Велосипед
Велосипе́д (из фр. vélocipède, от лат. velox — быстрый и pedes — ноги) — 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.
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, относительной безопасности и хорошим соотношением прикладываемых усилий к развиваемой на нём скорости.
История
Точного ответа на этот вопрос до сих пор нет. Дело в том, что велосипеду в современном понимании предшествовало множество изобретений, имеющих его конструктивные элементы. В целом виде велосипед впервые в своих чертежах нарисовал великий изобретатель Леонардо да Винчи. В переводе с латинского “velox” означает “быстрый”, а “pedis” – “ноги”. По-настоящему велосипед начал совершенствоваться с начала XIX века. Однако конструкции с колесами, предназначенные для самостоятельного перемещения их человеком, упоминается уже в XV столетии. Так, Майнингенская хроника 1447 года повествует о перемещающемся устройстве, приводимым в движение водителем. В 1761 году тележник Михаэль Каслер “проскакал” 2 километра из Браусдорфа(округ Магдебург) в поселок Бедру( нынешнее название Браусбедра). Его машина представляла собой два обитых стальными обручами деревянных колеса, которые соединялись скамеечкой для сиденья. Вес ее составлял, должно быть, приблизительно 125 килограмм.
Путь к современному велосипеду был проложен только в 1817 году Людвигом Драйсом (Карл Фридрих Христиан Людвиг Фрайгерр Драйс из Зауербронна, 1785- 1851). На своем самокате длиной 2,4 метра с 30 дюймовыми колесами он ввел новшество- управляемое переднее колесо. На этой машине Драйс сумел преодолеть расстояние от Лейпцига до Дрездена(111 километров) за 7 часов.
В 1860 году Пьер Мишо, каретник из Парижа, ремонтируя старый самокат, установил на передние колеса две педали. Уже два года спустя такие машины начали пускаться серийно под названием “велосипед”(“вело” - быстро, “пед” - нога). Братья Пьер и Эрнест наладили выпуск производства до 400 велосипедов в год.
Открытие Мишо окончательно утвердило велосипед. В 1869 году на дорогах Франции было положено начало велосипедным гонкам. Начали появляться новые усовершенствования. Если до того велосипеды изготавливались преимущественно из дерева, то в последующие 10 лет колеса оделись плотной резиной, а для рам и полых вилок начали использовать трубки.
В 1870 году англичанин Хилман начинает продавать первые полностью металлические велосипеды с высокими колесами. Величина переднего колеса, как правило, составляла 54 дюйма(современных колес- 27 дюймов, ровно в два раза меньше).
Важнейшим этапом развития велосипедной техники было изобретение относительно безопасного велосипеда с двумя одинаковыми колесами не слишком большого диаметра.
В 1870-х годах Г.Бейтс из Кройдена в Англии создал первый велосипед с приводом на заднее колесо, названный "Летучим голландцем". Его привод со шкивами и шнуром Г.Лоусон в своем "Байсиклетте", запатентованном в 1879 году, заменил цепным приводом.
Около 1885 года Дж.Старли и В.Саттон, выпустили безопасный велосипед "Ровер" с двумя колесами диметром 760 мм и цепным приводом на заднее колесо- первый низкий велосипед с цепным приводом. Он весил около 20 килограмм.
Примерно в то же время Ч.Линли и Дж.Биггс выпустили безопасный велосипед "Уиппет" с рамой приблизительно ромбообразной формы, которая после этого стала наиболее распространенной, фиксированным положением седла, педалей и руля. В раме были предусмотрены две пружины для амортизации дорожных ударов.
В 1888 году ирландец Дэнлоп изобрел и выпустил в продажу шины, наполняемые воздухом (пневматическая шина). С этого момента наступает настоящий расцвет двухколесного велосипеда. С начала 1890-х годов несколько фирм начали производство велосипедов с ромбовидными рамами, состоящими из двух треугольников. На все велосипеды стали устанавливаться пневматические шины и роликовые цепи. Облик велосипедов практически сформировался. В 1890-х была сделана первая алюминиевая рама. В 1896 году Уильям Рейли запатентовал двухскоростную планетарную втулку, которая с 1902 года выпускалась английской фирмой Sturmey-Archer в двух и трехскоростном исполнении. Но массовое распространение планетарные втулки получили лишь в 1950-х. В 1899 году было изобретено внешнее переключение передач, правда, сильно отличавшееся от современного. В 1915 году на вооружение итальянской армии поступили складные велосипеды Bianchi с телескопическими задними перьями, листовой пружиной около каретки и пружинной вилкой. Фактически, это был первый двухподвесочный велосипед. В конце XIX- начале XX века в мире насчитывалось около миллиона велосипедистов. Первые соревнования велосипедистов состоялись в Париже в 1868 году. В 1875 году устанавливается первый мировой рекорд на одну английскую милю(1660 метров) для высокого велосипеда(2 минуты 55 секунд). В 1876 году был установлен первый неофициальный мировой рекорд на дальность поездки(за 1 час- 25, 508 километров). Официальный рекорд в этом виде, установленный в 1893 году французом Дегранжем, составлял уже 32, 325 километров. в 1893 году на шоссейных гонках Вена- Берлин за 32 часа 22 минуты было преодолено расстояние 591 километр.
