Веломобиль, лигерад и другие транспортные средства с мускульным приводом - Веломобили и лигерады

США - страна самобытная, в том числе в проектировании веломобильной техники. В этой статье я попытаюсь рассказать про особенности американского подхода к разработке веломобилей. Я также попытаюсь доказать, что американский подход к проектированию веломобиля для взрослых (people powered vehicle), в отличии от европейской школы веломобилестроения берущей свое начало в веломобилях "Велокар" и "Фантом", имеет в основе опыт производства детских педальных машинок и во многом повторяет их конструкцию.

Американская культура детских педальных машинок

США по праву может считатся родиной детских педальных машинок. Детские педальные машинки, копировавшие дизайн настоящих автомобилей, начали серийно производить в США с 1890-х гг.

Один из первых детских веломобилей. 1890-е гг

Обратите внимание, что у веломобильчика привод выполнен не традиционно: нет цепи и каретки.

Американские детские веломобили начала 20-го века

На многих веломобильчиках появился цепной привод, но сам привод так и остался "безкареточным", с расположением цепи не под сиденьем как, например, у велокара Моше, а вдоль кузова, напрямую к заднему ведущему колесу.

На фото: "Kirk—Latty" - один из самых популярных детских веломобилей. 1917-1920 гг.

Выпускались также веломобили для взрослых. Однако про них упоминаний практически не осталось. На фото салон 2-х местного американского веломобиля с цепным приводом через промежуточный вал на заднее левое колесо. Сравните этот привод с приводом велокара Моше. Чувствуете разницу? Веломобиль экспонируется в Американском музее велотехники ("Bicycle Museum of America").

Поначалу они были доступны для широкого круга покупателей, однако во времена Великой Депрессии 1930-х гг  купить своим детям педальные машинки могли только богатые родители. Педальные автомобильчики превратились в атрибут детей из зажиточных семей. Во время Второй Мировой войны педальный машинки не производили вовсе: весь металл использовался на нужды фронта. Детские веломобили, достигнув пика популярности в конце 1920-х начале 1930-х гг, пережили возрождение популярности в 1950-60-х гг. Экономика США, в отличии от разрушенной войной Европы и СССР, только обогатилась от войны. Жизненный уровень населения сильно возрос и значительно превзошел европейский. Покупательская способность населения резко повысилась по сравнению с довоенной. В каждом американском крупном послевоенном магазине был большой выбор педальных машинок.

В конце 1960-х гг были введены новые, более строгие стандарты безопасности детских игрушек. Фактически, производителям предписывалось изготовлять детские веломобили только из пластмассы. В то же время все американское общество перебывало в экстазе от национальных космических достижений. «Космические» игрушки и новые стандарты безопасности подкосили популярность педальных машинок. В начале 1970-х гг в США не осталось ни одного крупного производителя железных педальных машинок, на рынке детских игрушек их заменили пластиковые 3-х колесные велосипеды.

Особенностью американских педальных машинок было применение «безкареточного» привода (как правило без цепи), типа коленчатый вал. Это найдет свое продолжение в знаменитых американских веломобилях  изобретенных во время Энергетического кризиса 1973 г. Можно предположить, что изобретатели веломобилей «Педикар» и «ППВ» ездили в детстве на таких веломобильчиках и поэтому применили на своих взрослых веломобилях приводы, которые сильно отличаются от тех, что использовались (и используются) в европейских веломобилях.

Первый энергетический кризис начался осенью 1973, после того как ОПЕК сознательно снизила объёмы добычи нефти, чтобы повлиять на мировые цены в свою пользу. 16 октября 1973 цена на нефть поднялась на 70 % с трёх долларов за баррель до пяти. В течение следующего года цена на нефть поднялась до двенадцати долларов.

В специальном послании конгрессу по вопросам энергетики президент США Р. Никсон призывает американцев к экономии. Им предлагают меньше пользоваться автомобилями, а уж ели ездить на них, то, сберегая горючее, - на меньших скоростях. Авиакомпаниям предписано сократить число рейсов. Правительственным учреждениям приказано экономить электроэнергию и сократить автомобильный парк. Управления по охране окружающей среды временно отменяет ограничения на использование загрязняющего атмосферу угля.

Американское общество охватило состояние тревоги: бензин, стоивший пару месяцев дешевле Кока-Колы, стремительно дорожал и становился дефицитом.

В ситуации неопределенности и растущей тревоги американские изобретатели начали искать способы придумать транспортное средство, для езды на котором не требовался б бензин.

