Форум о веломобилях и лигерадах

Веломобиль — транспортное средство с мускульным приводом, сочетающее простоту, экономичность и экологичность велосипеда с устойчивостью и удобством автомобиля.

File:Leiba x-treme gelb.JPG

Веломобиль «Leiba»: одноместный

File:PPV.JPG

Веломобиль двухместный

Отличительная особенность веломобиля – наличие кузова. Веломобиль может оснащаться полностью закрытым или частично открытым кузовом.

Первые кузовные веломобили появились в США в начале ХХ столетия.

В наше время в США существует неформальный клуб владельцев и любителей веломобиля «PPV». Американская компания Surrey, производитель разнообразной велотехники, выкупила права на производство «PPV», модернизировала его и предлагает веломобиль под названием «Impello» по цене 2395 дол.[68]
«Impello» оснащается велосипедным семискоростным планетарным переключателем скоростей, дифференциалом в заднем мосту, эргономичными сиденьями, дисковыми тормозами, усиленными алюминиевыми ободами и двумя держателями для напитков.

Современные веломобили производятся как многочисленными энтузиастами из подручных материалов, так и серийно коммерческими фирмами. Такие одноместные веломобили, как привило, имеют трёхколесную компоновку («головастик» или «дельта») и рамную конструкцию; кузов обтекаемой формы. Согласно исследованиям, 80 % энергии на скорости 30 км/ч велосипедист тратит на преодоление воздушного сопротивления. Обтекаемая форма кузова веломобиля способствует снижению сопротивления воздуха, что помогает развивать, в зависимости от условий движения, на 10-60 % большую скорость, чем на велосипеде

Нефтяной кризис 1973 года заставил обратить внимание общественности на проблемы энергоэффективности и экологии. Университеты США стали организовывать соревнования мускулоходов с целью выяснения потенциальных возможностей такого вида техники. Массовость участников этого движения и серия неофициальных рекордов повлекли за собой образование Международной Ассоциации Мускулоходов («International Human Powered Vehicle Association» или сокращенно IHPVA). Организация была создана в США 28 марта 1976 г. IHPVA была основана американскими профессорами Дэвидом Гордоном Уилсоном, Честером Кайлом и Алланом Абботтом.[121]

Целью организации является официальная регистрация рекордов скорости транспортных средств, приводимых в движение мускульной силой человека, пропаганда биотранспорта и организация соревнований гоночных мускулоходов. Рекорды IHPVA признаются Книгой рекордов Гиннесса.

Вначале IHPVA занималась организацией гонок веломобилей, позже к этому добавились мускулолеты, педальные байдарки и миниподводные лодки, приводимые в движение лишь мускульной силой человека. С 1977 г. организация издает технический журнал «Human Power». Долгое время главным редактором журнала был Дэвид Гордон Уилсон, один из основателей IHPVA. На сайте ассоциации доступен эллектронный архив журнала «Human Power» с 1977 по 2004 гг.[122]

Гонки веломобилей под эгидой IHPVA проводятся на трассе № 305, недалеко от американского городка Бэттл Маунтин (Battle Mountain), в штате Невада. Место проведения соревнований находится на высоте 1407 метров над уровнем моря. Заезды обычно проводятся в конце сентября, или в начале октября. В соревнованиях ежегодно принимает участие 10-20 хорошо подготовленных команд. Максимальная скорость замеряется на последних 200 метрах восьми километрового участка для разгона. Типичная скорость гонщиков во время спринта составляет более 100 км/ч.

Последний рекорд в спринте с хода на 200 метров был поставлен канадским гонщиком Сэмом Уиттингхэмом на веломобиле-стримлайнере «Варна Диабло-3» 18 сентября 2008 г. Гонщик на веломобиле конструкции Георгия Георгиева развил 132.5 км/ч в спринте на 200 метров с ходу.[123]

19 июля 2009 г. Сэм Уиттингхэм на веломобиле-стримлайнере «Варна Темпест» обновил мировой рекорд в часовом марафоне, проехав 90,064 км за один час. Конструктор рекордного веломобиля — Георгий Георгиев.[124]Второго августа 2011 г. швейцарский веломобилист Франсиско Руссо установил новый мировой рекорд в часовой гонке, проехав 91,595 км за один час на веломобиле-стримлайнере «Eiviestretto».[125]

Международные соревнования веломобилей происходят также в Польше; под эгидой Международной ассоциации мускулоходов соревнования состоялись 2-3 июля 1989 г. в г. Серадз. Всего в соревнованиях приняло участие 54 веломобилиста с Польши, СССР, ФРН, ГДР, Великобритании, Чехословакии и Нидерландов. В веломобильном фестивале участвовали представители всех возрастных категорий: от 9 до 59 лет. СССР был представлен наибольшей командой участников — 28 человек. Советские веломобильные энтузиасты выступали на самодельных веломобилях «Круиз», «Рига-1», «Велотрон», «Фараон», «Скорпион-2M» «Дельфин» и других.[127]

Система оценивания веломобилей была основана на правилах IHPVA. Такая система позволила оценить техническое совершенство веломобилей с разных точек зрения. Соревнования состояли из спринта с хода на 200 метров, часовой гонки, гонки на 30 км и слалома. Результаты гоночных заездов измерялись профессиональной аппаратурой, соответсвующей стандартам УСИ.

