Велосипед

Велосипедът (на френски: vélocipède, на латински: velox — бързи и pes — крака, наричан в България и просто колело) е двуколесно превозно средство, задвижвано от мускулната сила на човека с помощта на педали чрез краката или рядко чрез ръцете. Макар че най-разпространеният вариант е с две колела, съществуват и велосипеди с едно, три и четири колела.

Човекът, който кара велосипед се нарича велосипедист или колоездач. Днес по света има над един милиард велосипеда, което прави колелото най-масово разпространеното транспортно средство. Първите велосипеди виждат бял свят в Европа още през 18-19 век. Те са много по-различни от днешните на външен вид, но в основата са същите — рама, свързваща две колела, кормило за управление, седалка и педали за задвижване. Впоследствие се появяват верига, спирачки, скорости и най-различни други подобрения. Съвременните велосипеди могат да бъдат разделени на много групи, според различни критерии. В много градове по света съществуват велоалеи, предназначени само за велосипедисти, които обикновено са разположени в най-дясната част на автомобилното платно и имат специално обозначение. Напоследък има практика в някои по-големи градове за създаване на велопаркове за забавление и велопаркинги, където се паркират велосипеди за ограничен период от време.

Първият български велосипед, наречен "паяк", е направен през 1880 г. от Гено Стоянов - Арабаджията, майстор-каруцар от Нова Загора.

Старовремско колело в съвременен вариант

История

Дървена дрезина от 1820 година, прототипът на велосипеда

Сведения за велосипеди до 1817 година са съмнителни и в повечето случаи недостоверни. Рисунките на двуколесно превозно средство с кормило и предавка с помощта на верига, приписвани на Леонардо да Винчи или на неговия ученик Джакомо Капроти, по мнението на мнозина се оказват фалшификация.. На витража в черквата Св. Егидия в английското градче Стоук Поджис е изобразена фигура, която изглежда като че кара колело. Витражът е от XVII век.

Многобройни изобретатели дават своя принос за изработването на прототипи на велосипеда, които се наричат дрезини. Те са изобретени от немския професор барон Карл фон Драйс. Приличат много на днешните велосипеди - имат кормило, но са с дървена рама и без педали. Велосипедът е първото механично индивидуално превозно средство. След шевната машина той е вторият технически продукт в серийно производство. За първи път е пуснат през 1917 година в Манхайм и 1918 в Париж. Колоездачът сяда на дървената рамка и след това тика колелото с помощта на краката си като го насочва с помощта на кормилото.

Синът на Мишо̀ на велосипед, 1868 година

В началото на 1860-те французите Пиер Мишо̀ и Пиер Лалман представят принципно нов дизайн на колелото, в който включват кривошип и педали на предното колело, което е малко по-голямо от задното. Друг френски изобретател, Дъглас Грасо, не успява със своя прототип няколко години преди Лалман. Следват няколко други изобретатели, които използват задвижване на задното колело. Един от тях е шотландецът Томас МакКал през 1869 година. Основните материали, ползвани за направа на велосипеда по това време са желязо и дърво. По-късно започват да се използват стоманени тръби за конструкцията и гуми, изцяло от каучук. Тези велосипеди са трудни за управление поради високата седалка и недоброто разпределение на теглото.

Пиер Лалман със своето изобретение, 1870 година

По-нататъшните усилия са насочени към подобряване на модела и изключване на неудобствата чрез намаляване на диаметъра на предното колело и слагане на седалката по-назад. Остава обаче проблемът с управлението и въртенето на педалите на предното колело. Джон Кемп Старли, Лоусън и Шерголд решават този проблем като въвеждат веригата, която съединява кривошипа, сега вече качен на рамката със задното колело. Този вид модели, макар и миниатюрни в сравнение с предишните имат много по-добро разпределение на тежестта, много по-ниска и удобна седалка, както и много по-добра обща безопасност. Липсата на пневматични гуми и асфалтирани пътища прави колоезденето все още твърдо и не много привлекателно. Моделът на Старли „Роувър“ от 1885 година се счита за първия съвременен велосипед. Малко след това е прибавен колът за седалката, което прави дизайна почти идентичен със съвременния.

