ВЕЛОСИПЕД - МАШИНА, В КОТОРОЙ ЧЕЛОВЕК - ДВИГАТЕЛЬ

(Окончание. Начало в № 3 - 2005)

В некоторых источниках указывается, что первый современный веломобиль появился в начале 70-х годов прошлого века в Америке. Его конструктором был инженер Р. Бундшух. Однако еще в 1960-х годах во многих дворах можно было видеть детский маленький автомобильчик, в котором гордо восседал карапуз и давил на педали.

Одним из основных отличий веломобиля от велосипеда заключается в… наличии крыши, поэтому трехколесный детский велосипед никто веломобилем не величает. В свое время был даже изготовлен велосипед-тандем на трех колесах, на котором десять велосипедистов дружно крутили педали и везли… одного пассажира. Но самое главное отличие велосипеда (даже многоколесного) от веломобиля состоит в положении тела едущего. На велосипеде приходится опираться на руки (что довольно тяжело при поездке на большие расстояния), а в веломобиле водитель либо сидит, как в автомобиле, либо полулежит, почти как в кресле перед телевизором.

За последние годы было создано очень много различных образцов транспортных средств, в которых человек выступает в роли двигателя. Все их можно свести к нескольким группам: многоколесные велосипеды; спортивные веломобили с обтекаемым кузовом (о двух из них - "Вектор-сингл" и "Вектор-тандем" - мы писали в предыдущем номере); веломобили с кузовом автомобильного типа; веломобили с трансформируемым кузовом.

Так чем же веломобиль так интересен? Прежде всего, тем, что, несмотря на все возрастающий темп жизни, человек двигается все меньше, а веломобиль способен дать недостающую физическую нагрузку. Причем для людей всех возрастов, так как нет опасности падения, как на двухколесном велосипеде. И обучать ничему (кроме знаний правил дорожного движения) не надо - сел и поехал.

Но, прежде чем куда-то поехать, надо иметь веломобиль, а их никто в магазине не продает. Придется строить самому. И строят. Вероятно, опробованы уже все возможные конструкции веломобиля.

Среди трехколесных одноместных конструкций встречаются машины с передним ведущим колесом и задними управляемыми с помощью рулевой трапеции или с поворотом всей оси. Другие конструкторы предпочитают управляемое переднее колесо, а задние - ведущие. Есть конструкции, в которых переднее колесо и управляемое, и ведущее. По всей вероятности, это наиболее сложная конструкция.

Наиболее интересны машины с классической автомобильной схемой - четырехколесные с задним приводом. Это и более устойчивая схема, причем в данном случае при движении получаются две колеи вместо трех - проще выбирать траекторию движения на неровной дороге.

Есть конструкция, в которой используется передача от педальных рычагов маятникового типа с помощью тросового привода.
Для спортивных веломобилей (высокоскоростных) средний расход энергии водителем составляет 40...50 кДж/мин (это выполнение тяжелой физической работы).

Для полуспортивных веломобилей (туризм) средний расход энергии - 20...25 кДж/мин.

Для веломобилей, используемых в качестве индивидуального транспортного средства для поездок на работу, в магазин за продуктами или на рыбалку достаточно расходовать 5...10 кДж/мин, что соответствует обычной ходьбе, но при этом веломобиль будет развивать скорость порядка 20...25 км/ч.

Эксперименты показали, что при таких скоростях аэродинамические качества машины не имеют решающего значения. Водитель может сидеть почти как в автомобиле. Наиболее выгодно с физиологической точки зрения, чтобы угол, образованный направлением движения ног при педалировании и плоскостью спины сидящего человека, был около 110°. Но тогда усилие, прикладываемое к педали, будет составлять не более 15 % от максимального, которое способна развить нога. Усилие зависит еще и от угла сгиба ноги в коленном суставе, и от рабочего хода педалей. Из этих примеров видно, что поиск наилучших вариантов посадки вовсе не прост. Следует учитывать и то, что в отличие от водителя автомашины, который в основном только рулит, веломобилист выполняет еще и функции мотора. Некоторые придумывают такие конструкции, в которых для обеспечения движения используется работа не только ног, но и рук, а управление осуществляется всем корпусом.

