Как усовершенствовать велосипед

Статья была прислана нашим читателем Виктором Ветчиновым. Все фото в статье кликабельны (увеличиваются по нажатию).

Речь идёт об изобретении, ставящем своей целью усовершенствование механического привода велосипеда.

Целью усовершенствования является увеличение эффективности привода.

Кинематическая схема усовершенствованного механизма показана на рисунке 1.

Рисунок 1

Внешний вид усовершенствованного механизма, смонтированный на велосипеде, представлен на Рисунках 2-6.

Рисунок 2Рисунок 3Рисунок 4Рисунок 5Рисунок 6

Полный кинематический цикл вращения педалей велосипедистом можно разделить на две фазы – это фаза рабочего хода и фаза холостого хода. При рабочем ходе (ход педали вниз) велосипедист с силой нажимает на педаль. При этом производится механическая работа, и велосипед приводится в движение. При холостом ходе (ход педали вверх) специального усилия к педали не прикладывается. Поскольку нога велосипедиста немного давит на педаль при холостом ходе, то на преодоление этого усилия также тратится работа на фазе рабочего хода.

Рассмотрим вначале привод обычного велосипеда. Здесь шатуны (педали) движутся по окружностям, таким образом плечо рабочего хода в точности равно плечу холостого хода. Такая схема стала традиционной, все привыкли к ней, и она не вызывает никаких вопросов. Однако, если подойти к рассматриваемой схеме с позиций рабочего и холостого ходов, то вопрос всё-таки возникает: а насколько это рационально? Ведь на холостом ходу работа не производится, так почему же мы делаем на нём такое же плечо, как и на рабочем ходу? И нельзя ли увеличить плечо рабочего хода, причём так, чтобы общий путь педали не изменился?

Оказывается, можно. Именно решению этой проблемы посвящено описываемое здесь изобретение.

Принцип действия усовершенствованного механизма состоит в следующем.

Изобретённый механизм представляет собой четырёхзвенный кривошипно-кулисный механизм. Особенность механизма такова, что плечо точки приложения силы велосипедиста относительно оси вращения шатунов значительно (в 1,2-1,5 раз) увеличивается на фазе рабочего хода, и ещё в большее число раз уменьшается на фазе холостого хода. Таким образом, получается выигрыш в силе на фазе рабочего хода. Правда, при этом получается проигрыш в пути, однако это не является большим неудобством, поскольку в целом за оборот путь шатунов практически не изменяется. Кроме того, за счёт очень малого плеча холостого хода сводится практически к нулю потеря энергии на холостом ходу.

Таким образом, применение предлагаемого механизма улучшает условия отбора мощности мускульной силы велосипедиста.

Цепной привод становится неактуальным?

Велосипед без цепиПервые велосипеды приводились в действие педалями, размещенными непосредственно на оси колеса, затем был сделан большой шаг вперед – внедрена цепная передача крутящего момента. Со временем она совершенствовалась, появилась возможность регулировки прикладываемого усилия – переключения скоростей.

Казалось бы, что еще надо, система прошла испытание временем, проста и надёжна. Но конструкторы и изобретатели не успокаиваются.

Несколько лет назад группа венгерских инженеров представила в итальянской Падуе принципиально новый вид передачи усилия с педалей на ведущее колесо. Системе дано название Stringdrive, она чем-то напоминает ременную передачу, но это лишь внешнее сходство.

При вращении педалей усилия с них передаются на фигурные рычаги, которые совершают качательные движения. На рычагах размещены каретки с двумя шкивами. Каретки могут перемещаться вверх-вниз по зубчатой планке при переключении скоростей.

С обеих сторон ведущего заднего колеса установлены подпружиненные муфты, на каждый из которых намотаны и жестко закреплены тросики, который далее проходят через шкивы на рычагах педалей и жестко крепится к раме велосипеда.

Принцип действия таков. При движении педали вперед тросики натягиваются, раскручивая муфту на ведущем колесе, которая и передает ему вращательное движение. При обратном ходе педали муфта, под действием пружины, возвращается в исходное положение, вновь закручивая тросики на свои шкивы. Попеременное действие левой и правой педалей обеспечивает ровное поступательное движение велосипеда.

Перемещение кареток по зубчатой линейке рычага обеспечивает выбор передачи крутящего момента – всего на этой модели велосипеда Stringbike 19 «скоростей».

Интересно, что переключение их можно осуществлять как в движении, так и во время остановки. Кстати, есть возможность не только синхронного изменения передачи на обе стороны рамы, но и подстройки каждой педали индивидуально – это может быть актуальным для людей, у которых, в силу анатомических особенностей, заметна разница в развитии нижних конечностей.

Отличает такой велосипед и симметричность конструкции, что повышает его устойчивость и маневренность. Испытания показали, что машина обладает отменной плавностью хода, после которого становится даже несколько неудобно ездить на велосипеде, собранном по классической схеме.