По-нататъшните изобретения и подобрения включват преди всичко приспособления за комфорта и водят до разцвета на това превозно средство и названието на 1890-те „Златната епоха на велосипеда“. Тогава се появяват и първите алуминиеви велосипеди. През 1888 г. Джон Бойд Дънлоп въвежда първата пневматична гума, която скоро след това става универсален стандарт. Първият лигерад (колело, което може да се кара в легнало положение) излиза на пазара през 1895 година. Следва муфата със свободно движение, която предотвратява връщане на движението към задвижващата част, позволяващо на ездача да се придвижва по инерция, без необходимостта да върти педалите, като педалите спират да се въртят благодарение на муфата. Това изобретение води до друго - спирачките, наречени понякога торпедо или контра, които действат при въртене на педалите в обратна посока и ръчните спирачки. Те са нововъведение от 1905 година. В началото на 20-ти век колоезденето става масово, както за удоволствие, така и за работа и състезания. Броят на колоездачните клубове започва да расте непрекъснато от двете страни на Атлантика. От този период датират и първите механизми за превключване на скорости, но са все още много несъвършени. Съвременният превключвател на скорости е изобретен едва през 1950 година. През 1970-те години велосипедите започват да се изработват от титан и карбопластика. През 1983 година е изобретен велокомпютърът.

Спадът на интереса съм колелото започва с изобретяването на автомобила. В САЩ през 1940-те колелото се счита за детска играчка. Интересът към велосипеда се възобновява отново през 1960-те във връзка с екологичните движения и засилването на желанието за здравословен живот. Преди изобретението на автомобила, много от пътищата през 19-ти век са подобрени благодарение на широката употреба и реклама на колелата.

Устройство и употреба

Устройство

Схема на велосипед

Велосипедът с класическа конструкция се състои от рама (рамка), шарнирно закрепена за вилката с кормилото и предното колело, задно колело, седло, педали, верига и спирачки. Допълнително колелото може да има амортисьори, багажник, фар, звукови сигнали и други.

Колела

Колело на велосипед

Като правило, велосипедът има две колела с еднакъв размер (диаметър). Всяко от тях се състои от гума, капла, спици и главина. В България каплите понякога са наричани и шини. Изработват се от различни видове алуминиеви сплави. Колелата на велосипеда могат да са с различен диаметър, като най-често срещаните са 26 и 28 цола/инча. Броят спици също е различен и може да е 24, 28, 32 или 36 спици, като те могат да са елипсовидни, плоски, обикновени или удебелени. Спиците се изработват от стомана или алуминий и се захващат за каплата посреством нипели. Каплата се свързва с главината последством спиците. Най-главната част на колелото се намира в средата му и се нарича главина. Колкото по-качествена е тя, толкова по-добри са показателите на велосипеда. В нея се намират лагерите, с помощта на които се извършва задвижването и въртенето около оста. Разичните видове използват различни лагери - търкалящи лагери или капсуловани лагери - сачмени и ролкови. Фланец се нарича частта от главината, където са разположени дупките за спиците. Много е важно той да е здрав, за да не се износва лесно. Главината се изработва предимно от алуминий, но могат да се използват и други материали, като целта е основно да се намали теглото. Гумата е частта от колелото, която е в контакт с асфалта и нейното качество е от съществено значение. Гумите са външни и вътрешни. Външната защитна гума може да е гладка, полугладка или грайферна, като последната е за предпочитане. Гумите се помпат със специална помпа за велосипед, като повечето колела имат определено място, където може да се постави тази помпа.