«PPV» Стерлинга Хайтса

Стерлинг Хайтс назвал свой веломобиль “People-Powered Vehicle” (Мускулоход) или сокращенно “PPV” (ППВ) поскольку в США с конца 19-го столетия  под привычным словосочетанием "Pedal car" подразумевают детские веломобильчики. Хайтс решил позиционировать свой веломобиль как транспортное средство для взрослых, поэтому он и придумал новое словосочетание.

Хайтс после патентования конструкции основал компанию «EVI» в штате Мичиган и попытался предложить свою версию доступного, надежного и удобного безмоторного средства передвижения. В первый год  своей деятельности компания получила 30 000 заказов на производство веломобиля по цене 379 дол.

Фото: В 1973 г известный американский журнал "Popular Science" опубликовал статью про этот веломобиль.

Кузовной веломобиль был построен по трехколесной схеме «1+2». Кузов был сделан несущим из стеклопластика. Веломобиль получился очень крепким, но относительно тяжелым: 61 кг.  Веломобиль был 2-х местный с «безкареточным» цепным приводом. Трансмиссия была 3-х скоростная. Журналисты отметили недостаточное количество передач, хотя сама робота коробки передач претензий не вызывала.

В мае 1974 г другой известный американский журнал "Popular Mechanics" опубликовал большую статью про три американских веломобиля: Pedicar, PPV и Tag-Along. Журналисты считали что трехколесная схема не приемлима, поскольку при резком маневрировании веломобиль склонный к опрокидыванию. Также испытателям не понравились вялые тормоза PPV.

Рекламные буклеты «ППВ»

В целом веломобиль получил позитивную оценку. К достоинствам веломобиля относились:
1) двухместность
2) комфортабельные сиденья с регулировками
3) легкий ход
4) удачный дизайн

«PPV» экспортировался в другие страны, в частности он нашел неплохой спрос в Австралии.

На фото: Уникальная статья про испытания веломобиля «PPV» журналистами из австралийского автомобильного журнала за 1974 г. В тесте участвовал модернизированный «PPV» Mk.3 стоимостью 395 дол (в США он стоил 379 дол, то есть всего на 4% меньше).

Изюминка статьи состоит в том, что веломобиль испытывали с точки зрения автомобилистов. В тесте-драйве принимали участие два журналиста, которые не были любителями езды на велосипеде (читай мышцы ног у них далеко не как у «шоссеров»). В начале статьи они скептически оценили как свои физические возможности, так и веломобиль как транспортное средство. Было очень интересно проследить как изменилось их отношение к веломобилю к концу теста!

Время разгона до:
10 км/ч - 10.5 с
24 км/ч - 20 с
32 км/ч - 31 с
40 км/ч - 47 с

Четверть мили (400м) с места: 104 с
Максимальная скорость: 40 км/ч
Средняя скорость: 30 км/ч

Максимальная скорость на:
первой передаче - 16 км/ч
второй передаче - 24 км/ч
третьей передаче - 40 км/ч

Подвеска колес: нет

В отличие от тоже 2-х местного «Велокара» Моше, в PPV в приводе была только одна цепь. В целом конструкция PPV оригинальная и хорошо продуманная. PPV был хорошо сбалансированным по потребительским свойствам продуктом. ППВ разработали авиационные инженеры, отсюда кузов из стеклопластика и рулевое управление напоминающее штурвал легкого самолета.

В реальности было произведено только 5000 из 30 000 заказанных веломобилей. Что по-веломобильным меркам очень много. Таким образом, «PPV» занимает второе место в списке самых популярных кузовных веломобилей в мире.

Интерес к веломобилям охладел после того как экономика США стабилизировалась после нефтяного шока. Стало понятно, что скорее правительство США кинет в бой авианосный флот против непокорных арабов, чем начнет кардинально перестраивать национальную экономику.

Технические характеристики веломобиля

Габариты
Длина: 1,90 м
Ширина: 1,20 м
Высота: 0,98 м (включая лобовое стекло)
Клиренс: 125 мм
Вес: 61 кг

Интересно, что в веломобиле были использованы колеса и механические барабанные тормоза от мопеда.
Переднее колесо было 15"х1.75.
Задние колеса были 16"х 2.25 и внешним диаметром 21" (по резине).
К веломобилю предлагался широкий выбор аксессуаров и дополнительного оборудования.

Сейчас в США как и в Европе интерес к веломобилям возрождается вновь. Как отмечалось, PPV был сделан с хорошим запасом прочности, поэтому большинство из выпущенных веломобилей сохранились.