Разновидность гонок на веломобилях - Гонки на педальных автомобилях . Соревнования гоночных веломобилей на выносливость проводятся в Великобритании, Франции,[129][130] Италии и Гон-Конге.[131][132]


File:2010MurrayBridgePedalPrixStart.jpg

Австралийский чемпионат веломобилей, 2010 год.

Австралийский чемпионат веломобилей — один из самых массовых соревнований гоночных веломобилей в мире. Чемпионат состоит из двух шести часовых и одной суточной гонки. Популярность соревнования растет. В последние годы в состязаниях принимают участие 150—250 команд ежегодно.[134]

Гонки «лунных» веломобилей НАСА — международные соревнования на внедорожных веломобилях, проводящиеся под эгидой НАСА в США в г. Хантсвилл, штат Алабама. Главной целью состязания является популяризация технического творчества молодёжи, воспитание командного духа и развитие способностей юных конструкторов преодолевать трудности. Конкурс также призван мотивировать студентов и школьников изобретать, и воплощать в жизнь самые смелые технические и научные идеи.

Соревнования проводятся с 1994 г. Начиная с 2007 г. гонки «лунных» веломобилей стали международными. В последние годы в состязании принимает участие около сотни команд.

1-2 апреля 2011 года прошли восемнадцатые международные гонки «лунных» веломобилей. В них приняли участие более 80 команд из США, Пуэрто-Рико, Канады, Германии, России, Индии, Пакистана и Эфиопии.[138] .

Из приведенного обзора, заимствованного нами из Википедии, следует, что веломобиль является транспортным средством, преимущественно одного пассажира – велосипедиста. Многочисленные энтузиасты и фирмы, производящие веломобили, рассматривают веломобиль как удобное транспортное средство для прогулок и для спорта.

Мы же отмечаем, что жизнь людей происходит в перенасыщенных автомобилями городах, что приводит к систематическим пробкам на дорогах и к загазованности атмосферы выбросами вредных для человека газов. С другой стороны, жизнь населения городов характеризуется гиподинамией и ненормально повышенным весом тела, а во многих случаях - и к ожирению.

Мы видим решение этих проблем жителей больших городов в нескольких направлениях работ, о чем сказано выше, и в том числе в придание веломобилю новых свойств, которые позволят вытеснять автомобиль с дорог городов, а езда на веломобиле будет способствовать использованию небольших и регулярных нагрузок борьбе с гиподинамией и избыточным весом.

Прежде, чем обратиться к описанию веломобиля с новыми свойствами, мы должны объяснить термин «многоместный», который вынесен в название статьи.

Создавая универсальное транспортное средство, способное вытеснять автомобиль с дорог городов, мы прежде всего заимствовали для веломобиля свойство легкового автомобиля - многоместность. Очевидно, не случайно наиболее распространенные легковые автомобили являются пятиместными: один водитель и четыре пассажира. Есть, правда, легковые автомобили, рассчитанные на перевозку большого числа пассажиров, есть мини автобусы, имеющие 10-12 мест для пассажиров, но количество всех этих транспортных средств значительно меньше, чем пятиместных автомобилей с багажником. Следует признать, что такой автомобиль наилучшим образом удовлетворяет потребности населения. И мы не сочли возможным игнорировать этот факт.

Другое свойство многоместного веломобиля, которое мы реализуем в предложенной конструкции – секционность, то есть многоместный веломобиль образуется путем создания нескольких секций, на каждой из которых размещается не более трех пассажиров, два из них участвуют в приводе веломобиля, работая педалями, как в обычном велосипеде. Будем называть этих двух пассажиров велосипедистами.

Идея секционности многоместного веломобиля возникла в связи с наблюдаемым фактом: а именно, легковой автомобиль очень часто везет одного водителя или водителя и одного пассажира. Для такого случая мы предлагаем веломобиль из одной секции. В случае, когда число пассажиров больше трех, к первой секции цепляется вторая и т.д. Вторая секция полностью идентична по конструкции первой секции, за исключением регулирующего механизма, в первой секции велосипедист управляет рулем, направляя веломобиль , во второй и последующих секциях руль застопорен (см описание ниже).