Седалка (или седло)

Кожено седло на велосипед

Седалката е мястото за сядане на велосипеда, което поема по-голямата част от тежестта. То трябва да е удобно, но в същото време не бива да пречи на въртенето на педалите. Седлото е във формата на буквата Λ. При продължителни пробези се предпочитат по-тесни и по-твърди седалки, докато тези за кратки разстояния са по-меки и широки. Състоят се от четири части:

• Рамка, най-често изработена от метал, която се закрепва за кола на седалката
• Пластмасова основа, която се закрепя в три точки, дава формата на седалката и позволява пружиниране при каране
• Пълнеж, който прави седалката мека
• Покритие, най-често кожено

Понякога в средата на седалката се прави отверстие, за да не се слага прекалено напрежение на половите органи и простатата.

Обикновено велосипедите предлагат възможност за регулиране на положението на седалката в три различни направления:

• височина — регулира височината чрез издължаване на тръбата, която се намира в кола на седалката
• наклон — регулира се с помощта на устройство, намиращо се в самата седалка и може да го наклони надолу или нагоре
• придвижване напред-назад — регулира се посредством рамката и дава възможност за незначително придвижване напред и назад

Предпочитаното положение на седалката е хоризонтално.

Педали

Предназначението на педалите е да предава мускулната сила на веригата и оттам на колелата. Оста на педалите се върти свободно по отношение на плоскостта на педалите. Резбата на десния педал е дясна, а на левия лява.. Едновременно работят и двата педала, което увеличава въртящия момент и снижава напрежението. Съществуват приспособления, които фиксират крака неподвижно за педала, подобно на ските.

Спирачки

Дискови спирачки на предно колело

Челюстни спирачки

V-образни спирачки на планински велосипед

Болшинството велосипеди притежават ръчни спирачки като най-безопасни и най-удобни. Спирачките биват няколко вида като дисковите имат редица предимства. Първите спирачки са всъщност краката на велосипедиста. Имайки предвид големината на колелата, спирането с крака не е нито лесно, нито бързо. Най-старите спирачки за капла се наричат кантарчета. Днес те вече не се използват.

• Челюстните спирачки или спирачките за капла притискат от двете страни на велосипедното колело с помощта на колодки, като забавят неговото въртеливо движение. Спирачното действие се предава посредством жило. Челюстните спирачки са най-разпространеният тип, особено при планинските велосипеди заради ниската цена, лесната поддръжка, достатъчно високата ефективност и добрите спирачни качества в сухи условия. Отделните модели на този вид спирачки могат да са механични или хидравлични. Механичните биват V-образни и U-образни. Кантиливерните спирачки са остарял V-образен тип спирачки. Всички челюстни спирачки се награват по-малко от дисковите, настройката им е лесна и удобна, масата и цената им са значително по-малки от тези на дисковите. Недостатъците им са, че колодките трябва да се сменят често. Попадането на мръсотия, вода или лед в тях намалява значително ефективността им.

• Дисковите спирачки представляват стоманен диск, разположен на втулката на велосипедното колело, като правило от лявата страна и устройство, което притиска диска към колодките. Този вид спирачки също могат да бъдат механични или хидравлични. Спирачният апарат се монтира на специални уши на вилката или рамката. Дискът (или роторът) се закрепва за главината.

Основното предимство на дисковите спирачки е че са структурно по-усъвършенствани от V-образните спирачки и по-мощни. Стоманеният ротор може да понася много по-голямо натоварване в сравнение с алуминиевите шини, което в резултат означава несравнимо по-голям спирачен потенциал. Но за сметка на това дисковите спирачки са по-скъпи и по-тежки. Дискови спирачки (все още) не се монтират на шосейни велосипеди, основно заради по-голямото им тегло. Има сведения в интернет пространството , че се работи в тая насока, но засега никой не се е наел със серийното производство на такива спирачки.

Рамка

Велосипедна рамка, 2000 г.

