Современные велосипеды
По сравнению с другими видами транспорта у велосипеда есть неоспоримые преимущества. Он и дешев, и не нуждается в топливе, и не загрязняет атмосферу. А еще он очень маневрен и мобилен, что особенно важно для крупных городов, где частые пробки. И еще один бесспорный плюс: езда на велосипеде – хорошая физическая нагрузка, эффективное средство борьбы с гиподинамией – малоподвижным образом жизни. Все это способствует неуклонному росту популярности велосипеда в самых разных странах. В Голландии, например, на 14 миллионов жителей приходится около 10 миллионов велосипедов.
Прообраз современного велосипеда – селерифер (дословно «производитель скорости») впервые появился во Франции в 1791 году. Это изобретение графа Меде де Сиврака мало напоминало сегодняшнюю модель: двухколесный самокат с деревянной рамой без педалей и руля. Переднее колесо не поворачивалось, а потому ехали на нем только по прямой, отталкиваясь от земли ногами.
В 1792 году немецкий офицер, камергер и лесничий князя Баденского Карл Фридрих Дрез оснастил селерифер управляемым передним колесом.
Первый велосипед с педалями и рулем был построен в России крепостным кузнецом Артамоновым. Именно на нем первый велосипедист прикатил от Верхотурья на Урале в Москву. Толпа людей, собравшихся на Ходынском поле, с изумлением наблюдала за удивительной двухколесной тележкой Артамонова. Судьба тележки Артамонова оказалась печальной: она была присоединена к царской коллекции редкостей и вскоре забыта.
Француз Динер взял в 1818 году патент на «дрезину» в своей стране, впервые назвав ее «велосипедом», то есть «быстроногим» (от латинских слов «velox» – быстрый и «pedis» – нога).
В 1830 году немец Филипп Фишер построил экипаж с двухметровым передним колесом, снабженным педалями, и маленьким задним. Вилки колес он соединил штангой и на ней расположил седло. В том же году англичанин Киркпатрик Макмиллан усовершенствовал новинку: качающиеся педали соединил рычажным механизмом с задним колесом, которое сделал больше переднего, на оба колеса надел железные обручи. В 1853 году немец Мориц Фишер построил экипаж с педалями на переднем колесе и тормозом на заднем.
Долгое время велосипеды изготавливались из дерева. В 1867 году Каупер придумал очень легкие колеса со ступицей, висящей на проволочных спицах. В 1869 году появились велосипеды с металлической рамой. Тогда же француз Мишо впервые организовал фабричное изготовление велосипедов. Соотечественник Мишо Тевенона придумал велосипедные шины из каучука, а французский фабрикант Сюрирей впервые применил в велосипедах шарикоподшипники. Это было очень важное усовершенствование, годом позже, в 1870-м, английский изобретатель Лоусон ввел цепную передачу от педалей на заднее колесо. Скорость велосипедиста после этого настолько возросла, что он мог соревноваться с верховой лошадью.
Свой современный вид велосипед обрел в 80-90-е годы XIX века. Дублинский ветеринар Данлоп в 1885 году снабдил колеса велосипеда своего двенадцатилетнего сына пневматическими шинами из гуттаперчевого шланга, крепившимися к ободу с помощью полотняной ленты. Он же придумал клапан, позволявший легко и быстро накачать колесо, но не выпускавший воздух наружу. Мальчик ездил на этом велосипеде довольно долго, не привлекая ничьего внимания, пока один заезжий коммивояжер, пораженный легкостью хода велосипеда, не оценил его по достоинству и не указал изобретателю на ценность его находки. Только тогда, в 1888 году, Данлоп взял патент и вскоре наладил промышленное производство пневматических шин. Они быстро распространились по всему свету. Наш соотечественник Г. Иванов усовершенствовал их, предложив раздельно изготовляемые камеру и покрышку.
В 1880-е годы человечество пережило новый «велосипедный бум». С 1890 года началось бурное развитие велосипедной промышленности.
Сегодня велосипеды делят по различным признакам. По возрасту потребителей – на детские, подростковые и взрослые; по числу колес – на одно-, двух-, трех– и четырехколесные; по количеству ездоков – на одиночные, тандемы, триллеры и с большим числом мест; по предназначению – на мужские и дамские, дорожные, складные, туристские, спортивные и специальные. Кроме того, в каждой из этих групп существует собственная классификация. Так, спортивные велосипеды подразделяются на шоссейные, трековые, горные, для гонки за лидером, рекордно-гоночные и т д.
Именно в спортивные велосипеды вносятся наибольшие усовершенствования. Их конструкторы испытывают постоянное давление со стороны спортсменов: дайте машину, которая позволит хотя бы на несколько секунд опередить соперников.
В 1989 году победителем знаменитой гонки Тур-де-Франс стал американец Грег Лемонд, опередивший серебряного призера Л. Финьона всего на восемь секунд. Впервые за 77 таких гонок, устраивавшихся на протяжении 85 лет, победа оказалась столь малоубедительной.
Успех Лемонда объясняли тем, что он использовал скобообразную приставку к рулю. Это всего-навсего сложной формы трубка с мягкой обшивкой, предназначенная для поддержки локтей гонщика. Наклоняясь вперед и опираясь на нее, гонщик, не уменьшая мощности движений, улучшает свою обтекаемость.