Еще одно значимое преимущество – полимерные тросики, в отличие от цепи, не нуждаются в смазке, чистке, не боятся песка и воды, а их ходовой ресурс выше, чем у цепной передачи, в 2–3 раза.

Электровелосипед Yamaha PASЕсть и еще несколько очень оригинальных разработок передачи усилия на колесо. Например, немецкие и японские конструкторы усовершенствовали карданную передачу, которая уже применялась иногда и ранее.

Новшество в том, что они снабдили ее автоматической компьютеризированной коробкой передач, которая сама выбирает оптимальный режим движения в зависимости от рельефа трассы и дорожной обстановки. Кроме того, эти новинки фирм Yamaha и Mercedes оснащены «умными» системами освещения и сигнализации, самостоятельно включающимися при снижении общей освещенности.

Как правильно хранить велосипед зимойА вы знаете, как правильно хранить велосипед зимой? Этот материал поможет продлить годы жизни вашего железного друга.

Что такое автожир и как он летает можно прочитать по этой ссылке. Все об этом необычном летательном аппарате.

Так же не пропустите небольшой рассказ о парашютном спорте здесь: pro-extrim.com/vysota/parashyuty/parashyutnyjj-sport.html

Можно ли изменить раму?

Тросик вместо трубыГруппа американских конструкторов пришла к выводу, что классическая треугольная схема рамы в ряде велосипедов – излишество, утяжеляющее общий вес машины.

В самом деле, труба, идущая от педалей к рулевой муфте, имеет постоянное напряжение лишь на разрыв, так почему бы не заменить ее прочным тросом?

Мало того что конструкция велосипеда значительно облегчается. Использование пружинного демпфера в передней части стального нержавеющего тросика и шарнирного соединения горизонтальной трубы рамы с вертикальной позволяют амортизировать удары, принимаемые передним колесом, при этом общая прочность конструкции ничуть не страдает.

Такой велосипед легко складывается практически пополам и упаковывается в чехол – очередной плюс при его хранении или транспортировке.

Но и это еще не все. Испытания показали значительное повышение КПД подобного велосипеда.

Пружина, установленная в передней части троса имеет способность аккумулировать энергию, которая ранее тратилась впустую в «мертвой» части такта вращения педалей, и даже энергию ударов, пришедшихся на переднее колесо.

Растягиваясь, тросик с пружиной несколько увеличивают колесную базу велосипеда, а сокращаясь – придают ему дополнительное поступательное усилие.

Не боимся упасть!

Упал с велосипедаДвижущийся велосипед сохраняет устойчивость по ряду причин, в том числе и из-за того, что вращающиеся колеса имеют гироскопические свойства – способность сохранять ориентацию своей оси в пространстве.

Но начинающему велосипедисту этого не объяснить, для него главное – преодолеть свой первоначальный страх падения – дальше все придет. Как помочь новичку, неважно, ребенок это, или взрослый, который по каким-либо причинам не освоил этой науке в детстве?

Выход один – предоставить ему двухколесный велосипед с еще большей устойчивостью, подарить несколько секунд уверенности, в течение которых он сможет удержаться или беспроблемно остановиться.

Решение напрашивается само собой – усилить гироскопическое действие колеса. Именно этим путем пошли некоторые конструкторы при создании велосипедов повышенной безопасности.

Устойчивое колесо со встроенным гироскопомОдин из вариантов – установка на одной оси с передним колесом, внутри спиц, дополнительного маховика – гироскопа.

Он раскручивается вместе с колесом при начале движения, но так как обладает большой массой и, стало быть, инерционностью, продолжает вращаться даже при значительном снижении скорости велосипеда, обеспечивая ему вертикальную устойчивость.

Воплотить такую идею в жизнь удалось группе студентов Дартмутского колледжа, они назвали свою разработку GyroBike. Кстати, их конструкция была лицензирована и вошла в серийное производство, а наименование первой модели стало брендом созданной ими впоследствии компании «GyroBike».

Даже первичные испытания показали, что начинающие велосипедисты овладевают навыками езды на таких машинах значительно быстрее. Кроме того, подобные велосипеды – просто находка для людей с некоторыми ограниченными способностями, имеющих нарушения в опорно-двигательном аппарате.

Один лишь недостаток – гироскоп начинает вращаться только при движении велосипеда. А можно ли его раскрутить заранее, например, для самых маленьких ездоков, только осваивающих первые метры? Конечно, можно, для этого созданы колеса Gyrowheel со встроенным электрическим гироскопом.

Первой продукцией были 12-дюймовые колеса для детских велосипедов. Их компоновка обеспечивает размещение электродвигателя, аккумуляторов и массивного маховика-гироскопа. Электропривод дает возможность запуска системы стабилизации до начала движения, а значительное увеличение угловой скорости вращения гироскопа существенно увеличивает устойчивость велосипеда.