Рамка, понякога наричана рама, е носещата конструкция на велосипеда, неговата основна част за която се закрепват колелата и другите компоненти. Рамките обикновено са три основни вида:

• изцяло твърди (без предно и задно окачване)
• с предно окачване (рамката е без задно окачване)
• с двойно окачване

Стандартните, класически (понякога наричани мъжки) велосипедни рамки са направени от метални тръби, които образуват два триъгълника. Размерът на рамката е в основата на геометрията на велосипеда и е най-важния елемент за постигане на максимална ефективност и удобство при колоездене. Често рамката се изработва от алуминий, но също така титан или стомана. Съществуват рамки без горната напречна тръба, наречени отворени или дамски. Дамската рамка е по-тежка по принцип. За шосейните велосипеди се ползва само стандартната, класическа рамка. Днес съществуват и сгъваеми рамки.

Верига и зъбци

Има различни размери вериги взависимост от броя на скоростите (които са характерни предимно за планинските велосипеди) и най-вече от броя на задните венци. Има вериги за 6,7,8 или 9 скорости. Задните зъбци или наричани още задни зъбчатки могат да са 6, 7, 8 или 9 броя; умножени по броя на предните венци дават броя на скоростите (предавките).

Употреба

Мъж пренася леки товари с колело

Транспортиране на банани с велосипед

Пощенските служби на много страни използват велосипеди от края на XIX век. Така например пощенската система във Великобритания, където този вид велосипеди са 37 000, ги използва от 1880-те. В Германия те са 27 500, а в Унгария 10 500.

Също така полицаите на много страни използват велосипеди за патрулиране из улици и паркове, особено в селските райони. Подобно на пощенските, те се появяват в края на XIX век. За пример, английското графство Кент закупува 20 велосипеда през 1896 година, а през 1904 г. те вече са 129. Преимуществото на велосипедите е, че не зависят от автомобилните задръствания, могат да се използват в пешеходните зони и незабелязано и безшумно да приближат евентуалния престъпник.

Друга употреба на велосипеда е разнасянето на вестници, която се извършва обикновено от момчета, които нямат още шофьорски книжки. С велосипедите могат да се разнасят и мляко, храна, дрехи. Дори на територията на някои заводи където разстоянията са големи, работниците се придвижват с колелета на негова територия.

Велосипедите се използват и във военното дело. По време на война са използвани за предаване на важни съобщения или за разузнаване. Специалните части патрулират железопътните пътища с помощта на велодрезини. По-късно съюзниците използват при своите операции парашутисти, екипирани със скъваеми велосипеди. Партизаните много често ползват велосипеди за пренасяне на малки товари.

В цирка се използват триколесни, двуколесни и едноколесни велосипеди, понякога карани от животни като мечки и маймуни. С велосипеди се изпълняват и много акробатически номера..

Велосипедите през XXI век са използвани за спортуване, развлечение и работа. С тях се провеждат, много международни състезания. Първите гонки се организират почти веднага след изобретяване на велосипеда. В началото поради височината им травмите са често явление. През 1890-те те стават много популярни и се провеждат в продължение на дни. Най-популярният и най-стар международен пробег е 1200-километровият „Париж-Брест-Париж“, проведен за първи път през 1891 година. Най-престижното велосипедно състезание е „Тур дьо Франс“, което се провежда от 1903 година насам. тези състезания могат да бъдат индивидуални или отборни. В последните 10-20 години започват да се провеждат акробатични състезания с велосипеди BMX, където състезателите показват умението си да владеят велосипеда и в същото време да правят рисковани трикове.

Най-общо употребата на велосипеда може да се обобщи в следните няколко направления:

• Удобство - лекота, маневреност, евтин превоз
• Работа - превоз за работа, доставка на пощата, колоездачна полиция
• Състезания - Обиколка на Франция, Обиколка на Испания, Обиколка на Италия
• Военно дело - по време на война за разузнаване
• Забавление - цирк