В последующее десятилетие появились такие новинки, как шарикоподшипники, уменьшающие трение между движущимися частями, конвейерные методы сборки, стальные трубы, двух- и трехскоростные колесные втулки, ножной тормоз и переключатель передач - скоростей, цепного привода. Зубчато- цепная передача начала применяться на рубеже веков. Она состояла из ведущей шестерни, соединенной с рычагами, и ведомой, расположенной на ступице заднего колеса. Соединенные цепью, они и составляли передачу. Вначале такая передача на велосипедах делалась жесткой. Надо было крутить педали на каждом преодолеваемом метре, даже при спуске с горы. Холостой ход дал возможность не двигать ногами, если во время перемещения не требовалось дополнительного усилия. Посредством замены ведущей или ведомой шестерни можно было регулировать передаточное соотношение, что открывало путь к изменению скоростей. В дальнейшем ступицу заднего колеса стали изготавливать так, чтобы слева и справа на нее можно было навинчивать звездочки- шестерни различной величины. Благодаря этому появилась возможность, подкручивать заднее колесо, осуществлять замену передачи. В 30-е годы разработали первый переключатель скоростей, который, однако, не обеспечивал достаточной надежности( цепь слишком натягивалась или, наоборот, спадала). Позднее этот узел был переработан и появился современный переключатель скоростей параллельного типа. Ведущую шестерню сталь изготавливать двух- или даже трех дисковой. Специальный переключатель позволял на ходу перебрасывать цепь с одного диска на другой. В результате современный велосипедист при трех ведущих дисках и семи-девяти ведомых может располагать 21-27 скоростями. Велосипедные узлы и детали за последние 30 лет значительно усовершенствовались. Многие части, такие, как руль, рулевая колонка, валы, обода, педали, шестерни, втулка, тормоза, изготавливаются сегодня из легких металлов. Гибкие велосипедные шины(или трубки) благодаря значительному улучшению дорожных покрытий стали легче. Разработка безопасного велосипеда и его необычайная популярность в 1890-х годах повлекли за собой многие социальные изменения, в частности изменения в женской моде - появились женские брюки для велосипедных прогулок, и в женской свободе - стали обычными велосипедные прогулки в мужской компании без присмотра родителей и родственников. Многие новшества, привнесенные первыми конструкторами велосипедов, способствовали развитию автомобильной промышленности. Более того, многие из первых конструкторов автомобилей и мотоциклов сами вначале были конструкторами велосипедов, как, например, Г.Даймлер в Германии, а также Б.Харлей и А.Дэвидсон в США. Кроме того, энтузиасты велосипедного транспорта требовали улучшения шоссейных дорог, объединившись в 1880 году в Лигу американских велосипедистов, которая к 1890 году стала крупнейшей в мире спортивной ассоциацией. Моторизация транспортных средств, привела к снижению популярности велосипеда в период с 1900-х по 1920-е годы. В 1960-е годы различные фирмы стали выпускать велосипеды с небольшими колесами, складными рамами, велосипеды необычной конструкции (тандем – велосипед с длинной рамой для двух седоков) и трехколесный велосипед.
В настоящее время велоиндустрия не стоит на месте. Мы становимся свидетелями появления новейвших видов велосипедов – пляжных велосипедов, зимних велосипедов, «растайбайков», велосамокатов. Всемирно известные производители автомобилей (BMW, MERCEDES-BENZ, PEUGEOT, VOLKSWAGEN) стали выпускать велосипеды под своей маркой.
Различают шесть основных видов велосипедов: гоночные - шоссейные и трековые, а так же туристские, горные, смешанные горно-туристские, дорожные и специальные. Узлы и детали велосипеда - основными из них являются рама, колеса, седло, руль и педали с цепным приводом, конструируются в соответствии с его назначением.
