Создатель велосипеда

Что появилось раньше велосипед или автомобиль. Кто изобрел велосипед

Известно, что «холоп Ефимка сын Артамонов розгами бит за то, что в день Ильи пророка года 1800 ездил на диковинном самокате» по улицам Екатеринбурга и пугал встречных лошадей, которые на дыбы становились, на заборы кидались и «увечья пешеходам чинили немалые».

Артамонов Ефим Михеевич, был крепостным и работал слесарем на Нижнетагильском заводе, где готовили металлические крепления. С детства помогая отцу, строившему баржи для сплава чугуна, железа и всякого металла, он многому научился. В свои двадцать пять он построил первый двухколёсный цельнометаллический велосипед.

Много ходил пешком

Ефиму часто приходилось ходить пешком из Нижнего Тагила на Старо-Уткинскую пристань, покрывая только в один конец восемьдесят верст. Возможно, во время этих переходов и появилась мысль о постройке самоката.

Самокат Артамонова, построенный на Нижнетагильском заводе, был железный. Он имел два колеса, расположенных одно за другим. Переднее колесо было почти в три раза больше заднего. Колеса были скреплены изогнутой металлической рамой. Самокат приводился в движение ногами путем поочередного нажима на педали, которые сидели на оси переднего колеса.

В Москву на велосипеде

В 1801 году Артамонов решил поехать на своем велосипеде из уральского села Верхотурье в Москву (около двух тысяч верст). На ходу самокат был тяжел. Из-за большого переднего колеса при спусках под уклон легко было опрокинуться через голову. А при подъемах в гору надо было «жать» изо всех сил ногами, чтобы велосипед не пошел обратным ходом. Это был первый в мире велопробег.

По легенде, в сие путешествие крепостного Артамонова послал его хозяин — владелец завода, который возжелал удивить царя Александра I «диковинным самокатом». Из Петербурга выехал он в Москву. Артамонову пожаловали 25 рублей и дали вольную ему и его семье.

К лету 1802 года в Нижнем Тагиле было наделано много самокатов. Рабочие собирались по примеру Ефима Артамонова поехать в столицу «людей добрых посмотреть да себя показать». Но демидовские приказчики решили иначе: за порчу хозяйского железа и побег от своего господина на специально сделанном самокате приказали «оные самокаты изничтожить, а Ефимку с товарищами кнутом бить.

Ефим Артамонов благополучно вернулся в Нижний Тагил и начал совершенствовать свой самокат. Копия велосипеда Артамонова и по сей день хранится в Нижнетагильском краеведческом музее.

Впрочем, эту историю часто путают с историей крепостного изобретателя — Егора Кузнецова-Жепинского, также получившего вольную (вместе с племянником Артамоном) в 1801 году за свои изобретения.

Однако Кузнецов сконструировал не велосипед, а дрожки с верстометром и музыкальным органом.

На вопрос «кто изобрёл велосипед» есть, как минимум, четыре ответа:

• профессор фон Дрез – изобретатель двухколёсного самоката;
• Киркпатрик Макмиллан – кузнец, первым добавивший к «дрезине» педали;
• Пьер Лалман – мастер по изготовлению колясок, запатентовавший велосипед с педалями;
• Джон Старли – предприниматель, выпустивший первый велосипед современного образца.

Кроме того, изобретение очередных велосипедов не забывают приписывать Леонардо да Винчи и русскому фолк-персонажу Артамонову.

фон Дреза

Общепринятым на текущий момент годом изобретения велосипеда считается 1818, когда лесничий из города Карлсруэ в Бадене, немец Карл фон Дрез, описал и запатентовал своё изобретение – двухколёсную машину, приводимую в движение с помощью ног седока. Правильнее всего называть это изобретеним, но все элементы, кроме педалей и привода, были на месте: два колеса, рама с седлом, руль, позволяющий вращать переднее колесо.

Судьба изобретения одно время висела на волоске. Начав работу над «машиной для ходьбы», которую придумал ещё в 1810, в 1816 году изобретатель провёл полевые испытания, проехав на своём велосипеде почти 20 километров, восхитив жителей остроумием и скоростью передвижения. Она превышала 10 км/ч. В отличие от простонародья, городское правление не было впечатлено машиной и предписало фон Дрезу прекратить изобретение безделушек, как им казалось, под угрозой увольнения.

Потеря удачного места на государственной службе была серьёзной опасностью, и в течение нескольких лет изобретения никто не видел. «Помогли» распространению велосипеда тяжёлые годы. 1816-й год выдался засушливым. Урожаи были плохие, и деревенские жители, вслед за забиваемой скотиной, стали избавляться от лошадей. Когда пришла пора перевозить тяжести, вспомнили о причудливой коляске лесничего, и дрезина стала распространяться по округе.

Окончательно закрепил популярность изобретения баварский герцог, которому так понравилась новинка, что он профинансировал выпуск первой массовой партии, а уже в 1819 году велосипеды появились в Париже и Лондоне, где дальше и совершенствовались множеством местных механиков.

История развития

Первые упоминания о подобных механизмах встречаются уже в конце XVIII века, а неясные намёки находят даже в итальянских летописях середины 1400-х годов и в работах да Винчи. Современная хронология изобретений выглядит следующим образом:

• 1818 – фон Дрез патентует свой самокат, начинается распространение конструкции по Европе.
• 1840 – шотландский кузнец Киркпатрик Макмиллан добавляет к конструкции «машины для ходьбы» педали, но изобретение не расходится дальше окрестных деревень.
• 1860-1866 – парижанин Пьер Лалман (по другим источникам – Мишо) при ремонте самоката закрепляет на нём педали, в течение нескольких лет новое изобретение под названием «велосипед» выпускается его фирмой в объёмах 400 изделий в год.
• 1869 – проходит первая гонка по территории Франции.
• 1870 – выпуск первого полностью металлического велосипеда.
• 1876 – первый байк с приводом на заднее колесо, эксперимент англичанина Г. Бейтса.
• 1879 – первый байк с цепным приводом, который создал изобретатель Г. Лоусон.
• 1885 – старт продаж велосипеда «Ровер», полного конструктивного аналога современного велосипеда.
• 1888 – первая пневматическая шина, придумал её изобретатель Дэнлоп из Шотландии.
• 1915 – под маркой в бельгийскую армию поступают первые велосипеды с двумя подвесами.

Формы

Самокат

Всё начиналось с простейшей рамы и одинаковых колёс. Вариантов таких механизмов было множество. Назывались они «дрезиной» или «денди-хорс» (в Англии). Отлично снимая нагрузку и позволяя перевозить значительный груз, данные изобретения закрепились на европейском рынке XIX века, дав толчок новым разработкам.

Педальный велосипед

Лишь через 50 лет появилось значительное усовершенствование – педали. Они позволили изолировать пассажира от дороги и резко увеличить скорость катания, а также обеспечить комфорт от него.

Привода не существовало, и для увеличения скорости движения – особенно по неплохим, по тем временам, городским дорогам – увеличивалась окружность ведущего (переднего) колеса. Так появились всем известные «Фарт-феннинги» – от расхожих монет, которые сильно различались в окружности – велосипеды, переднее колесо которых в несколько раз превышало задние.

Новая конструкция начала порождать новые изобретения – появились и первые тандемы, создавались настоящие произведения искусства.

Ровер

Финальное усовершенствование – цепной привод на заднее колесо – потребовало ещё 30-ти лет разработки. За несколько десятилетий педальный велосипед, любимец денди и городских щёголей, превратился в «рабочую лошадку» и в годы Первой мировой войны активнейшее использовался по всей Европе.

Современные типы

После Первой мировой войны технический прогресс затронул и велосипеды. Ежегодно появлялись новинки, находившие своего покупателя. В 60-х годах появились гоночные модели, а в 70-х – горные байки. Рубеж 80-х и 90-х ознаменовался появлением велокомпьютеров и сложных систем переключения скоростей.

Велосипедный мир не стоит на месте, и уже появляются новые изобретения, такие как электрические велосипеды.

Заключение

История велосипеда – это история эффектного изобретения, на базе которого талантливые инженеры смогли создать современные прекрасные байки. Не так важно, кто конкретно изобрёл велосипед – фон Дрез в 1818 году, Мишо в 1860 или производители «Ровера» в 1885. Все они одинаково достойны звания «гениального изобретателя», потому что оставили свой след в истории современного мира.