Успех первых моделей был столь заметен, что было принято решение о выпуске 16-дюймовых колес, и даже колес для стандартных «взрослых» велосипедов. Кроме того, в планах компании – кооперация усилий с производителями байков с целью выпуска фирменной модели велосипеда повышенной безопасности.

Давление в шинах велосипедаКак выбрать покрышки и какое должно быть давление в шинах велосипеда, читайте на нашем сайте.

Сборник лучших фильмов про альпинистов смотрите на странице этого сайта. Не нужно искать по всему интернету.

Дадим ногам отдохнуть!

Велосипед с пропеллеромПодавляющее большинство моделей велосипедов используют для движения мускульную силу ног ездока. Существуют интересные разработки, в которых привод осуществляется с помощью рук, но они, скорее, похожи на спортивные тренажеры, нежели на средство передвижения.

Конструкторская мысль всегда работала над вопросом, как облегчить велосипедисту жизнь, какие способы придания поступательного движения можно дополнительно применить на этой небольшой машине.

Размещаются на велосипедах компактные двигатели внутреннего сгорания. Существует немало разновидностей электроприводов, в том числе и мотор-колесо.

Некоторые разработчики создают даже электрические велосипеды, у которых необходимая энергия поступает с солнечных батарей, встроенных в колеса.

А если не менять принципиально конструкцию велосипеда, а придать ускорению самому ездоку? Таким путем пошли разработчики ранцевых двигателей.

Если честно, идея эта рассматривалась уже давно, энтузиастами неоднократно изготавливались самодельные устройства. Но несколько лет назад американская компания PacificWind выпустила на рынок модельный ряд ранцевых винтовых двигателей, разработанных специально для движения на велосипеде.

Идея понравилась, кстати, и любителям роликовых коньков, лыжникам, скейтбордистам.

Ранец ThrustpacРанец невелик по размеру, не отличается большой шумностью, но, вместе с тем, в него заложена мощность в полторы лошадиных силы. Это дает возможность велосипедисту, без использования педалей, разгоняться до скорости более 50 км/час. Винт, в целях безопасности, имеет ограждение, оббитое мягким материалом.

Двигатель имеет интересный принцип управления – гибкий тросик соединён со специальной перчаткой, и велосипедист выбирает нужные режимы работы привода буквально «мановением пальцев».

Система очень экономична – в среднем от полутора до двух литров топлива на 100 километров пробега, при этом вес ранца – всего от 5 до 8 килограмм, в зависимости от модели и ее мощности.

Существуют и более «сумасшедшие» идеи – оснащение велосипеда портативными реактивными ускорителями – но это, скорее, лежит в плоскости экспериментального творчества, не предназначенного для повседневного использования.

Самодельный электровелосипедИмеет ли право на жизнь идея самодельного электровелосипеда? Читайте на страницах нашего сайта.

Научиться ездить на заднем колесе и удивлять всех своих друзей сможет любой, кто не пропустил вот этот материал )

Рассказ о нескольких разновидностях экстремального спорта, связанного с прыжками с большой высоты: pro-extrim.com/vysota/dzhamping/jumpings.html

Велосипед-амфибия

Велосипед-амфибияЭто не миф — велосипеды учатся преодолевать водные преграды, позволяют своему владельцу совершать поездки по спокойной воде. И это уже – не только смелые эксперименты, а серийная модель.

Итальянская компания SBK Engineering из города Виджевано освоила выпуск комплекта, который в считанные минуты превращает шоссейный велосипед в самодвижущийся катамаран.

Весь комплект, за исключением нескольких деталей, которые постоянно закреплены на велосипеде, легко умещается в небольшой ранец, весом всего 11 килограмм. Процесс перевода велосипеда из сухопутного в «водоплавающий» занимает 10–15 минут и не требует никаких специальных инструментов.

Привод – винтовой, крепится к переднему колесу, и служит как для придания тягового усилия, так и для управления этим плавучим транспортом.

Велосипедист обычным образом садится в седло, крутит педали и управляет направлением движения, как и на суше – с помощью руля.

Вращение передается с педалей на заднее колесо, а с него, через гибкий тросик — уже на сам привод. Кстати, этот же тросик используется и в процессе сборки, для передачи усилия на насос для накачки двух входящих в комплект поплавков: достаточно сесть на велосипед, как на велотренажер, и, вращая педали, быстро накачать оба поплавка.

Грузоподъемность получающегося катамарана – до 125 килограммов, и при этом он может развивать скорость до 10 км/час – для воды это очень неплохой показатель.

Неугомонные конструктора и дизайнеры не прекращают своей деятельности по изобретению новых велосипедов. Теряешься в догадках – какие еще усовершенствования у них в разработке? Но то, что новаторские идеи у них есть и будут – в этом сомнений нет никаких.