Нельзя забывать о безопасности движения. Конструкция должна обеспечивать максимальную устойчивость при выполнении маневров. Вроде бы очевидно, что при трехколесной схеме с передним ведущим колесом и задними управляемыми колесами возможно опрокидывание, но встречаются и такие конструкции.

Многие не любят кататься в одиночестве, подавай им попутчика. Да чтобы еще и рядом сидел. Ну, что же, есть и такие конструкции. Водитель на педали жмет, и сосед тоже. Схема трансмиссии может быть различной.

Очень важно добиться минимальной массы конструкции. Приходится применять трубки из алюминия, пластмассовые сидения из брезента или пластмассы, борта из материи, а крышу из полиэтиленовой пленки. На некоторых машинах крыша сделана из материи с вставками из прозрачной пленки там, где располагаются в настоящем автомобиле ветровое и заднее стекла. Для того, чтобы не строить для своего веломобиля гараж и не устанавливать охранную систему, большинство конструкций делают разборными. Некоторые веломобили в сложенном состоянии умещаются в мешок двухметровой длины. Для других требуются два таких мешка.

Во всех конструкциях есть багажник, как правило за сиденьем, но если кому-то его объема маловато, то можно и прицеп соорудить. Одна из конструкций имела собственную массу порядка 25 кг, перевозимый багаж составлял 30 кг, а вот на прицеп можно было погрузить 70 кг. Встречались конструкции веломобилей массой 40 кг, на которых можно было перевозить и 190 кг. Для путешествия на большие расстояния очень удобно.

Но вот когда будем путешествовать на веломобиле, то придется столкнуться с тем, что время от времени придется взбираться на горки. Крутить педали веломобиля, да еще с прицепом, будет тяжеловато. А поставить моторчик не позволяют принципы, - мы же за экологию боремся. И вот тут, возможно, есть смысл вспомнить о маховике, как устройстве, способном запасать механическую энергию. Запасаться энергия будет при движении на ровном участке за счет работы водителя и его пассажира, а также при спуске с горы.

Наличие маховика, несомненно, внесет значительные усложнения в конструкцию привода. Ведь маховик для обеспечения запаса большого количества кинетической энергии должен вращаться с большой скоростью, превосходящей скорость вращения колес в десятки раз. А это означает, что между ним и колесами придется установить вариатор - устройство, обеспечивающее плавное изменение передаточного числа. Это необходимо для сохранения постоянства скорости веломобиля (скорости вращения колес) при снижении скорости вращения маховика из-за уменьшения его кинетической энергии. Эффективность маховика зависит от его массы, радиуса и, конечно же, от числа оборотов.

В целях безопасности на веломобиль желательно установить тормоза. Встречаются как обычные, применяемые на гоночных велосипедах тормоза на обод колеса, так и дисковые, как у настоящих автомобилей. И еще необходима светотехника: габаритные огни, "поворотники", фары - куда без них. Для контроля пространства позади машины устанавливаются зеркала.
Тот, кому нужен дополнительный комфорт, может установить различного рода пружины и рессоры. Самое простое - подпружинить сидение, но можно сделать по-автомобильному и пружины разместить в районе колес.

Итак, что же посоветовать тому, кто задумал самостоятельно сделать веломобиль? Во-первых, надо ознакомиться с уже существующими конструкциями. Для этого стоит посетить научно-техническую библиотеку, посмотреть уже запатентованные конструкции и тем самым "напитаться" информацией. Затем следует определиться с предназначением веломобиля. После этого можно "включать фантазию", браться за карандаш, делать чертежи, искать материалы (можно использовать отдельные части имеющихся в продаже велосипедов) и приступать к работе. Если у Вас что-нибудь получится, дайте нам знать, желательно с фотографией машины и кратким ее описанием.