Первый велосипед. Вступление.

Очень сложно отследить историю изобретения и возникновения велосипеда, каждая страна, как это принято в истории, «тянет одеяло» на свою сторону. Поэтому сейчас в интернете собралось очень много источников с самыми разными версиями, реальными, и не очень. По сути, есть две основные версии в истории о том, кто первым изобрел первый велосипед в мире. Одна версия утверждает, что первый велосипед в мире был изобретен в России, кузнецом Артамоновым. Но вскоре про это изобретение забыли. Его называли двухколесной тележкой. По второй версии в вопросе «кто изобрел первый велосипед» изобретателем считается Карл фон Дрез. О нем речь пойдет ниже.

Сама идея передвижения человека на колесах, за счет его собственной силы, появилась очень давно. Примером могут служить всевозможные коляски и повозки на четырех или двух колесах. Такие изобретения почти одновременно появились во всем развитом мире, например, Франции и Германии.

История создания первого велосипеда

Хоть и история создания первого велосипеда неоднозначна, все же родоначальником велосипеда как такового можно назвать Карла фон Дреза — немецкого барона. В 1814 году он собрал некий двухколесный деревянный самокат, которому сам дал название «машина для хождения». Главным отличием того устройства о современных велосипедов было то, что у него не было педалей, человеку приходилось отталкиваться ногами от земли, чтобы передвигаться. В 1817 году Карл фон Дрез получил патент на свое изобретение. Это и была та самая история изобретения первого велосипеда.

В дальнейшей истории развития велосипеда это изобретение получило имя «дрезина», в честь имени своего создателя. Это слово и сейчас есть в нашем лексиконе, но обозначение у него совершенно другое.

К слову о различных версиях истории велосипеда — в некоторых источниках указывается совершенно другая дата изобретения первого велосипеда. Это якобы был российский изобретатель Артамонов, который опередил немецкого аж на 14 лет. К сожалению ему не дали патент на его изобретение, хоть и велосипед его работал исправно — как гласит история, Артамонов проехал на нем около 5000 километров.

Примерно в 1839-40х годах некий Киркпатрик Макмиллан, шотландский кузнец, решил усовершенствовать велосипед Дреза. Самое главное в этой модификации — это добавление педалей. Макмиллан немного опередил свое время и его работа не была оценена широкой публикой.

Дальнейшая история развития велосипеда происходит, в основном, из западной Европы и США. Различные предприятия проводили модификации в системах шатунов, которую прикрепляли на переднее колесо.

История развития велосипеда

В 1853 году благодаря французу Пьеру Мишо был запатентован педальный привод, прикрепленный к переднему колесу. В том числе велосипед обзавелся подпружиненным седлом и тормозом. В истории создания велосипедов эта модель называется «костотрясом».

После того, как 31 мая 1868 года в парижском пригороде Сен-Клу была проведена двухкилометровая гонка на «костотрясах», катание на велосипедах повсеместно превращается в весьма забавным увлечением. Кстати название велосипеда не двузначное — езда на нем была действительно непростым занятием, нужно было обладать достаточно большой силой и ловкостью.

Затем, в 1867 году история велосипеда была дополнена новым событием — изобретатель Каупер разработал новую конструкцию колеса со спицами. Через год после этого события в Париже фирма «Мейер и Ко» начала производство велосипедов с цепью — так называемым цепным приводом на заднее колесо.

1870-1885 годы — это время велосипедов-»пауков». Так называли велосипеды с большим передним колесом. К переднему колесу прикреплялись педали, а заднее колесо было в разы меньше. Такие большие колеса делались из-за желания проходить как можно больше расстояния за один оборот колеса. Как правило из-за таких колес увеличивалась максимальная скорость передвижения, и достигала почти 30 км/час, но езда на таком «пауке» была совершенно небезопасна — из-за малейшей кочки можно было перевернуться, а большая высота способствовала большим травмам. Альтернативам «паукам» были разве что трехколесные велосипеды.

Далее в истории велосипедов «пауков» значится небольшое усовершенствование — английский изобретатель Лоусон добавил в конструкцию цепную передачу. Эта модель называлась «кенгуру», ее скорость зависела от вида шестерен. В 1880 году городская управа Петербурга зарегистрировала примерно сто таких велосипедов, а вскоре, через два года, они стали появляться и в Москве. Для московских дорог тех времен эти велосипеды совсем не подходили, да и вовсе были запрещены правительством.

Затем совершенствование конструкций безостановочно продолжалось — только в Англии и США были поданы около 6000 патентов.

«Безопасный велосипед»

Начало для современных велосипедов в истории их создания было положено в 1884 году Джеймсом К. Старли. Но действительно большой рывок в технологии произвел шотландский ветеринар Джон Бойд Данлоп, который добавил пневматическую полую шину. Для того чтобы его сыну было комфортнее ездить на «костотрясе» он надел на колеса поливной шланг и наполнил водой, но это сильно снизило скорость передвижения. Тогда он наполнил шланг воздухом, да еще и придумал специальный клапан, чтобы воздух не выходил из шины под собственным давлением. Это изобретение стало именно тем новшеством, которое послужило широкому распространению велосипедов.

В дальнейшей истории велосипедов их постоянно улучшали, уменьшали вес, увеличивали скорость, повышали комфортность и прочность.

Во многих странах велосипед является более предпочтительным средством передвижения. Каждый человек знаком с ним с самого раннего детства. Большинство людей помнят свой первый маленький трёхколёсный велосипед. Но как же выглядел самый первый двухколёсный конь? И всё же, кто его изобрёл? Кто быт тем человеком, который навсегда изменил жизнь множества людей?

Кто, где и в каком году

В настоящее время существует множество теорий о том, кто изобрёл велосипед. Одни полагают, что изобретателем стал Леонардо да Винчи ещё в 1493 году, и прилагают в качестве доказательства одно из старинных витражных изображений в церкви. Другие считают, что первый байк изобрел русский кузнец Артамонов, который долгое время использовал своё изобретение в хозяйстве.

Наиболее популярной является версия о бароне Карле Дрейзе, создавшем в 1814 первый самокат с седлом и рулем, который и послужил началом велосипедной эпопеи. В 1840-х годах шотландским кузнецом Киркпатриком Макмилланом были добавлены педали. А в 1853 году француз Пьер Мишо запатентовал педальный привод, который был прикреплён к переднему колесу. Именно после присоединения педалей «машине для ходьбы» Дрейза, как он назвал своё изобретение, было дано гордое звание велосипеда.

Со временем конструкция всё больше развивалась и совершенствовалась. Варианты деталей и моделей сменяли друг друга, всё это было направлено на то, чтобы велосипед стал более быстрым, более прочным и лёгким, более комфортным.

• В 1970-х годах были популярны весьма необычные модели велосипедов с огромным передним колесом и маленьким задним. Они были очень опасными, так как при малейшей кочке грозили перевернуться;
• Такие велосипеды были востребованы за счёт того, что большое переднее колесо позволяло проходить большее расстояние с наименьшими усилиями;
• Важным шагом в эволюции велосипедов стало изобретение металлического колеса со спицами;
• Ещё одним важным изобретением были пневматические полые шины, которые создал Джон Бойд Данлоп из надутого поливного шланга, придумав к нему специальный клапан, не позволяющий выходить воздуху.

Первый деревянный байк

Изначально все первые велосипеды, вне зависимости от изобретателя, были практически полностью деревянными. Исключением были лишь некоторые элементы, соединяющие детали и позволяющие передвигаться. За счёт такого материала конструкции были весьма массивны и очень неудобны, а для того чтобы ехать, требовались большие физические усилия и определённая сноровка.

Для того чтобы уменьшить вес, детали со временем начали делать из стали. Это также сделало конструкцию более прочной и надёжной в отличие от деревянной сборки. В 80-х годах 19 века англичанин Коупер изобрел колесо, которое по своей структуре мало отличается от современного – обод, который держится на лёгких металлических спицах.

Постепенно все деревянные детали заменялись на металлические, велосипеды меняли свой облик и свойства, приобретая всё новые формы и возможности.