Впервые такая приставка была изготовлена американской компанией «Профайл» в середине 1980-х годов. Испытания в аэродинамической трубе показали, что эта скоба дает гонщику выигрыш в 90 секунд на каждые 40 километров. На старт последнего этапа Тур-де-Франс (27 километров) в 1989 году Лемонд вышел, проигрывая 50 секунд Финьону. Однако скоба помогла американцу пройти этап на 58 секунд быстрей француза. И Финьон понял это. Уже в следующем соревновании в Южной Франции он применил такую скобу – и выиграл.
Происходят резкие изменения в конструкции и самой технологии производства велосипедов. С конца XIX столетия рамы делались из стальных труб. В 1930-е годы стали употребляться трубы из легированной стали. Наиболее ходовыми оказались трубы британской фирмы «Рейнолдс» из стали с молибденом и марганцем. Стыки труб обычно соединялись при помощи муфт и сваривались.
Производители начали использовать сплавы на основе алюминия, которые легче, но имеют два существенных недостатка. Алюминий из-за нагрева при сварке теряет прочность. Поэтому вместо сварки стали применять склеивание, заимствованное у аэрокосмической промышленности. Кроме того, алюминий слабее стали в смысле сопротивления повторяющимся нагрузкам, которые со временем вызывают трещины и изломы. В результате таких усталостных явлений алюминиевая рама ломается раньше, чем стальная, даже если по расчету на прочность они были равны.
Голландская команда, возглавляемая австралийским гонщиком Ф. Эндерсоном, в Тур-де-Франс 1990 года использовала сплошные (не полые) рамы, отлитые под давлением из сплава, состоящего на 91 процент из магния. Изобретатель этих рам Фрэнк Керк говорил, что они не уступают обычным рамам по жесткости и легкости, но гораздо дешевле в производстве.
Некоторые фирмы предпочли выпускать трубы из углеродного волокна, пропитанного смолами. Фирма «Лук» (Франция) стала использовать также керамические волокна в смеси с сеткой из углеродных волокон. Сегодня велосипедные рамы изготовляют, как правило, из карбона.
Среди других узлов создатели велосипедов обратили особое внимание на зубчатую передачу и педали. Цепной привод был значительно усовершенствован в 1980-е годы, когда появилась мода на горные велосипеды и велосипеды-вездеходы: приземистые, выносливые, с тяжелой рамой и широкими шинами с шипами. Конечно, езда по болотам или косогорам предъявляет совсем другие требования к шестереночным механизмам.
Японская фирма «Симано» добилась сверхвысокой точности изготовления деталей привода и увеличила число передач до 16. Просто с таким приводом не справиться. Поэтому фирма ввела еще одну новинку: рычажки переключения скорости переместила с рамы на руль и совместила их с ручками тормозов. Таким образом, гонщику не надо для переключения скорости как-либо менять свою посадку в ущерб требованиям обтекаемости. Система сначала была создана для горных велосипедов, теперь ее ставят и на гоночные. Современный немецкий велосипед «Порше» имеет, например, 27 передач.
Кроме того, особая конструкция тормозов той же фирмы позволила сократить длину рабочего хода тормозного троса, что равносильно увеличению на тридцать процентов приложенного к тормозу усилия. Это значит, что лихие гонщики могут даже позволить себе поиграть тормозом, несясь вниз по альпийскому перевалу со скоростью более ста километров в час.
Были коренным образом усовершенствованы и педали. Еще в начале XX века велосипедисты убедились, что можно ехать быстрее, если ноги привязать к педалям тесьмой. Это привело к изобретению зажимов (туклипсов) и применению ремешков для закрепления ноги в педали. Этому же способствовала жесткая обувь, подогнанная к педали.
Но зажимы имеют несколько недостатков. Например, они могут вдруг расслабиться в самый неподходящий момент. К тому же туго стянутые ремни вызывают боль и препятствуют кровообращению в ступне. Более того, иногда они могут оказаться смертельной ловушкой, так как в чрезвычайных обстоятельствах их невозможно быстро отстегнуть.
И только в 1985 году появилась педаль, преодолевшая недостатки прежних моделей. Годом раньше Бернар Тапи, французский промышленник и любитель велосипеда, купил фирму «Лук», выпускавшую лыжные крепления. Он подтолкнул инженеров взяться за создание нового типа педали, наподобие лыжного крепления. И действительно, был разработан своеобразный зажим для ноги: легкий рывок ногой в сторону – и она освобождается от педали. Такое движение нехарактерно для велогонщика, так что нечаянно это произойти не может.
Бернар Ино, лидер команды гонщиков, применил первую безопасную педаль фирмы «Лук» в 1985 году на состязании в Италии – и победил. Он даже заявил, что именно эта педаль спасла его, когда с группой гонщиков, в которой он шел, случилось происшествие. Почуяв опасность, он расстегнул зажим и поэтому сумел сохранить равновесие, в то время как другие упали.
В заключение, для примера, приведем характеристики двух велосипедов конца XX столетия.
Испанский спортивный велосипед «Мерида-маттс» используется для триала. Рама – алюминиевая. В вилке переднего колеса – амортизаторы. Ось заднего колеса жестко прикреплена к раме. Велосипед имеет 24 передачи. Он также оснащен фарой и генератором.
Рама итальянского велосипеда «Ламборджини» сделана из карбона. Колеса – со спицами. Велосипед имеет дисковый тормоз на заднем колесе. Он оснащен бортовым компьютером. Каждое колесо имеет разные подвески, переднее – телескопическое, заднее – маятниковое.
