипеда кольцами садового резинового рукава, применяемого для поливки цветов, и наполнил их водой. Тряска значительно уменьшилась, но появилось другое неудобство — водяные шины сильно замедлили движение. Тогда изобретательный врач накачал шины воздухом. Для того чтобы воздух не выходил обратно, он изобрел особый клапан, автоматически закрывающийся под напором уплотненной атмосферы. Пневматические шины были тем новшеством, которого не хватало «стальному коню» для окончательного признания его удобным способом передвижения.

В последующие годы в конструкцию велосипеда вносится очень много усовершенствований, направленных на улучшение его прочности, легкости, красоты и возможности достижения на нем высоких скоростей. За короткий срок велосипед получил широкое распространение как одно из средств транспорта, отдыха и спорта.

Велосипедный спорт

Начиная с 1870 года, в различных городах Франции, Италии, Великобритании и других странах начинается строительство велотреков.

Велосипедная гоночная лихорадка, охватившая в конце 19 века Западную Европу и Америку, докатилась и до российских просторов. Первое официальное соревнование было проведено в Москве 24 июля 1883 года на двух дистанциях — 1,5 и 7,5 верст. В гонках приняли участие американский, австрийский и английский спортсмены.

1883 год и стал датой рождения велосипедного спорта России.

Вторым по значению для развития отечественного велоспорта было соревнование, состоявшееся 23 сентября 1884 года на Царском Лугу (Марсовом поле) в Санкт-Петербурге. Эти выступления ускорили создание Московского клуба велосипедистов и Московского общества велосипедистов-любителей. В Петербурге такое общество (первое русское) было создано еще в 1882 году, а вот его Устав был утвержден 5 декабря 1884 года.

В 1896 году среди любителей велосипедной езды москвичи увидели Льва Николаевича Толстого. 70−летний писатель прекрасно владел машиной. Почитатели вскоре подарили ему велосипед с серебряными спицами.

Центрами велосипедной жизни постепенно стали города Рига, Киев, Одесса. Вначале состязания проводили на ипподромах и шоссе. В дальнейшем на средства общества и крупных предпринимателей были выстроены циклодромы (треки). В 1891 году в Москве был построен трек, покрытый цементом. В Петербурге действовал деревянный трек длиной 250 метров, который собирался за полчаса. А в Одессе в 1894−м был построен первый велотрек с асфальтовым покрытием длиной 360 метров.

С 1890 года в велосипедном спорте наметилось несколько категорий гонщиков: профессионалы, любители и независимые. С появлением пневматических шин велосипедные гонки получили широкое распространение не только на треке, где до этого гонялись только «пауки» и «кенгуру», но и на шоссе.

Здесь хочется подчеркнуть, что пневматические шины усовершенствовал именно наш соотечественник — Г. Иванов, который предложил раздельные камеру и покрышку.

1890 год также стал годом создания «классического» в нашем понимании велосипеда. Французская фирма Clement, Paris выпустила модель с названием Safety — с замкнутой рамой, подвесной кареткой, цепным (блоковым) приводом, колесами одинакового диаметра, которые имели радиальные спицы. Практически единственными недостатками этого велосипеда, как для нашего времени, были литые резиновые шины «Кушен» и отсутствие свободного хода в цепной передаче.

В 1891 году было положено начало традиционной дорожной гонке «Бордо — Париж» длиной 600 километров.

А в России в том же году произошло важнейшее событие в спортивной жизни — розыгрыш звания «Первый ездок России» (его еще назвали первым «Всероссийским чемпионатом»). В Москву тогда съехались сильнейшие гонщики Петербурга, Киева и Одессы. В программе была гонка на дистанции 7,5 версты, считавшейся тогда классической. Подобные соревнования были проведены потом в 1892−1894 г.г. в Москве.

В 1894−м впервые был проведен интереснейший марафон от Москвы до Нижнего Новгорода, но шоссе оказалось таким разбитым, что только двое спортсменов доехали до Волги.

Надо отметить и рождение в 1895 году самой тяжелой и длительной гонки «Петербург — Москва».

Победителем ее стал волевой и выносливый гонщик Михаил Дзевочко.

В 1898 году американская «велосипедостроительная» фирма в штате Индианаполис выпустила на рынок современную веломашину Waverley, которая отличалась оригинальным дизайном, деревянными ободами на колесах, а самое главное — технической новизной. Ее блоковая цепь имела шаг в один дюйм.

1899−й стал годом рекорда велосипедной скорости — гонщик Мэрфи «Миля» проехал 1 милю за 57,75 секунды.

До наших дней дошло только заслуженно заработанное прозвище этого велогонщика, а вот фамилия осталась неизвестна.

Наиболее значительной дорожной гонкой является гонка для профессионалов вокруг Франции — «Тур де Франс». Впервые она состоялась в 1903 году, общая протяженность — 5000 километров. Условия этой сверхдальней гонки меняются каждый год, подвергаются изменению и этапы.

Олимпийские велогонки

Велосипедный спорт — одна из немногих дисциплин, которая была представлена на всех Олимпийских играх современности. Причем для участников Игр I Олимпиады в Афинах был построен трек, во многом отвечающий современным стандартам. 8 апреля 1896 года были даны первые олимпийские старты, в которых приняли участие велосипедисты из 5 стран Европы. В программу соревнований было включено 5 видов гонок на треке и один — на шоссе.

Российские велосипедисты впервые выступили на олимпийской трассе в Стокгольме в 1912 году.

Из 12 гонщиков только один велосипедист закончил 320−километровую гонку, он был на 60−м месте. Но уже в 1926−м российские гонщики убедительно победили на состязаниях в Париже и Бермене. Однако официальный счет выступлениям на международной арене был открыт лишь в 50−е годы, после признания наших гонщиков Международным союзом велосипедистов в 1952 году.

Уникально достижение французского спортсмена Пауля Массона, ставшего на одной Олимпиаде трехкратным чемпионом.

Командный заезд на 4000 метров, Олимпийские игры в Финляндии. Хельсинки, 1952 год.
Фото: Life

На первых Олимпийских играх лидировали велосипедисты Франции и Великобритании, затем к ним присоединились спортсмены Дании, Италии, Германии, СССР.

На Олимпийских играх в Атланте в 1996 г. велосипедисты крутили педали в погоне за медалями на шоссе, на треке и по дорогам Атланты. Тогда впервые в истории Олимпийских игр к своим двухколесным братьям присоединился горный велосипед, для которого характерны широкие колеса.

Кстати, изобрели горный велосипед чуть больше 20 лет назад хиппи из Северной Калифорнии.

Одним из наиболее заметных явлений олимпийского движения в последние десятилетия является постоянное расширение видов программы. К началу 90−х годов приобрели массовую популярность новые виды велосипедного спорта: маунтинбайк (горный велосипед), триатлон, ряд дисциплин трековой программы соревнований.

Эта тенденция затрагивает и программу женского велосипедного спорта. На XXVII Олимпийских играх в Сиднее в 2000 году программа соревнований по велосипедному спорту была расширена до 18 видов, из них 7 комплектов медалей разыграны женщинами.

Источники:

https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/836985
https://cyclearea.ru/velofitnes/1077
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/2253
https://er-ka.ru/istoriya-velosipeda/