Современный байк, как изобретение – весьма сложная конструкция. Он очень отличается от своих предков по внешнему виду, материалу, из которого он состоит, и возможностям. Существует множество разнообразных моделей, которые даже и не снились тем, кто изобрёл велосипед в далёком 19 веке. Они различаются и по назначению – определённая модель для определённого типа досуга, и по размерам, это делает железного коня доступным средством изобретения для всех, от мала до велика.

Типичный байк 21 века помимо металлической рамы особой конструкции и прочных колёс, выдерживающих высокие нагрузки, имеет ещё множество важных деталей. Они обладают системой переключения передач, снабжены тормозами, чаще всего передним и задним, а также имеют амортизаторы.

Современные модели делятся на множество видов:

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

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

Кузнец Ефим Артамонов

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

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

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

Фон Дрез

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

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

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

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

От простоты – к совершенству

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

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

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

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

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

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

Велосипед

Велосипе́д (стар. фр.  vélocipède , от лат.  vēlōx «быстрый» и pes «нога») — колёсное транспортное средство (или спортивный снаряд), приводимое в движение мускульной силой человека через ножные педали или (крайне редко) через ручные рычаги. Наиболее распространены велосипеды с двумя колёсами, но бывают и трёхколёсные велосипеды. Стал использоваться как средство передвижения еще до широкого распространения городского общественного транспорта, в том числе автобусов, троллейбусов и трамваев. Также популярен среди туристов и в спортивных целях. В современном мире также используют электропривод для увеличения области использования велосипеда.

Правила дорожного движения России определяют велосипед как «транспортное средство, кроме инвалидных колясок, имеющее два колеса или более и приводимое в движение мускульной силой людей, находящихся на нём» [2] .

Содержание

История

В 1817 году немецкий профессор барон Карл фон Дрез из Карлсруэ создал, а в 1818 запатентовал первый двухколёсный самокат, который он назвал «машиной для бега» (Laufmaschine). Самокат Дреза был двухколёсным, снабжён рулём и выглядел в целом, как велосипед без педалей; рама была деревянной.

С 1870-х годов стала приобретать популярность схема «пенни-фартинг». Название описывает несоразмерность колёс, ибо монета пенни была намного больше фартинга.

Первый велосипед, похожий на используемые в наши дни, назывался Rover — «Скиталец» (или «Бродяга»). Он был сделан в 1884 году английским изобретателем Джоном Кемпом Старли и выпускался с 1885 года. В отличие от велосипеда «пенни-фартинг», Ровер обладал цепной передачей на заднее колесо, одинаковыми по размеру колёсами, и водитель сидел между колёсами [3] .

Первый складной велосипед сделан в 1878 году, первые алюминиевые — в 1890-х годах, а первый лигерад (иногда называемый рикамбент, велосипед, на котором можно ездить в лежачем положении) — в 1895 году (а в 1914 году началось массовое производство лигерадов фирмой «Пежо»).

Велосипеды продолжали совершенствоваться и во второй половине XX века. В 1974 году началось массовое производство велосипедов из титана, а в 1975 — из углепластика. В 1983 году был изобретён велокомпьютер. В начале 1990-х получили распространение системы индексного переключения скоростей.

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 [4] .

Общества велосипедистов добивались улучшения качества дорог. Примером такой организации является Лига Американских Любителей Колёсного Транспорта (League of American Wheelmen), в конце XIX века в США возглавлявшая и финансировавшая Движение за Хорошие Дороги (Good Roads Movement). Улучшение качества дорог также ускорило развитие автомобилей.

Велосипеды сыграли свою роль в эмансипации женщин. В частности, благодаря им в 1890-х в моду вошли женские шаровары, что помогло освободить женщин от корсетов и другой сковывающей одежды. Кроме того, благодаря велосипедам женщины обрели беспрецедентную мобильность. Так, например, знаменитая американская суфражистка Сьюзен Энтони (1826—1906) заявила 2 февраля 1896 в интервью газете «New York World»:

Я думаю, что велосипед сделал больше для эмансипации женщин, чем всё остальное вместе взятое. Он даёт женщинам ощущение свободы и независимости. Сердце моё наполняется радостью всякий раз, когда я вижу женщину на велосипеде… это — зрелище свободной, неугнетённой женщины.

В рассказе Чехова «Человек в футляре» главный герой был настолько поражён видом женщины на велосипеде, что отказался на ней жениться.

В современном обществе езда на велосипеде не просто отражает определённое изменение стиля жизни, она означает своего рода социальный переворот.

— говорит профессор Факультета ландшафтной архитектуры Христианского университета Чжунъюань Дай Юнти. Он утверждает, что стимулирование использования велосипеда в густонаселённых тайваньских городах должно стать важной мерой по уменьшению выбросов в атмосферу парниковых газов, а велосипедисты становятся ближе к окружающей среде [5] .

Применение

Можно выделить три основные сферы применения велосипеда:

1. Транспорт — велосипед рассматривается как транспортное средство для перевозки людей и грузов.
2. Спорт — существуют различные спортивные дисциплины с особыми требованиями к конструкции велосипеда.
3. Развлечение, досуг — велотуризм, катание в рекреационных зонах. Детские, подростковые, цирковые велосипеды и т. д.

Почтовые службы многих стран используют велосипеды с конца XIX века. Так, британская почта (англ.  Royal Mail ) использует велосипеды с 1880-х. Общее количество почтальонов-велосипедистов составляет 37 000 в Великобритании, 27 500 в Германии, 10 500 в Венгрии.

Полиции многих стран используют велосипеды для патрулирования улиц, особенно в сельских районах. Велопатрули, как и велосипедная почта, появились в конце XIX века. К примеру, полиция английского графства Кент закупила 20 велосипедов в 1896 году, а к 1904 году число полицейских велопатрулей составило уже 129. Преимуществами велопатрулей является свобода от автомобильных пробок, возможность патрулировать в пешеходных зонах, возможность скрытно подобраться к подозреваемому.

В Великобритании велосипеды традиционно используются для доставки газет. Это позволяет брать на работу подростков, у которых ещё нет водительских прав или проездного билета. В бедных странах велосипеды иногда используются для доставки обедов.

Также велосипеды используются в «скорой помощи» Лондона, Таллина и многих других городов, позволяя медикам быстрее добираться до пациентов по городским пробкам [6] [7] .

Даже автомобильная индустрия использует велосипеды. На заводе «Мерседес-Бенц» (нем.  Mercedes-Benz ) в Зиндельфингене (нем.  Sindelfingen ), Германия, рабочие передвигаются по территории завода на велосипедах. У каждого отдела — велосипеды своего цвета [8] .

Велосипеды использовались в военном деле. В ходе англо-бурской войны (1899—1902) обе стороны (Великобритания и южноафриканские республики) использовали велосипеды в разведке и для доставки сообщений. Специальные части патрулировали железные дороги на велодрезинах. В первой мировой войне обе стороны активно использовали велосипеды в разведке, для доставки сообщений, для транспортировки пострадавших (смотрите статью Самокатчики). Япония успешно использовала велосипеды для вторжения в Китай в 1937 году и для вторжения в Сингапур через Малайзию в 1941. В вермахте велосипедами были оснащены самокатные роты, входившие в состав разведывательных батальонов всех пехотных дивизий. Велосипеды позволяли скрытно и внезапно перебросить тысячи солдат и застать противника врасплох. Кроме того, они не требовали ни грузовиков для своей переброски, ни дефицитного топлива. Союзники использовали в своих операциях парашютистов, экипированных складными велосипедами. Велосипеды использовались партизанами для перевозки грузов в ходе вьетнамской войны. В Швеции велосипедные войска просуществовали до 2001, а в Швейцарии — до 2003. По некоторым данным, велосипеды использовались американскими частями спецназа в ходе афганской кампании.

В цирке на двухколёсных велосипедах ездят медведи и обезьяны, а на трёхколёсных — слоны. Чрезвычайно популярны и разнообразны также акробатические трюки с использованием велосипедов [9] .

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 годов стали популярными многодневные велогонки. К ним относится старейшая из регулярных велогонок — 1200-километровая гонка «Париж-Брест-Париж», впервые прошедшая в 1891 году. Эта велогонка не состояла из этапов: секундомер включался на старте и выключался, когда спортсмен достиг финиша. Велосипедист сам решал, сколько времени ему тратить на сон. Веломногодневка «Тур де Франс», проводящаяся с 1903 года, относится к категории гранд-туров — самая популярная и престижнейшая из всех существующих велогонок [10] [11] .

