Что такое современный велосипед? Это прочная и весьма совершенная машина, на которой удается совершать длительные поездки и которую при необходимости можно нести и на себе, поскольку ее масса и габариты это позволяют. Обычный недорогой дорожный велосипед общего назначения с колесами 28 дюймов весит 14…15 кг (стальная конструкция), а его длина 180…190 см. Более века отлаживается конструкция велосипеда, убираются лишние граммы и сантиметры. Поэтому мало шансов на легкий успех в изобретении и изготовлении нового велосипеда для широкого использования.
Современный велосипед-долгожитель, завоевавший всеобщее признание, характеризуется следующими достоинствами:
• удобство и безопасность в короткой и длительной поездке, а также при трогании с места (при старте);
• прочность, надежность конструкции;
• минимальные масса, длина, стоимость;
• привлекательный внешний вид;
• технологичность изготовления и удобство ремонта.
Невыполнение хотя бы одной из перечисленных позиций обязательно приведет к падению потребительского спроса и конкурентоспособности велосипеда на рынке.
Для своего дружелюбного велосипеда мы добавили еще одно полезное свойство:
• возможность опираться ногами о землю, оставаясь в седле, для восстановления равновесия и предотвращения падения как при остановках, так и приезде.
Естественно, не может быть речи и о «потере» перечисленных ранее достоинств современного велосипеда.
Итак, что обеспечивает дружелюбному велосипеду его отличительные свойства.
Рама. Конструкция рамы предполагает нужное взаимное расположение элементов СЕДЛО — ПЕДАЛИ — РУЛЬ, при котором седло закрепляют ниже, чем на обычном велосипеде, и, сидя на седле, можно опираться ногами о землю. Для сохранения удобства педалирования педальный узел располагается теперь ближе к переднему колесу. Отметим, что при такой компоновке почти невозможно стоять на педалях, как на обычном велосипеде, и отталкиваться о землю при трогании с места.
Руль. При новой компоновке велосипеда посадка становится прямой (спина вертикальна, а ноги — вперед-вниз), поэтому труба-колонка руля удлиняется, чтобы не вытягивать далеко вперед руки, которые теперь не нагружены, как при посадке на обычном велосипеде.
Седло. Для близких поездок или катания подростков во дворе вполне подойдет обычное велосипедное седло, снабженное, однако, спинкой, поскольку процесс педалирования при низкой посадке с выносом педалей вперед требует упора спиной. Для дальних поездок целесообразно использовать седло, имеющее (кроме спинки) еще две особенности. По существу, это уже не седло, а сиденье с гораздо большей поверхностью, поскольку при низкой посадке отсутствует опора на руки, а также вертикальная опора для ног, каковой в обычном велосипеде служат педали. Попробуйте просидеть около часа на велосипедном седле без опоры на руки и вы придете к выводу, что на стуле сидеть легче и удобнее. Однако сиденье с большой поверхностью мешает педалировать, поскольку ограничивает движение бедер. Усовершенствуем его (внимание — первая особенность!): переднюю часть сиденья сделаем из двух подвижных элементов-лопаток, соединенных снизу коромыслом. Лопатки будут двигаться вместе с бедрами, поддерживать их, но не мешать педалировать. Вторая особенность заключается в том, что эти лопатки иногда надо откидывать вниз, чтобы они не поддерживали бедра, давали большую свободу ногам. Это требуется тогда, когда нужно опереться ногами о землю на остановках и тем более когда приходится трогаться с места. После набора скорости и начала нормального педалирования эти лопатки следует вернуть в прежнее рабочее положение. Такое сиденье было сделано, и, на наш взгляд, оно очень удобно в эксплуатации. Отмечу, что использование спинки позволяет прикладывать к педалям усилие, превышающее вес велосипедиста, конечно, если ноги его достаточно сильны. Это труднее сделать на обычном велосипеде, для чего иногда спортсмены-велосипедисты пристегивают свой поясной ремень к раме.
Цепь. Она несколько удлиняется (до 20–28 %), поскольку педальный узел удален от заднего колеса.
Остальные узлы стандартные: переднее колесо с вилкой, заднее колесо, труба руля, педальный узел, тормоза.
Предлагаемая здесь посадка на дружелюбном велосипеде такова, что угол между осью позвоночника и вектором силы, прилагаемой к педали в момент максимального усилия, составляет 115…120°. Такой угол, как уже упоминалось, оказывается близок к оптимальному углу для длительного педалирования.
Итак, мы сделали компоновку, обеспечивающую выполнение главной особенности дружелюбного велосипеда. Однако мы проиграли в массе велосипеда и его длине, поскольку рама, колонка руля и цепь увеличились. Сделаем еще одно изменение — уменьшим диаметр переднего колеса до 20 дюймов. Это позволяет сократить длину рамы и колонки руля. Общая длина велосипеда для взрослого человека составляет при этом 180 см (колеса — 20 и 28 дюймов), а масса получается в пределах 14…15 кг (для стальной конструкции). Остается одно лишь неудобство — 2 размера колес, то есть разные резины к ним. Зато появляется возможность удобно разместить над передним колесом емкий багажник, который одновременно будет выполнять функцию обтекателя, уменьшая лобовое сопротивление воздуха. Проходимость велосипеда почти не изменится, поскольку она в основном определяется более нагруженным задним колесом.
Подчеркнем, что при оценке дружелюбного велосипеда как новинки необходимо учитывать всю совокупность достоинств, чтобы определить конкурентоспособность велосипеда при широком его использовании. К сожалению, многие, с кем я встречался и обсуждал конструкцию дружелюбного велосипеда, включая специалистов, не всегда учитывают всю совокупность признаков. И тогда появляется неконструктивная критика. Более того, некоторым оппонентам казалось, что предлагаемый дружелюбный велосипед аналогичен велосипеду с полулежачей посадкой, когда туловище отклоняется назад, а велосипедист сидит еще ниже. Наш опыт показывает, что на «полулежачих» велосипедах очень трудно оттолкнуться ногами о землю при трогании с места. Поэтому его никак нельзя отнести к классу дружелюбного велосипеда.
Подводя итог сказанному, отметим, что существует множество разнообразных посадок на велосипедах: от положения сидя или лежа спиной вверх (отклонение оси позвоночника от вертикали обозначим углом α ~= +90°) до положения спиной вниз (α ~= -90°), включая массу промежуточных положений (рис. 8).
Рис. 8. Варианты посадок велосипедистов
На наш взгляд, наиболее целесообразный диапазон компоновок велосипедов для повседневного использования ограничен компоновками обычного и «лежачего» велосипедов: от положения сидя спиной вверх (α ~= +90°) до посадки слегка откинувшись назад (α ~=—20°). Именно в этом диапазоне находится компоновка дружелюбного велосипеда (α ~= ± 10°). Таким образом, дружелюбный велосипед характеризуется в основном вертикальной посадкой и установкой сиденья на такой высоте, чтобы ногами удавалось опираться о землю, было удобно трогаться с места и длительно педалировать.
При оценке целесообразности и риска производства новой модели следует провести анализ потребительских свойств выпускаемых в настоящее время велосипедов и сравнить их с характеристиками нашей модели. Велосипеды, предлагаемые на мировой рынок, обычно условно подразделяются по габаритам, назначению и типу рам.
По габаритам и особенностям конструкции различают велосипеды для детей, подростков и взрослых, а также универсальные с регулировкой под размеры подростков и взрослых и с оригинальной посадкой для имитации мотоцикла (рис. 9, 10).