Видове велосипеди

Планински велосипед

Скок с планински велосипед

Планинският велосипед е велосипед, предназначен за каране в планини, по черни пътища, стръмни наклони, неравности и други подобни. Става популярен за първи път през 1970-те. Името му е дадено през 1966 година. Има множество предавки и подсилена конструкция. Снабден е с преден (често) и заден (по-рядко) амортисьори, омекотяващи неравностите. Наличието на предавки е задължително, като обикновено са подбрани така, че да позволяват преодоляване на стръмни наклони. Характерни са гумите с дълбок грайфер, осигуряващи добро сцепление, както и солидните спирачки (все по-често дискови). Според съвременните стандарти планинските велосипеди се подразделят на следните видове: XC, FR и DH. Планинските велосипеди се използват предимно за спортуване - изкачване и спускане по черни пътища, планински преходи и др.

Градски велосипед

Градският велосипед, наричан понякога ситибайк или турингбайк (туристически, екскурзионен) е най-широко разпространеният велосипед. Към този тип спадат всички велосипеди, които служат за разходка в парка, пътуване до работата или просто за каране в населено място, с други думи на неголеми разстояния. Оборудван е с кормило, рамка, седалка и гуми, подходящи за движение по асфалт, често с фар, стоп и багажник. Има ръчни или крачни спирачки, като амортисьорите отсъстват. Предавките не са задължителни, но все по-често присъстват, като разпространение имат вътрешните (вградени в главината).

Този тип велосипеди не са подходящи за спортни цели - те са сравнително тежки, около 14 килограма, и имат много по-малка ефективност (или коефициент на полезно действие). Не изискват специални дрехи от колоездача и може да се карат с всекидневните дрехи. Традиционно в Европа рамката на градския велосипед се прави от нисковъглеродна стомана и се боядисва в черно, но съвременните градски велосипеди биват и в много други цветове.

В популярния български филм „Селянинът с колелото“ актьорът Георги Георгиев-Гец кара градски велосипед. Също така през 1997 година на американския президент Бил Клинтън е направен подарък в Копенхаген - градски велосипед City Bike One.

Шосеен велосипед

Бегач, обиколката на Франция, Микаел Расмунсен

Шосейният велосипед, наричан още бегач е спортен велосипед, използван и предназначен за колоездачни надбягвания (гонки, маратони) или с други думи за изминаване на големи разстояния извън града по асфалтирани пътища. Той е със специална олекотена конструкция, снабден е с предавки и големи колела (28-32") и развива относително висока скорост. Диаметърът на колелата е 622 милиметра, а шините са под високо налягане, около 10 атмосфери.

Отличава се от другите велосипеди по формата на кормилото, ръкохватките са изнесени напред, като „рога на овен“, което позволява по-аеродинамична позиция (т.е. движение с по-малко съпротивление от въздуха). Най-леките бегачи тежат само 3,5 килограма. Това става постижимо само със съвременните авангардни технологии и използване на материали като алуминий, титан и други. Международният съюз на велосипедистите обаче ограничава масата на 6,8 килограма и не разрешава по-леки бегачи да се използват в състезания.

Пистов велосипед

Пистовият велосипед е разновидност на шосейния. Той е със специална конструкция и е предназначен за състезания в зала (закрит или открит колодрум) или друг вид скоростни трасета. Обикновено се произвеждат единични бройки, според размерите и изискванията на даден състезател. Изработват се в аеродинамична форма от свръхлеки материали. Нямат нито спирачки, нито скорости, имат само една предавка, с други думи движат се на свободен ход (задното колело не може да се върти, ако не се въртят и педалите). Колелото може да се спре само при постепенно забавяне на движението.

BMX

Акробатика с BMX

Би Ем Екс или Бе Ем Хикс (от англ. - BMX - Bicycle MotoCross) е велосипед с малки (20") капли, без скорости, но с широки гуми. Често има приспособления (стъпенки) наречени "пег" (от англ. 'peg' - щифт). Използва се за акробатични изпълнения на равен терен или U-образна рампа, най-вече за наречения freestyle(свободен стил на каране без ограничения) каране, което с една дума означава трикове. Трасето е покрито с пръст. Първият световен шампионат по състезания с BMX се провежда през 1982 година. Включен е като олимпийски спорт през 2008 година.