Кроме многодневных велогонок, есть и велогонки на короткие дистанции. В США популярны велогонки на дистанции до 5 км. В последнее десятилетие приобрели популярность велогонки на горных велосипедах — кросс-кантри. Близок к ним велокросс (или циклокросс [12] ) — гонки на велосипедах, очень похожих на шоссейные, по пересечённой местности. Для гонок на велодромах используются специальные трековые велосипеды, без переключения скоростей.

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

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 [13] .

Современная популярность велосипеда в Европе — результат проводимой правительствами политики, так как популяризация велосипеда способствует разгрузке центров городов от автомобилей, улучшению экологической обстановки, а также улучшает здоровье людей.

Для популяризации велосипеда и велосипедного туризма принимаются следующие меры: устройство велосипедных дорожек и прочей инфраструктуры; меры, облегчающие использование велосипеда в сочетании с общественным транспортом (велосипедные стоянки, как правило, крытые, а зачастую и охраняемые, на вокзалах и автостанциях, оборудование пассажирских поездов специальными вагонами для пассажиров с велосипедами и тому подобное). По инициативе Европейской федерации велосипедистов ведётся создание сети панъевропейских велосипедных трасс EuroVelo.

В Амстердаме (Нидерланды), называющем себя велосипедной столицей Европы, есть даже специальная гостиница для велосипедистов, Van Ostade Bicycle Hotel [14] . Можно арендовать водный велосипед [15] , велосипед-тандем и даже велосипед для 8 человек [16] . В этом городе велосипеды — обычное средство передвижения, куда более распространённое, чем автомобили. Отчасти это связано с недостатком и дороговизной парковок в Амстердаме, как и в других крупных городах.

В Финляндии велосипеды повсеместно используются, несмотря на суровый климат. На них принято ездить и зимой [17] .

В России велосипед распространён слабо, за исключением особых мест, таких как Академгородок в Новосибирске, где их численность напоминает места Амстердама. Например, в Москве этот вид транспорта не пользуется такой популярностью, как в Европе, даже летом. Причин этому несколько: неразвитость велосипедной инфраструктуры (велодорожки, велостоянки и др.), перегруженность улиц мегаполиса автомобильным транспортом, неудобство хранения велосипеда в многоквартирных домах, а также отношение большей части населения к велосипеду как к «несерьёзному» виду транспорта.

Система совместного использования велосипедов

Во многих крупных городах Европы (а также и США) существуют системы проката велосипедов, которые включают в себя множество специальных парковок, на которых можно автоматически (по кредитной карте или специальному абонементу) брать велосипед. Возвращать велосипед можно на любую удобную парковку.

Во многих странах восточной и юго-восточной Азии, таких как Китай, Индия и Индонезия, велосипед является одним из основных средств передвижения благодаря своей дешевизне. Однако использование велосипедов в азиатских странах, в частности в Китае и Индии, сокращается, из-за того что их жители переходят на автомобили, мотоциклы и мопеды. Иногда власти принимают меры против велосипедного транспорта, поскольку он мешает движению автомобилей. Так, в декабре 2003 года в Шанхае движение велосипедов было временно запрещено.

Китай также является основным производителем велосипедов, в частности благодаря тому, что в последние десятилетия большинство велосипедных фирм перевели производство в эту страну. Порядка 95% велосипедов производится в Китае.

В Японии и во многих странах Восточной и Южной Азии, от Филиппин до Пакистана, популярны велорикши.

Велосипедные рекорды

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

• 268,83 км/ч (с уменьшенным сопротивлением воздуха [18] ) — установлен Фредом Ромпельбергом (Нидерланды) на Бонневильской соляной равнине (штат Юта, США) в 1995 году.
• 133,28 км/ч (82,819 миль/ч) — установлен Сэмом Уиттингемом на лежачем велосипеде Varna Diablo конструкции Георгия Георгиева 18 сентября 2009 года в Батл-Маунтин, Невада, США [19][20] .

Также в 2010 году Маркус Штольц развил скорость 210 км/ч с горы в Чили.

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 (ошибочно называемыми шатунами), цепной передачи и тормозов. Дополнительно велосипед может оборудоваться одним или двумя амортизаторами, крыльями (для защиты от брызг), багажником, светотехникой (лампами и/или световозвращателями — катафотами), звуковым сигналом, подставкой-«подножкой» и др.

Колёса

Как правило, на велосипеде устанавливаются два колеса одинакового диаметра. Каждое колесо состоит из обода, который соединяется со втулкой с помощью спиц, резиновой камеры (она аналогична автомобильной, но более тонкая) и покрышки (шины) с протектором. В последнее время набирают популярность бескамерные колёса.
Горные велосипеды оснащаются широкими покрышками, они улучшают сцепление велосипеда с поверхностью трассы, гасят вибрации и защищают камеру и обод от повреждений.

Рама — часть велосипеда, к которой крепятся другие его компоненты — колёса, шатуны, педали, седло, руль.

Конструкция

Классическая рама состоит из труб, или перьев, образующих два треугольника — передний и задний, причём задний треугольник раздвоен и образует заднюю вилку для крепления заднего колеса. Такая форма обеспечивает наибольшую жёсткость рамы при минимальном её весе.

Передний треугольник образован подседельной трубой, соединяющей седло и каретку; нижней трубой, соединяющей каретку с рулевой колонкой; и верхней трубой, соединяющей рулевую колонку с подседельной трубой. Задний треугольник образован двумя парами труб, идущих от подседельной трубы и каретки к втулке заднего колеса.

Существуют рамы без верхней трубы или с верхней трубой, идущей рядом с нижней. Такие рамы называются открытыми. Открытая рама тяжелее закрытой с аналогичными характеристиками, но на велосипед с открытой рамой удобнее садиться и слезать. В прошлом велосипеды с открытой рамой использовались женщинами (можно было сесть на велосипед, будучи в юбке и не нарушая приличий), из-за чего их часто называют «женскими». Сейчас они популярны среди обоих полов.

Рамы для городских и детских велосипедов иногда делают складными, что удобно при хранении и транспортировке велосипеда (например, в Московском метрополитене запрещено провозить велосипеды, кроме складных и детских [21] ). Складные рамы, как правило [22] , делаются открытыми.

Материалы

Комфортабельность рамы и ходовые качества велосипеда зависят от мягкости материала. Мягкие рамы лучше поглощают вибрацию, но не отличаются хорошим накатом (в тяжелом транспорте этот параметр называется «выбег») и торсионной жесткостью. Жёсткие рамы позволяют передавать энергию от педалей к колёсам с меньшими потерями.

Рамы могут делаться из стали, сплавов алюминия, титана, магния, а также из углепластика (карбона). Также довольно редко встречаются рамы из стеклопластика, они могут использоваться только на шоссейных велосипедах.

Вилка

Служит для соединения переднего колеса, руля и рамы. Может быть жёсткой или со встроенным амортизатором. Также на вилку крепятся тормоза, крыло, датчик скорости и другое вспомогательное оборудование.

Жёсткие вилки дешевле и легче.

Амортизационные вилки повышают комфортность езды по неровной поверхности, улучшают сцепление с дорогой на неровностях. Они более дорогие, тяжёлые, при педалировании поглощают часть энергии. Амортизационные вилки различаются принципом работы, ходом вилки, наличием различных настроек. Зачастую к таким настройкам относятся включение и выключение амортизирующих функций (это позволяет снизить потери энергии при вращении педалей) и регулировка амортизаторов.

Передача

Крутящий момент с оси каретки (вращаемой кривошипами с педалями) на заднее колесо обычно передаётся с помощью цепной передачи. Она состоит из ведущих (передних) и ведомых (задних) звёзд, собственно цепи и дополнительных механизмов. Совокупность ведущих звёзд называется системой, совокупность ведомых звёзд — кассетой.

В простейшем случае велосипед имеет только по одной ведущей и ведомой звезде (синглспид). Этот вариант хорошо подходит для езды по равнинным дорогам. Для рельефной местности лучше подходят многоскоростные велосипеды. Современный уровень развития велоиндустрии позволяет производить недорогие и качественные многоскоростные модели. Поэтому многие современные велосипеды оборудованы механизмами переключения скоростей, что делает их пригодными для любых условий.

Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобрёл известный итальянский велосипедист Туллио Кампаньоло в 1950 году. Звёзды (как сзади, так и спереди) смонтированы в блоки, и переключение осуществляется с помощью бокового смещения цепи направлением её на нужную звезду. Чтобы обеспечить равномерное натяжение цепи при разных передаточных отношениях, задний переключатель оборудован специальным устройством натяжения. Велосипед может иметь от 1 до 12 ведомых звёздочек и 1—3 передних, что позволяет обеспечить до 36 передач. Впрочем, передачи зачастую частично пересекаются (например, положения 48/16 и 36/12 эквивалентны); но такое пересечение необходимо для более удобного и плавного переключения. Кроме того, эффективность передач не одинакова: при большом перекосе цепи (например, с первой передней на последнюю заднюю звезды) трение и износ цепи сильно возрастают, потому такими передачами активно пользоваться не рекомендуется.

Переключатели управляются с помощью натяжения тросиков, которое регулируется специальными ручками переключения. У велосипедов до конца 1980-х — начала 90-х натяжение тросиков регулировалось плавно, из-за чего велосипедисту необходимо было самому определять положения, соответствующие переключению на очередную передачу. Позднее получили распространение системы индексного переключения, в которых механизм дискретно управляет перемещением тросика и, соответственно, переключателя. Само переключение осуществляется нажатием кнопок или дискретным перемещением рычагов. В настоящее время появились и приобретают популярность (в основном в профессиональном и полупрофессиональном спорте) электронные системы переключения, такие как Shimano Di2 и аналоги от других фирм. Они могут быть как проводными, так и беспроводными.

Используется и планетарный механизм переключения передач, который целиком находится в задней втулке. По сравнению с внешним переключением, его механический КПД несколько ниже [23] но он менее подвержен воздействию внешней среды и более удобен в обращении (в частности, позволяет переключать передачи, стоя на месте), поэтому активно применяется для городских и туристских велосипедов. В городских велосипедах из планетарных механизмов чаще всего применяются комбинированные трёхступенчатые; реже семи-, восьми- и одиннадцатиступенчатые, обеспечивающие переключение трёх, семи, восьми или одиннадцати передач и тормоз. Долгое время трёхскоростные втулки являлись самыми лёгкими и отлаженными, но в последнее время японская фирма Shimano стала выпускать восьмискоростные модели, которые, по их заявлениям, отлажены лучше, чем трёхскоростные. Втулки с планетарным механизмом переключения передач могут иметь вмонтированный тормоз, например, барабанный. Но существуют и облегчённые бестормозные втулки. Самые дорогие модели (например, втулки фирмы Рохлофф (Rohloff) дают 14 передач, обеспечивая изменение передаточного соотношения более чем на 500 %, но такие втулки имеют большой вес, порядка 2 килограммов.

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 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 2533 дня ] . Также при использовании вала отсутствует и такая традиционная для велосипеда проблема, как слетание цепи. Главный недостаток — поддерживаются только планетарные механизмы переключения. Но в 2018 году, на международной велосипедной выставке Евробайк, был представлен концепт 13-скоростной вальной трансмиссии, имеющий с традиционными звёздами много общего [24] . Переключение между передачами в ней происходит при помощи изменения длинны телескопического вала.

Несмотря на значительные преимущества в использовании, в дорожных велосипедах вальная передача встречается ещё сравнительно редко. В простонародье такую передачу (привод) часто называют карданной, по аналогии с похожим узлом автомобилей, но в велосипедном вальном карданный вал практически не используется.

Также в последнее время появились серийные модели велосипедов с использованием шевронного ремня в качестве привода. Преимущества — в отсутствии смазки и шума, меньшей 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 только на специализированную раму с размыкаемым (обычно правым верхним) пером, так как сам ремень не разъёмный.

Тормоза

Тормоза бывают ободными (клещи, консольные, v-brake), дисковыми и барабанными. В прошлом существовали также вариации тормоза, действующие непосредственно на шину («Современный велосипед, выбор его и применение» — 1895 г., стр. 152). Также в качестве особой разновидности тормоза можно рассматривать режим рекуперативного торможения у некоторых электровелосипедов.

В ободных тормозах усилие прикладывается к ободу колеса. Они обладают своими преимуществами перед дисковыми тормозами:

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

В дисковых тормозах усилие прикладывается к специальному диску, они имеют много преимуществ перед ободными:

1. Дисковые тормоза имеют заметно большее тормозное усилие и следовательно повышают безопасность велосипедиста, также они более надёжны в использовании.
2. 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.
3. Качественные дисковые тормоза позволяют более плавно регулировать тормозные усилия.
4. Дисковые тормоза можно использовать со слегка искривлённой геометрией колеса, в то время как ободные начнут задевать обод и притормаживать велосипед.
5. Качественные дисковые тормоза требуют обслуживания гораздо реже, чем ободные. Но обслуживание, зачастую, не может производиться в полевых условиях. Особенно это относится к гидравлическим дисковым тормозам.

Барабанные тормоза, как правило, делятся на два типа. Первый тип, так называемый «ножной» тормоз (coaster brake), чаще всего приводится в действие от вращения педалей в обратную сторону. В барабанных тормозах этого типа тормозной механизм находится внутри втулки ведущего колеса, тормозное усилие прикладывается к внутренней поверхности корпуса втулки.

Второй тип барабанного тормоза — так называемый роллерный тормоз (roller brake) — представляет собой отдельный узел велосипеда, закреплённый на втулке как ведущего, так ведомого колеса. Чаще всего механизм роллерного тормоза приводится в действие рукояткой на руле, соединённой с тормозом тормозным тросом.

Большинство велосипедов оснащаются ручным приводом тормоза, как наиболее безопасным и удобным. Также используются ножной привод тормоза, воздействующего на ведущее колесо.

По виду привода ручные тормоза делятся на механические (приводимые в движение тросиком) и гидравлические. Гидравлические обеспечивают большее тормозное усилие. Чаще используются в даунхиле, фрирайде, триале. В гидравлических тормозах используется минеральное масло или тормозная жидкость (DOT-4, DOT-5); поломку, в отличие от поломок механических тормозов, вне мастерской часто устранить нельзя, однако поломка качественного гидравлического тормоза крайне редка при правильном обслуживании. Чаще всего гидравлический привод используется для дисковых тормозов.

Ножные тормоза приводятся в действие путём вращения педалей в обратную сторону (противоположную рабочей). Такие тормоза имеют определённые преимущества, такие как защищенность от воды, грязи и снега (это обусловлено тем, что они спрятаны в задней втулке колеса), дёшевы, неприхотливы в обслуживании. Но у таких тормозов есть и недостатки: действуют только на заднее (то есть ведущее) колесо, требуют определённого привыкания. Также педальный тормоз несовместим с классическим переключателем скоростей. Это ограничивает применение педального тормоза только велосипедами с одной передачей и велосипедами с планетарным переключателем передач. Иногда педальный тормоз дополняется передним ручным, обычно одного из ободных типов. Главный недостаток ножного тормоза — в случае слетания цепи задействовать тормоз невозможно, в этом случае резко повышается риск попадания в аварию. Впрочем, даже в этом случае при известной сноровке можно аварийно остановиться при помощи ног, заваливания велосипеда набок либо поставив ногу на переднее колесо перед вилкой (если не стоит переднее крыло).

При использовании ручных тормозов следует нажимать оба рычага одновременно и плавно, без рывков. Передний тормоз допускает бо́льшую силу торможения без блокировки колеса из-за высокого расположения центра масс и перераспределения нагрузки на переднее колесо при торможении. Но на переднем колесе, в отличие от заднего, нельзя допускать полную блокировку колеса — это приведёт к падению вперёд через руль, в то время как с заблокированным задним колесом можно удерживать равновесие, спускаясь, например, с крутого холма. Также резкое нажатие на рычаг переднего тормоза крайне опасно при прохождении поворота: срыв на юз переднего колеса (что случается на влажной или пыльной дороге) быстротечен, его практически невозможно выровнять и это грозит падением. Поэтому начинающим велосипедистам нажимать рычаг переднего тормоза раньше заднего опасно. Для экстренного торможения опытные велосипедисты смещают тело назад по ходу движения (свешиваются за седло), насколько это возможно, и уже тогда сильно выжимают рычаг переднего тормоза. Либо применяется блокировка заднего колеса с поворотом велосипеда перпендикулярно направлению движения и завалом на бок.