Рис.1

Основой секции являются два велосипеда, расположенными рядом на расстоянии метра один от другого. (Рис. 1). В качестве примера далее приводится описание конструкции секции , в которой использованы женские велосипеды с диаметрами колес 660 мм. Женские велосипеды применены потому, что конструкции их рам лучше приспособлены для удобной посадки. Велосипеды связаны между собой тремя трубчатыми стяжками: стяжка 1 расположена на раме вблизи передней вилки велосипедов, стяжка 2 расположена на раме вблизи привода педалей; в качестве стяжки 3 используются сидение 3 веломобиля, общее для обоих велосипедов.. Это сидение , удобное и близкое по конструкции к сидению автомобиля, устанавливается вместо сидений велосипедов. Для этого плоскость сидений 3 снизу содержит трубы 4, которые вставляются вместо снятых сидений велосипедов. Для стяжек 1 и 2 к раме велосипедов разработаны захваты 5, которые не требуют доработки рамы велосипедов, поскольку они действуют на принципе клеммового соединения ( см. Рис.2 .Соединительное звено 1.).



Рис.2

Трубы стяжек выходят за габарит велосипедов на 250 мм и к их концам крепятся стойки каркаса кузова. 6. Сам кузов в настоящем проекте не разрабатывается, поскольку эта задача не содержит оригинальных деталей.

На руле каждого велосипеда прикреплен рычаг 7, который на своем конце шарнирно соединен со стяжкой 8, объединяющей оба руля в одну конструкцию узла управления веломобилем. Руль велосипеда находится в руках того велосипедиста, который приводит педали этого велосипеда. Управление веломобилем только тогда будет эффективным, когда обеспечена синхронность в работе рулей велосипедов. Эту синхронность и обеспечивается стяжкой 8.

На раме велосипеда вблизи передней вилки установлена труба 9; ее свободный конец несет горизонтальную трубу 10, к которой крепятся стойки 6 каркаса кузова.

Выше мы отметили, что секции веломобиля, первая и последующие, конструктивно одинаковые за исключением рулевого механизма. Рулевой механизм описанный выше, применяется в первой, головной, секции веломобиля. Во всех последующих секциях рулевой механизм застопорен.Это выполняется введением детали 11, которая соединяет стяжку 8 с трубой 9.

Переходим к описанию привода веломобиля. Отметим сначала , что стяжка 2, расположена вблизи привода педалей и ее перенос выше по раме весьма нежелателен, так как эта стяжка является единственной в нижней части рамы велосипедов. Следствием такого расположения стяжки 2 велосипедист не может совершать полный поворот педали на угол 360 °, он может вращать педали только на угле около 180°.( см. рис 1).Это означает, что педали в веломобиле должны совершать качательные движения на указанном угле в 180°. Под действием ноги велосипедиста одна педаль приводит ведущую звездочку, как в обычном велосипеде, то есть на угле поворота педали в 180°. В обычном велосипеде, когда заканчивает работу одна педаль, вторая педаль автоматически оказывается в исходном положении для привода ведущей звездочки. Теперь же в представленном веломобиле вторая педаль не может занять исходное положение. Чтобы осуществить привод в этом веломобиле, предлагается следующая конструкция механизма привода педалей.

По обе стороны от каждого велосипеда установлены на полуосях ведущие цепные звездочки (Рис. 3. Полуоси 4 ведущих цепных звездочек ( на рис.3 звездочки не показаны ) во втулке 1 рамы велосипеда).



Рис. 3

Цепь 1 (Рис.4) соединяет ведущую звездочку 2 с ведомой звездочкой 3, установленной на ступице ведущего колеса велосипеда ( на рис.4 не показано). Звездочка 2 неподвижно соединена с педальным рычагом 4. Цепь 1 одним концом в точке А закреплена на звездочке 2, а другим – в точке В присоединена к пружине растяжения 5, которая своим другим концом в точке С закреплена на раме велосипеда.



Рис.4

Звездочка 3 изготовлена совместно с обгонной муфтой, которая передает вращающий момент при вращении звездочки 3 по движению часовой стрелки.

Механизм привода работает следующим образом. Когда велосипедист одной нагой давит на педаль 4, то приводится во вращение звездочка 2 и звездочка 3 передает вращение на ведущее колесо велосипеда. Это происходит на угле поворота педального рычага 4 , приблизительно, когда педаль 4 занимает верхнее положение на вертикали проходящей через ось вращения рычага 4. В течение этого цикла пружина 5 растягивается. Когда педаль 4 оказывается крайнем нижнем положении, велосипедист прекращает давить на педаль и пружина 5 вращает звездочки 3 и 2 в обратную сторону, пока педальный рычаг 4 не займет исходное положение. Это исходное положение рычага 4 определятся тем, что он ударяется о стяжку 2. При этом обгонная муфта звездочки 3 не передает вращающий момент на ведущее колесо велосипеда.