Гоночные велосипеды. Это самые легкие велосипеды, конструкция которых рассчитана на гонки по шоссейным дорогам либо по специально построенным трекам. Велосипеды для шоссейных гонок могут быть разной массы в зависимости от использованных конструкционных материалов, но обычно они весят около 9 кг. Масса же трековых гоночных велосипедов, лишенных тормозов, переключателей скоростей и других второстепенных узлов и деталей, может составлять всего около 7 кг. В конструкции гоночного велосипеда предусмотрено все для того, чтобы уменьшить его массу, например, даже тормозные рычаги и цепные звездочки снабжаются сквозными вырезами. Благодаря малой колесной базе - расстоянию между осями, и малому выносу переднего колеса гоночные велосипеды очень послушны в управлении и обладают высокой маневренностью, хотя и менее комфортны. Передаточные отношения разделены малыми интервалами и рассчитаны на физически сильного велосипедиста. Число передач - скоростей, чаще всего равно 14-16. Руль обычно делают узким для снижения массы и низким для уменьшения сопротивления воздуха и для улучшения управляемости - опущенный руль позволяет также легко изменять положение рук. В некоторых видах трековых гонок и в шоссейных гонках на время применяется "аэродинамический", искривленный V-образный руль, на который гонщик может опираться локтями в согнутом аэродинамически выгодном положении. Такой руль, как правило, не допускается в гонках с общим стартом. Колеса гоночных велосипедов обычно имеют очень узкие обода из легкого прочного сплава и клинчерные шины с бортовой проволокой или цельные однотрубки высокого давления, обеспечивающие пониженное сопротивление качению и повышенную управляемость. Колеса могут быть либо со спицами из проволоки, либо специальной аэродинамической конструкции, снижающей сопротивление движению. Седло обычно делается по возможности более узким для снижения массы и облегчения педаляжа. Раму туристских велосипедов для повышения прочности и комфортности, как правило, делают из легкой, хромалюминиевой стали или алюминиевого сплава. Масса велосипеда обычно составляет 9-11 кг, колесная база - средняя, для большей устойчивости, передаточные отношения достаточно низкие для легкого педаляжа на дорожных подъемах с грузом туристского снаряжения. Руль может быть либо опущенным, либо приподнятым. Колеса обычно с ободами из прочного алюминиевого сплава, довольно толстыми спицами, рассчитанными на повышенную туристскую нагрузку, и шинами средней ширины, обеспечивающими хорошую управляемость и движение по неровной мостовой и грунтовым дорогам. Седло может быть любой конструкции, обеспечивающей удобство в длительных поездках. Туристские велосипеды обычно оборудуются педалями с туклипсами, рассчитанными на обувные зацепы, или без туклипсов, что позволяет прилагать к педалям большее усилие на дорожных подъемах. Число передач - от 18 до 24, с низкими передаточными отношениями для пересеченной местности. На рамах обычно предусмотрены багажники и крепления для двух-трех бутылок с водой и для насоса, а также ушки возле колесных втулок для фиксации каркасных боковых багажных сумок.
Горные велосипеды. Горный велосипед, завоевавший широкую популярность, принес с собой новые виды спортивных соревнований и туризма. Хотя вначале горные велосипеды выпускались с туристской формой рамы, вскоре стала преобладать более маневренная гоночная конструкция. Поскольку на сильно пересеченной местности велосипедист выравнивает нагрузку на велосипед и управляет им в основном смещением корпуса и бедер назад или в сторону, изменяя тем самым положение центра тяжести, для горного велосипеда лучше подходит несколько меньшая рама, нежели для туристского. Число передач такое же, как и у туристских велосипедов - 18-24, с упором на низкие передаточные отношения. Колеса горных велосипедов могут быть очень широкими, шины - с крупными, рельефными грунтозацепами и пониженным давлением для увеличения сцепления с неровностями дороги.
В конце 1980-х годов у любителей велосипедных прогулок и велосипедного туризма, а также у жителей пригородного пояса, ежедневно ездящих в город на работу, огромным успехом стал пользоваться велосипед, в котором объединены конструктивные особенности, с одной стороны, горного велосипеда - усиленные рычажно-клещевые тормоза и форма рамы, а с другой - туристского, - шины промежуточной ширины и промежуточного давления и крепления для багажных сумок. Такой велосипед смешанного типа имеет, как правило, опущенный или нормальный руль и три передачи с тремя разными ведущими звездочками. Велосипед смешанного типа многие считают идеальным велосипедом общего назначения для езды как по дорогам, так и по бездорожью - на умеренно пересеченной местности, поскольку он, подобно горному велосипеду, хорошо управляем на влажной почве и галечном грунте, имеет малую массу и легок на ходу при езде по шоссе. Иногда подобные велосипеды называют городскими или пригородными.