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 они могут вызывать неприятные ощущения в области таза.

Помимо правильной формы седла, на комфорт и эффективность езды влияет правильная посадка, которая регулируется высотой подъёма подседельного штыря, а также наклоном и продольным положением седла. Иногда подседельный штырь может включать в себя амортизатор, смягчающий удары при езде по неровной поверхности. Седло должно подбираться индивидуально, так как в идеале его ширина должна соответствовать расстоянию между седалищными буграми таза.

Различают мужские и женские седла. Также существуют сёдла с различными дополнениями, например, воздушными вырезами.

Создатель велосипеда

Даже в наш век нанотехнологий и многокомпонентных композитов велосипед продолжают по традиции называть «железным конем». Насколько консервативны или, наоборот, насколько современны в отношении применяемых материалов двухколесные машины сегодняшнего дня? Полезны и доступны ли для велолюбителя современные достижения материаловедения? Рассмотрим, из чего все-таки сделаны велосипеды и как применяемый материал влияет на ощущения от езды.

1. Сталь.

История велостроения (как и машиностроения вообще) началась именно с нее, и долгое время сталь оставалась основным материалом как для рам, так и для отдельных узлов. Причиной тому является невысокая стоимость как самого сырья, так и основных процессов обработки, а также подходящие для большинства применений прочностные характеристики. Закончился ли «железный век» в велоиндустрии? Отнюдь! И сегодня в общемировом масштабе доля стальных велосипедов остается подавляющей. При этом, технологические изыски затронули и этот традиционный материал, и в настоящее время применяется несколько его разновидностей, весьма отличающиеся по свойствам.

Нi-ten steel – стандартный стальной прокат, «водопроводные трубы», применяется в прогулочных, детских велосипедах, а также в самых бюджетных горных и БМХ. Велосипед из такой стали проще всего изготовить, равно как и отремонтировать в случае необходимости, а его прочность достаточна для неспортивного использования в течение многих лет. Недостатком является высокий удельный вес и толщина стенок труб, а также невысокие показатели упругости, что делает велосипеды относительно тяжелыми, «вялыми» в езде, а некоторым компонентам не обеспечивает должной долговечности. В основном из обычной стали делают рамы и передние вилки и для этих целей она вполне подходит, если хочется сэкономить на покупке и не предполагается спортивное и экстремальное использование. Стальные компоненты, такие как шатуны, втулки колес, подседельные штыри и рули получаются очень тяжелыми и однозначно указывают на общую дешевизну и невысокий технологический уровень велосипеда. Особенно следует избегать стальных ободов колес, т.к. они очень легко деформируются.

Сr-Mo steel (хромомолибденовые сплавы) – специальные легированные стали, отличающиеся высокой упругостью и умеренным удельным весом. Рамы из таких сплавов (наиболее престижные марки изготовителей проката – Reynolds, Tange, Sanko, Colombus) получаются чуть тяжелее алюминиевых (2,2 – 2,7 кг), но за счет сложной обработки имеют очень комфортную жесткость: велосипед и педалируется эффективно, и неплохо гасит вибрации. Кроме того, упругие свойства продвинутых стальных рам и вилок, делают их более устойчивыми (относительно алюминиевых) к боковым и вертикальным нагрузкам, что ценят поклонники фристайла и экстремального катания. Немаловажным фактором является и эстетика: высококачественная сталь позволяет сделать трубы тонкими и изящными, придать велосипеду чистоту линий и своеобразный ретро-шарм, что нравится продвинутым любителям горного велосипеда, БМХ, велотуризма и городского катания. Из-за небольших объемов производства стоят Cr-Mo рамы и велосипеды дороже алюминиевых собратьев. Помимо рам и вилок, из Сr-Mo делают такие компоненты для МТБ-фристайла и БМХ, как рули и шатуны, отличающиеся колоссальной живучестью.

Ворвавшись в индустрию около 30 лет назад, алюминий быстро стал стандартным решением для велосипедов средней ценовой категории. Подавляющее большинство горных велосипедов и шоссейных велосипедов сегодня делаются из алюминиевых сплавов. Умеренная стоимость, низкий удельный вес и пригодность к любым видам механической обработки, позволяющая производить детали практически любой формы – залог успеха алюминиевых велосипедов.

Применяемые в изготовлении рам сплавы имеют маркировку 7005 и 6061 – в зависимости от легирующих добавок (цинк, кремний, магний и т.п.).

Помимо различных сортов алюминиевых сплавов, для придания оптимальных прочностных характеристик, производители применяют различные температурные обработки готовых рам. Изделия, прошедшие дополнительную термообработку, как правило, имеют соответствующие индексы с буквой Т, например, 7005 Т6.

Рамы из сплава 7005 считаются более жесткими, зато из сплава 6061 более пригодны для сложной механической обработки.

На способах обработки алюминия следует остановиться отдельно.

Баттинг – основной технологический метод, состоящий в вытягивании готовой трубы, в результате чего ее отдельные участки обладают более тонкой стенкой, чем другие. Это позволяет сэкономить материал (а значит и вес) в ненагруженных местах рамы, и усилить нагруженные. Баттинг может применяться к нескольким участкам трубы (двойной или тройной баттинг – маркировка double butted, triple butted).

Гидроформинг (hydroforming) – придание трубе формы с помощью жидкости (масла), подаваемой под большим давлением. Такой способ позволяет вытягивать металл равномерно, без образования дефектов кристаллической решетки. Поэтому современные рамы могут иметь очень сложные изгибы, оставаясь при этом прочными, а их вес может составлять всего 1,5 кг или менее.

Ковка (маркировка — forged) – применяется там, где металлу нужно придать бОльшую прочность и жесткость: дропауты рамы (места крепления оси заднего колеса), а также такие компоненты, как шатуны, рули и выносы рулей.

Относительными недостатками алюминия, как материала для рам, является его высокая, относительно других металлов, жесткость, что плохо сказывается на способности поглощать вибрации от неровностей дороги. Это явление призваны минимизировать S-образная форма перьев и использование заднего амортизатора. Жесткость алюминия проявляется и при пиковых нагрузках: если стальная рама гнется при неудачном прыжке или падении, то в алюминиевой, скорее всего, образуются трещины или разломы. Ремонт алюминиевых рам возможен только путем сварки в газовой среде (аргон) с последующим отпуском.

Фрезерная обработка (маркировка CNC) – механическая обработка фрезами для максимальной точности изготовления элементов или деталей.

3. Титан.

Данный металл назван в честь могучих мифических существ совершенно не напрасно: его усталостная прочность очень высока при почти вдвое меньшем удельном весе, чем у железа. Благодаря этим уникальным характеристикам титан применяется в самых технологичных сферах: космической индустрии, авиастроении, создании медицинских имплантов и т.п. Немалую популярность титан снискал и в велоспорте: рамы и компоненты из него получаются практически вечными (если речь не идет об узлах, подверженных трению). По упругости титан сродни высококачественной Сr-Mo стали: отлично гасит вибрации, но при этом меньше весит. Это свойство ограничивает его применение в соревновательном велоспорте, где нужна максимальная жесткость и реактивность рамы, но делает его отличным выбором для негоночного МТБ, туризма, фристайла.

Основной проблемой титана является сложность его механической обработки (даже просто распилить титановую деталь очень непросто), вследствие чего производство рам и компонентов очень дорого: рамы российского производства, такие как «Рапид», делаются, как правило, на заказ и их стоимость начинается от 700 долларов. Американские титановые или европейские рамы могут стоить и 2000-2500 долларов. Поэтому титановые рамы остаются уделом избранных энтузиастов, и не подвергаются покраске, дабы «благородный металл» был хорошо виден окружающим.

Среди велокомпонентов титан нашел применение в таких узлах, как жесткие передние вилки, пружины амортизаторов, рамки седел, оси педалей, втулок. Щепетильно относящиеся к весу велосипеда гонщики применяют даже титановые болты во всех узлах велосипеда.

4. Карбон (углеволокно).

Наиболее современный из применяемых в велостроении материалов, без преувеличения, открыл в нем новую эпоху. В отличие от металлов, имеющих однородную структуру, карбон является композитным (составным материалом): полотно карбонового волокна, состоящие в свою очередь из карбоновых нитей, скрепляются между собой эпоксидной смолой. Варьируя толщину и взаиморасположение полотен, можно в очень широких пределах изменять свойства материала, придавая в нужных местах высокую жесткость для эффективной передачи усилия, а в других обеспечивать упругость для гашения вибраций.