Чопър

Чопър или лоурайдър е велосипед, който е тунингован и модифициран в стил Lowrider. Тези велосипеди имат извита седалка и дълга рамка, формата на която напомня на някои модели на Harley Davidson. Главното му предимство е луксозната изработка и удобството. Хром, кожа или кадифе са материалите, които са характерни за тези уникални велосипеди, създавани доста често по поръчка. С първоначален произход от Калифорния, този вид велосипеди бързо стават популярни по цял свят.

Други видове

Велотакси от 1920-те в Бермуда

• Товарни велосипеди - служат за пренасяне на различни видове товари, обикновено имат багажник или модифицирано тяло за поставяне на кош.
• Велотаксита или велорикша - подобни на рикшите с тази разлика, че не са теглени от хора, а карани от велосипедист. Възникват в Япония след появата на обикновените рикши и се разпространяват по цяла Азия. В Европа и Америка се появяват във втората половина на XX век като развлечение за туристите.
• Лигерад - конструкцията на този велосипед е такава, че позволява на колоездача да е в легнало или полулегнало положение. Може да е три или двуколесен, като педалите може да са и ръчни, особено за инвалиди, които не могат да използват краката си. Веломобилът е вид лигерад, който има вид на автомобил, закрит е, но има три колела - две отпред и едно отзад, като седалката е не велосипедна а подобна на тези в колите.
• Водно колело - използва се във вода за разходки по повърхността
• Едноколесен велосипед - едноколесният велосипед е вид велосипед с едно колело, който изисква умения за каране, защото е изключена употребата на ръцете. При движение с едноколесен велосипед могат да се изпълняват прости и сложни фигури. Възможно е и изпълнението на скокове и различни акробатични номера поради което се използва предимно в цирка. Основни части на едноколесния велосипед са седалка, вилка, колело и педали. Движението се осъществява чрез въртене напред или назад и запазване на равновесие.
• Тандем - вид колело, което позволява да бъде карано от повече от един велосипедист, при което велосипедистите сядат един зад друг (не един до друг). Този вид колело има толкова чифта педали, колкото велосипедисти го карат. Те са удобни за слепи хора, водени на кормилото от зрящ човек. Употребяват се също така от родители, които поставят децата отзад докато се учат да карат.
• Летящ велосипед - велосипеди с приспособления за летене
• Електрически велосипед

Физика на велосипеда

Тъй като велосипедът има само две допирни точки със земята, той е изключително нестабилен и пада лесно. За да се избегне това, той трябва да поддържа равновесие, а такова е възможно само докато се движи, т.е. възможно е само динамично равновесие. Велосипедът има способността самостоятелно да съхранява това динамично равновесие. Ако се наклони на една страна (например в завой) при движение, колоездачът се наклонява на същата страна така че векторната сума от силата на тежестта и центростремителната сила да лежат на линията на опората. Мнението, че основната роля за запазване на равновесието играе жироскопичният момент, е правилно само отчасти.

Велосипедът е най-ефективното транспортно средство с оглед на енергията, т.е. има най-висок КПД. От механична гледна точка, около 99% от енергията, създадена от велосипедиста се предава на въртеливото движение на колелата. Употребата на скорости и предавки може да намали този процент. Средната скорост на велосипедистите е 10–15 mph (15–25 km/h). Съпротивлението на въздуха, което е пропорционално на квадрата на скоростта, се увеличава с увеличението на скоростта. Тялото на колоездача създава около 75% от цялото съпротивление. Последното може да се намали ако човек е легнал или полулегнал (какъвто е случаят с лигерада). Съществуват и други начини за намаляване на съпротивлението на въздуха.

Вижте също

• Колоездене
• Велоергометър
• Мотоциклет
• Едноколесен велосипед
• Велосипедна каска

Външни препратки

• Устройство на планинския велосипед
• История на велосипеда