Как отмечено выше, звездочек 2 на каждом велосипеде две и тогда с обеих сторон каждого велосипеда имеются устройства по рис 4. До сих пор мы описывали работу одного механизма по рис.4, например правого. К тому моменту времени, когда педаль 4 правого механизма оказывается в крайнем нижнем положении, педаль левого механизма оказывается в крайнем верхнем положении под действием его пружины 5, и велосипедист начинает давить левой нагой на левую педаль.

Таким образом, попеременно, то правый механизм, то левый приводит во вращение ведущее колесо велосипеда.

В нашем веломобиле имеются два велосипеда и они независимо один от другого приводят свои ведущие колеса, то есть оба велосипедиста участвуют в приводе веломобиля. Если к головной секции прицеплена вторая секция, то и сидящие на ней велосипедисты участвуют в приводе всего поезда.

Есть одна особенность в таком приводе. Если велосипедисты, сидящие на одной секции, работают педалями с разной интенсивностью (а они всегда работают с разной интенсивностью) или, что тоже может быть, один велосипедист не участвует в приводе своего велосипеда, то привод другого велосипеда создает перекос, силы сдвига одного велосипеда относительно соседнего. Это мы считаем недопустимым. Поэтому привод секции должен исключать возможность такого перекоса, то есть во всех случаях должны приводиться оба велосипеда с одинаковой скоростью.

Для того ,чтобы объяснить устройство, которое обеспечивает такой привод колес велосипеда, проведем мысленно между двумя велосипедами ось симметрии ОО (Рис.1). По обе стороны от оси симметрии расположены два узла привода , один из них на рис.1 обозначен «узел А» На рис. 5 показаны детали, относящиеся к этому узлу. . На ступице 1 (Рис.5) ведущего колеса велосипеда, как описано выше, установлены по обе стороны от колеса звездочки 2. В эти звездочки встроены обгонные муфты.


Рис.5. Узел А

К звездочке 2, которая находится с той стороны велосипеда, которая обращена к соседнему велосипеду , прикреплено зубчатое колесо3, которое находится в зацеплении с зубчатым колесом 4, сидящим на валу 5. Опорой вала 5 является деталь 6, которая связана с осью 7 и рамой велосипеда 8. На другом конце вала 5 установлена полумуфта кардана, вторая полумуфта кардана установлена на вал 9, который расположен перпендикулярно оси симметрии ОО. На другом конце вала 9 установлены такие же детали. Таким образом, вал 9 связывает приводы обоих велосипедов с помощью трубы 10. В результате оба велосипеда приводятся одновременно двумя велосипедистами или оба велосипеда приводятся одним велосипедистом с одинаковой скоростью.

Теперь нам остается только указать, как секции цепляется одна к другой. К сиденью 3 (Рис.1) прикреплены две консоли 12, которые несут трубу 13; к ней цепляется тяга (на рис.1 не показана.). Эта тяга другим концом цепляется к балке 10.

В заключение всего сказанного хочется обсудить, насколько реально надеяться, что такой многоместный веломобиль имеет шанс получить достаточно широкое распространение.

Мы начали эту статью с описания того, как и почему в разных странах люди покупают, изобретают и строят веломобили. Можно резюмировать, что пока все эти энтузиасты веломобиля относятся к нему как к игрушке. Сколько таких молодых и не очень молодых любителей этой экзотики ? Я думаю, что в такой стране, как США, их не более 10000. Еще столько же тех, кто с одобрением и интересом смотрит на веломобиль. Этих людей относительно легко обратить в потребителя веломобиля. Превращение веломобиля из спортивного снаряда или средства для прогулок в транспортное средство может привлечь к веломобилю дополнительно некоторых людей из членов семей, где один из этой семьи увлечен веломобилем. Вообще многоместный веломобиль интересен для семьи и компании друзей и не только для поездки по городу, а, скорее, для прогулок, экскурсий ит.п. развлечений.

Короче, можно говорить о некотором сообществе любителей и потребителей веломобиля, числом применительно, например, к США, в несколько десятков тысяч человек.

Особая роль в распространении веломобиля должна принадлежать государству, ибо оно в наибольшей степени заинтересовано в том, чтобы пересадить хотя бы малую часть жителей на экологически чистый и полезный вид городского транспорта. Государство должно выделить часть городской дороги для велосипеда и веломобиля, оно должно организовать прокат многоместных веломобилей и создать льготные условия для тех, кто хочет его купить или производить.