Сами волокна при этом могут иметь различный модуль упругости – самый жесткий и дорогой т.н. «высокомодульный» карбон.

Кроме того, разумеется, карбон легче любого из металлов: лучшие гоночные рамы уже преодолели рубеж в 700 граммов. При этом, карбон проник уже во все ниши велоспорта, вплоть до даунхилла, и его пресловутая «хрупкость» и низкая ремонтопригодность уже никого не останавливает. Первые карбоновые велосипеды стоили баснословных денег, но процесс производства постепенно удешевляется, и сегодня простая по конструкции рама китайского производства уже может быть куплена за 300-400 долларов. Среди велокомпонентов карбон также находит все более и более широкое применение: рули, подседельные штыри, выносы, шатуны и даже обода и втулки колес! С уверенностью можно сказать, что за этим материалом будущее велоспорта.

Хорошо забытое старое

Сегодня рынок электровелосипедов по темпам роста не уступает сегменту своих старших собратьев — электромобилей. Только в 2016 году во всем мире было продано чуть меньше 35 млн электровелосипедов — 93% пришлось на Азиатско-Тихоокеанский регион. Однако их популярность растет не только в Азии, но и по всему миру — например, в США в прошлом году зафиксировали двукратный рост продаж. Российский рынок, по мнению экспертов, довольно скромный — в год продается порядка 10 тысяч электровелосипедов — но он тоже активно развивается.

На велосипеды с электрическим приводом уже во всю пересаживаются государственные службы по всему миру: например, полицейские штата Висконсин последовали примеру своих малазийских коллег и патрулируют город на новом транспорте. Появляются городские сервисы для аренды вроде «Велобайка», но уже для электровелосипедов — это сети велопроката, которые можно встретить во многих крупных городах во всем мире. Они позволяют брать электровелосипед в аренду на одной станции и оставлять его в другой части города так, чтобы им мог воспользоваться кто-то другой.

Более того, появляются предложения о том, чтобы включить электровелосипеды в классификацию Европейского союза велосипедного спорта (UEC) и добавить новые дисциплины к обычным заездам и соревнованиям по горным велогонкам.

Попробуем немного «отмотать назад» и разобраться в том, как электровелосипед проделал путь от экспериментального изобретения до популярного атрибута жизни в большом городе.

Фото: AIRWHEEL R8

Велосипед: начало

Изобретение велосипеда в известном нам виде и оснащение его подобием электрической тяги произошло в течение одного столетия. Однако этому предшествовали почти 400 лет попыток собрать транспортное средство, приводимое в действие без какой-либо дополнительной помощи.

По данным Международного велосипедного фонда (IBF), в 1418 году итальянский инженер Джованни Фонтана (Giovanni Fontana) построил устройство с четырьмя колесами, которые приводились в движение благодаря веревке, соединенной с ними зубчатым колесом.

Фото: Giovanni Fontana PD

Существует также миф о некоем чертеже Леонардо да Винчи, на котором изображен практически современный велосипед. Однако, исследования доказывают, что эскизы, неожиданно найденные в 1974 году, — подделка.

Еще одна мистификация — французское изобретение, которое представляло собой игрушку-качалку с колесами. Прототип велосипеда с рулевым управлением без педалей якобы собрал граф де Сиврак (Comte Mede de Sivrac) в 1791 году. Однако, как выяснилось много позднее, эта история была легендой, придуманной журналистом. Графа-изобретателя велосипеда с таким именем никогда не существовало.

Первое подобное устройство, существование которого подтверждается патентом, — «машина для бега» за авторством барона Карла фон Дреза. Есть мнение, что к его появлению привело извержение вулкана Тамбора в Индонезии в 1815 году. Из-за облака пепла погиб урожай на прилегающих территориях, а за ним от голода — и лошади. Заправлять в повозки стало некого, что и натолкнуло барона на мысль об индивидуальном транспорте, управляемом человеком.

По своей сути изобретение было ближе к двухколесному самокату и никогда не существовавшему велосипеду графа де Сиврака. Одно из названий устройства — «Draisienne» — дано ему в честь изобретателя фон Дреза. Кстати, дрезина, которая до сих пор используются для передвижения по рельсам, также носит имя барона.

Фото: Gun Powder Ma CC

Идею деревянного двухколесного транспорта подхватили энтузиасты со всего мира. В следующие десятилетия в патентные службы поступали десятки обращений от людей, которые пытались «изобрести велосипед заново» или предлагали модификации оригинальной концепции. Среди патентов того времени, существенно повлиявших на устройство обычного велосипеда, стоит отметить шарикоподшипники и педальный механизм — до 1839 года у «машин для бега» не было педалей. Шотландец Киркпатрик Макмиллан (Kirkpatrick MacMillan) добавил к велосипеду Дреза педали, приводившие в движение заднее колесо с помощью металлических стержней и шатунов.

В следующие десятилетия изобретатели модифицировали прототип велосипеда, добавляя хорошо известные сегодня детали: колеса со спицами, цепную систему, каучуковые шины, систему торможения. На какой-то момент лидерами на рынке стали так называемые «пенни-фартинги» — велосипеды с большим передним колесом.

Фото: Unknown Author CC

В то же время началась история мотоциклостроения. Прошлое электровелосипеда и мотоцикла тесно связано — оно уходит корнями в необходимость автоматизировать движение велосипеда. Первые патенты на двигатели внутреннего сгорания были зарегистрированы во второй половине XIX века — прототипы будущего мотоцикла тогда использовали паровые двигатели.

В 1860-е годы Сильвестр Ропер (Sylvester H. Roper) из США, которого считают «отцом мотоциклостроения», искал новое применение паровому двигателю. В результате этих поисков он создал первый двухцилиндровый паровой велосипед. Бак для воды находился под седлом, а котел — на месте педалей. По сохранившимся данным, модель страдала от ряда недостатков — шума, неприятного запаха и большого веса.

В 1884 году Ропер приступил к работе над второй версией своего велосипеда. Она была способна развивать максимальную скорость в 64 км/ч с дальностью поездки в 12 км. В 1896 году в возрасте 72 лет Сильвестр погиб, демонстрируя, как быстро может разогнаться его паровой велосипед на трассе.

Фото: Boston Daily Globe CC

В 2015 году паровой велосипед Ропера был продан на аукционе в Лас-Вегасе за 425 тыс. долларов.

В 1884 году Эдвард Батлер (Edward Butler) изобрел «бензиновый велосипед» — фактически современный мотоцикл. Интересно, что это произошло за два года до изобретения первого автомобиля Карлом Бенцем.

Изобретение электровелосипеда

Тем временем в 1886 году Фрэнк Джулиан Спраг (Frank Julian Sprague) разрабатывает первый работающий электродвигатель. На его основе он создает первую электрическую тележку и электрическую лифтовую систему.

Электрификация вообще была популярной темой в промышленности того времени — так же, как и велосипеды. 1890-е считаются «золотым веком» в истории велосипедов: появлялись первые крупные производители, расширялся рынок.

Тогда же был подан первый патент на велосипед с электрическим приводом. Его автором в 1895 году стал Огден Болтон (Ogden Bolton) из США. Патент предполагал установку электродвигателя на ступицу заднего колеса велосипеда. Источником питания выступала 10-вольтовая батарея, установленная на каркас рамы. Судя по документам, изобретение не имело ни системы передач, ни педалей.

Если велосипед Болтона и первые электрические двигатели остались задокументированными, то о существовании электротрицикла известно только из рисунков. По неподтвержденным сведениям в 1881 году французский изобретатель Густав Труве (Gustave Trouvé) оснастил британский трехколесный велосипед с рычажным механизмом электрическим приводом. Подробностей об этом транспорте сохранилось мало, но, по некоторым данным, механизм Труве был компактным и съемным.

Столь же мало информации сохранилось и об электровелосипеде с четырьмя массивными на вид источниками питания. Он был продемонстрирован на выставке Stenley Show в 1897 году. Утверждается, что велосипед был сконструирован британской компанией Humber.

