Сергей Мусский - 100 великих чудес техники
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.
Современные мотоциклы
Первые самоходные двухколесные экипажи почти одновременно создали француз Луи-Гийом Перро и американец Сильвестр Роупер в 1869 году. Это были деревянные велосипеды с легкой паровой машиной. Желающих оснастить «бицикл» паровым двигателем хватало. Например, по чертежам Л. Коупленда фирма «Норторп» в 1880-е годы изготовила около 200 двух– и трехколесных паровых велосипедов.
В 1885 году немецкий инженер Готлиб Даймлер сконструировал компактный двигатель внутреннего сгорания и для демонстрации его в действии установил на деревянный велосипед. Мелкосерийное производство аналогичных самоходов в Германии освоили братья Генрих и Вильгельм Хильдебранды совместно с Алоисом Вольфмюллером. Они впервые применили на двухколесном экипаже пневматические шины и двухцилиндровый двигатель, назвав новинку мотоциклом (от латинского «мотор» – «приводящий в движение» и греческого «циклос» – «колесо»), то есть моторизованным велосипедом.
Всемирное признание к мотоциклам пришло в 1895 году, когда французские изобретатели Альбер де Дион и Жорж Бутон создали очень легкий одноцилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, установив его на специально спроектированную трехколесную конструкцию. Получился трицикл «Де Дион-Бутон». По лицензии этой фирмы и зачастую с ее моторами трициклы строили во многих странах. В России в конце XIX – начале XX века они выпускались в течение десяти лет.
В 1897 году русские журналисты Евгений и Михаил Вернеры освоили во Франции изготовление велосипедов с легким моторчиком, закрепленным над передним колесом, с приводом на него через ременную передачу. В 1898 году на мотоциклах чешской фирмы «Лаурин-Клемент» двигатель внутреннего сгорания расположили, как на самоходе Даймлера. Это взяли на вооружение другие конструкторы при создании новых моделей. Среди пионеров мотоциклостроения были заводы «Нортон» (Англия), «Пежо» (Франция), НСУ (Германия), «Лейтнер» (Россия), «Харлей-Дэвидсон» (США), «Ямаха» (Япония).