Дорожные велосипеды. Универсальные дорожные велосипеды обычно имеют одну, три или пять передач. К этой категории относятся и некоторые детские велосипеды. Их масса часто превышает 14 кг, рама длинная с удлиненными изогнутыми концами перьев передней вилки, для смягчения ударов колеса о неровности дороги. Руль приподнятый или нормальный. Долговечные клинчерные шины. Нередко предусматриваются щиток цепи и тормозная втулка заднего колеса со свободным ходом. Седло обычно широкое, пружинное, мягкое с кожаным или виниловым чехлом. Дорожные велосипеды, как правило, недороги, достаточно комфортны для поездок на небольшие расстояния и не требуют особого ухода. Их часто выдают напрокат, особенно в местах отдыха, они используются в городах как транспортное средство для доставки небольших количеств разных товаров - от продуктов питания до газет, и как средство передвижения. В первой половине 20 в. дорожные велосипеды применялись в военных действиях. В Великобритании обычен полицейский на велосипеде, но в США лишь в 1990-х годах во многих городах и пригородных зонах велосипед стал рассматриваться как транспортное средство для патрульного полицейского.
Существует много разных типов специализированных велосипедов. Хотя они и не так распространены, как обычные велосипеды , каждый из них занимает свою важную нишу. В 1990-х годах начали входить в моду велосипеды для туризма с более свободной позой велосипедиста. Велосипедист сидит прямо на сидении со спинкой, а его ноги вытянуты вниз-вперед, к педалям. Благодаря заднему упору для нижней части корпуса седока более эффективно используется сила мышц бедер. Кроме того, у таких велосипедов ниже располагается центр тяжести. Существуют двух- и многоместные велосипеды-тандемы. На двухместном тандеме рулем и тормозом управляет передний велосипедист. Привод выполнен так, что в педаляже могут участвовать оба велосипедиста. Благодаря этому тандем способен развивать более высокую скорость, нежели одиночные машины, что используется не только в гонках, но и в туризме и рекреационных поездках. Тандемы позволяют также участвовать в велосипедных поездках людям со слабым зрением и детям, еще не научившимся самостоятельно ездить на обычном велосипеде. В таких случаях переднее место занимает более опытный велосипедист с хорошим зрением. Детей и подростков особенно привлекают верткие "мотокроссовые" велосипеды, по конструкции напоминающие мотоциклы для гонок по пересеченной местности. Диаметр колес такого велосипеда составляет всего 400-500 мм, рама также очень мала. Фристайловые, или каскадерские, велосипеды мотокроссового типа с особо прочной рамой и рулем, сконструированным так, что его вращению не мешают тросы тормоза и переключателя скоростей, создали новый вид спорта - велосипедную акробатику. На таком велосипеде спортсмен может выполнять сложные каскадерские фигуры, стоя на специальных подножках задней колесной втулки, совершать вместе с велосипедом прыжки и даже выполнять сальто в воздухе, резко посылая вверх корпус с одновременным рывком за руль. Складные велосипеды хороши для ежедневных поездок из пригорода в город на работу и обратно, поскольку в сложенном виде удовлетворяют требованиям общественного транспорта, в том числе и воздушного, относительно размеров ручного багажа. Первый велосипед со складной рамой и колесами малого диаметра был создан в 1962 году в Великобритании А.Моултоном, а к середине 1990-х годов разработчиками был предложен целый ряд остроумных конструкций. Выпускаются складные велосипеды не только с уменьшенными, но и с нормальными колесами, а также разборные. Велосипедный спорт, так же как автогоночный, лыжный, лодочный и другие активные виды спорта, имеет свои опасные факторы, которые требуют применения соответствующих средств безопасности. Наиболее распространенные опасные факторы велосипедного спорта - травмы головы при падении и наезды автотранспорта в ночное время. Самым важным средством безопасности является велосипедный шлем, защищающий велосипедиста от серьезных травм. Такой шлем обычно представляет собой тонкую оболочку из пластика, обладающего высокой ударной прочностью, изнутри обложенную ломким пеноматериалом, смягчающим удар. Передние и боковые световозвращатели обычно белые, задние - красные. Передний световозвращатель закрепляется на верхнем конце передней вилки, задний - под седлом или на мостике заднего багажника, а боковые - на спицах колес. Фары, с питанием от батарей или от генераторов, приводимых в вращение колесами велосипеда, закрепляются на руле или на элементах рамы. Некоторые велосипедисты используют также фары на шлеме и белые, желтые или красные мигающие фонари на самом велосипеде, на шлеме, руках, ногах или поясе. Зеркало заднего вида. Зеркало заднего вида, закрепляемое на руле, шлеме или на очках велосипедиста, позволяет видеть автотранспорт, приближающийся сзади, не мешая в то же время контролировать дорожные условия впереди. Подбитые шорты и перчатки повышают не только комфортность, но и безопасность поездок на велосипеде. Велосипедные шорты часто снабжаются подкладкой из натуральной или искусственной замши, гелевыми вкладышами или другими материалами, ослабляющими действие дорожной вибрации на седалищные кости таза. Подбитые перчатки без пальцев защищают кисти рук велосипедиста от повреждения из-за дорожной вибрации и в случае падения.