Фото: Jules Beau CC

А патент первого полноценного электровелосипеда определенно принадлежит Осии Либби (Hosea W. Libbey) из Бостона. Его изобретение на два года младше электропривода Болтона. Электрический велосипед Либби был оснащен двумя двигателями, двумя батареями и двумя колесами. На ровной дороге работала только одна батарея, а при подъеме подключалась вторая. Основной идеей Либби была экономия энергии на сложном ландшафте.

Изобретение дополнительного колеса

Кстати, о колесах. Шквал патентов не привел к появлению серийного электровелосипеда, но косвенно вдохновил других конструкторов на изобретение «дополнительного колеса» для автоматизации обычного велосипеда. Это устройство — Auto-Wheel — крепилось к заднему колесу. Первая модель была представлена в 1909 году.

Auto-Wheel выпускали до конца 1920-х годов. Колесо позволяло разогнаться до 25 км/ч и фактически делало обычный велосипед мотоциклом. По этому принципу позже создавались мопеды — велосипеды оснащались компактными двигателями внутреннего сгорания. Кстати, и Auto-Wheel приводился в движение двигателем внутреннего сгорания. Так что говорить о нем в контексте электровелосипедов не совсем корректно.

Современным продолжателем этой идеи можно считать Electron Wheel — «электрическое колесо» с аккумулятором и датчиками, которые передают данные о скорости и состоянии заряда батареи в приложение для смартфона.

Первые электровелосипеды на рынке

Вернемся к главной теме. В 1920 году немецкая компания Heinzmann начала массовое производство электродвигателей для велосипедов. Первый был установлен на парный велосипед. Кстати, электровелосипеды под этим брендом выпускаются до сих пор, и в 2020 году Heinzmann отпразднует 100-летие.

В это время французский конкурент Heinzmann приступил к выпуску «электроциклетов». Такой транспорт мог разогнаться до 25 км/ч и проехать на одном заряде 30 км. Его слабым местом был вес — 75 кг.

В течение 30-х годов XX века число компаний, выпускающих электровелосипеды, расширилось. К ним присоединились Philips с моделями Simplex, Juncker и Gazelle. Первая появилась, когда Philips объединились с производителем обычных велосипедов (известно, что у этой модели была 12-вольтовая батарея).

Juncker весил 50 кг без батареи. На ее полный заряд уходил целый день, но этого хватало, чтобы проехать до 40 км со скоростью 18 км/ч. Для выпуска Gazelle Philips объединилась с еще одним производителем, который также до сих пор в строю.

Фото: Unknown photographer CC

Вторая мировая война на время остановила развитие индустрии. Но в то же время топливный кризис вызвал повышенный интерес к транспортным средствам с электроприводом в качестве альтернативы автомобилям с бензиновым двигателем. В течение этого кризиса изобретатель Аргирис Стефанос (Argyris Stefanos) подал патент, который содержал заметные улучшения существующей технологии: парные батареи располагались по обеим сторонам заднего колеса — это улучшало поперечный баланс.

Еще одна важная веха в истории всех велосипедов, которая затрагивает и развитие электровелосипедов, — разработка итальянским велогонщиком Туллио Кампаньоло (Tullio Campagnolo) переключателя передач. Он представил изобретение на Миланской выставке в 1949 году. Прототипы устройства разрабатывались с начала 1900-х, но они были слишком сложными и неэффективными.

Фото: Brooklyn Museum CC

В 1946 году Бенджамин Боуден (Benjamin Bowden), который занимался проектированием дизайна автомобилей, на ярмарке в Лондоне представил прототип «велосипеда будущего». В духе времени он был с электроприводом.

Эта модель носила имя Classic. Ее устройство позволяло накапливать энергию при движении по склону и подключать привод для ее использования при движении в гору. Батареи были спрятаны внутри широкой рамы.

Однако, это был всего лишь прототип, и Великобритания не выделила денег на проект. В 1950-х Боуден переехал в Мичиган. Здесь ему удалось привлечь необходимые средства, но он все же отказался от электропривода.

Чтобы обеспечить коммерческий успех своему изобретению, Боуден сохранил футуристический дизайн и дал проекту «космическое» имя Spacelander — это отвечало духу «космической гонки», разгоравшейся в то время.

Модель оказалась одной из самых дорогих на рынке США и к тому же непрактичной — рама была хрупкой и быстро ломалась. В результате производство было остановлено, а Боудену удалось продать всего несколько сотен Spacelander’ов.

Позже права на выпуск были выкуплены для переиздания легендарного байка, но это уже никак не связано с историей электровелосипедов.

Азиатское чудо

Интерес к электроприводам ослабел вскоре после окончания топливного кризиса, и в течение 30 лет электровелосипеды оставались в тени.

Все изменилось, с вовлечением в эту сферу японских технологий. В 1970 году Panasonic выпустил свой первый электровелосипед. Основатель компании лично презентовал эту модель. За ней последовало еще несколько разработок, но они так и не стали серийными. Проблема заключалась в слишком тяжелых аккумуляторах. До следующего рывка пришлось ждать почти 20 лет.

Важной для развития электровелосипедов вехой стало то, что на нее обратили внимание власти Китая. Это произошло еще в 1960-х, и уже в 70-х поступил заказ на первую партию электровелосипедов — внешне они были похожи на французские электроциклеты.

В следующем десятилетии в крупных городах — Шанхае и Тяньцзине — стали появляться первые местные производители. Тем не менее, годовое производство электровелосипедов составляло менее 20 тысяч штук в год на миллиард жителей. Всплеск интереса продолжался всего несколько лет, а затем угас по нескольким причинам. Во-первых, батареи все еще не могли удовлетворить требования потребителей: они были тяжелыми и не предполагали поездок на большие расстояния без подзарядки. Во-вторых, цена электровелосипедов была достаточно высокой по сравнению с бензиновыми мотороллерами.

Ситуацию изменил технологический прорыв, но уже на Западе. В 1989 году европеец Майкл Куттер (Michael Kutter) разработал систему ассистирования педалированию. Датчик системы реагировал на скорость движения педалей и автоматически включал мотор-колесо электровелосипеда при начале вращения. Такая технология применяется и в современных электровелосипедах.

Тогда же, в 1989 году, возникла еще одна инновация — Sanyo Enacle стал первым велосипедом с электроприводом и никель-кадмиевым аккумулятором. Технология получила развитие с выходом Sinclair Zike. Это был суперкомпактный электровелосипед, но он «провалился» из-за подрядчика, который не справился с запланированным объемом выпуска. А в 1991 году Sony и Asahi Kasei выпустили первый коммерческий литий-ионный аккумулятор. Он был компактнее и легче других источников питания.

Стремление китайского правительства к использованию новых источников энергии и улучшению экологической ситуации в стране дали толчок к расцвету индустрии. К 1999 году лицензии на производство электровелосипедов получили компании в Шанхае, Тяньцзине, Цзянсу, Чжэцзяне, Хэбэе и других провинциях. При поддержке правительства за менее чем 10 лет в стране появилось 480 местных производителей.

В то же время правительство ввело классификацию электровелосипедов — ими признавали двухколесные транспортные средства с электроприводом, которые весят менее 40 кг и имеют максимальную скорость в 20 км/ч. Так электровелосипеды стали полноправными участниками движения, при этом для управления ими не требовались какие-либо документы и удостоверения.

Жители Китая стали активно пересаживаться на новый вид транспорта и вывели страну в мировые лидеры по производству электровелосипедов.

Обратно на Запад

В Европе и США интерес к электровелосипедам снизился со времен «Classic» Бенджамина Боудена. Тем не менее, даже в годы затишья здесь «сияли» свои звезды. Например, лидером немецкого рынка в 70-е был Solo Electra — первый серийный электровелосипед, выпущенный в 1973 году. На нем стоял двигатель Bosch, а на одном заряде можно было проехать до 37 км.

Если говорить про современный период развития отрасли, то именно азиатский рынок и популярность электровелосипедов в Китае и натолкнула европейские и американские компании на мысли об обновлении своего модельного ряда.

Источники:

https://sportnes.ru/chto-poyavilos-ranshe-velosiped-ili-avtomobil-kto-izobrel-velosiped-dvizhenie.html
https://wiki2.info/%D0%92%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4
https://pro-bike.ru/article/iz_chego_sdelan_sovremennyj_velosiped-7738.html
https://www.energovector.com/energoznanie-horosho-zabytoe-staroe.html