В США образован клуб, который стремится объединить всех владельцев PPV и интересующихся историей веломобилей в Америке.

На фото: «PPV» с самодельной матерчатой крышей. США. 2007 г

Поражает продуманность веломобиля. Разработчики уделили внимание не только шлифовке ездовых качеств, но и проблеме хранения веломобиля. Задняя часть «PPV» была сделана таким образом, чтобы можно было устойчиво ставить веломобиль в вертикальном положении. Конструкторы пожертвовали обтекаемостью и размером багажника в пользу возможности "парковать" веломобиль в вертикальном положении.

На сайте «Youtube» есть по крайней мере 5 роликов про этот веломобиль
http://www.youtube.com/view_play_list?p=BB996D0670CB7324

"Impello": PPV не умрет никогда!

Думаете «PPV» тихо умер и на этом его история закончилась? Как бы не так! Американская компания "Surrey" несколько лет назад выкупила права на «PPV», модернизировала и начала его производство!
Теперь веломобиль называется "Impello". Габариты и вес веломобиля не изменились. В США веломобиль стоит от 2395 дол. Срок поставки: 60-90 дней.


Фото веломобиля на выставке "Interbike 2009"

Список улучшений включает:

1) семискоростная планетарная коробка передач

2) дифференциал в заднем мосту
3) улучшенные сиденья
4) дисковые тормоза
5) новые алюминиевые обода
6) два подстаканника между сиденьями!

Фото «Impello»

«Pedicar» Роберта Бундшуха

В 1971 г в США  опытный авиационный инженер Роберта Бундшух (Robert Bundshuh) разработал веломобиль под названием «Pedicar» («Педикар»). Первые прототипы увидели свет в 1972 г. Наибольшую известность веломобиль получил в 1973-1974 гг во время пика топливного кризиса.

Видео веломобиля

В 1972 г было построено три предсерийных Педикара для зондирования рынка и рекламных акций. Любопытно, что все три экземпляра были выкрашены в броский желтый цвет, делая веломобиль хорошо заметным на дороге. В 1973 г планировался наладить серийный выпуск и продать 15 000 веломобилей в год, доведя со временем выпуск Педикаров до 50 000 веломобилей в год. Это были воистину наполеоновские планы, которым не суждено было сбытся. После шквала статей про веломобиль в 1972-74 гг, Педикар и его создатель неожиданно исчезают из поля зрения общественности. Проект полностью сворачивается. Точное количество выпущенных Педикаров неизвестно и остается загадкой.

Рекламный буклет "Pedicar"

Бундшух, на основе изобретенного им линейного привода, планировал разработать серию транспортных средств: 2-х местный Педикар, снегоход, лодку и даже легкую сельскохозяйственную технику.

Статья про Педикар из американского журнала (февраль 1973 г)

Полную версию статьи (3 страницы формата А4) можно купить здесь.

В разгар топливного кризиса веломобиль привлек внимание политиков. На фото пожилой американский сенатор Алан Кренстон тестирует Педикар. Апрель 1973 г.

Технические характеристики "Pedicar"

Высота: 1,40 м

Ширина (по колесам): 1 м

Колесная база: 1,50 м

Вес: 57 кг

Привод: линейный, педальный (раздельный).

Цвет: прототипы были желтого цвета, планировался широкий выбор цветов.

Количество мест: одно

Количестов дверей: одна, слева от водителя, распахивается против хода движения.

Тип кузова: хетчбек.

Кузов был сделан из материала "Cycolac" - это прочный и легкий пластик из которого делают шлемы для игроков американского футбола.

Багажник: за спинкой сиденья. Доступ осуществлялся как снутри так и снаружи через широкую дверцу багажника.

Комплектация: полный комлект светотехники, ручной (механический) стеклоочиститель, спидометр, зеркала заднего вида, люк в крыше (опция), радио (опция).

Количество передач: 5, нейтраль и задний ход.

Руль: штурвал авиационного типа. Рулевая колонка была сделана телескопической для облегчения процесса посадки\высадки.

Средняя скорость в условиях города: 20-25 км\ч

Максимальная скорость на ровной поверхности: 40 км\ч

Заявленный КПД привода: 96%

Способен взбиратся под 30% уклон благодаря свойству трансмиссии останавливатся на подьеме что не давало веломобилю скатыватся вниз.

Обладал неплохой проходимостью: зимой мог уверено передвигатся по снегу глубиной до 10 см.

Ремень безопасности: есть.

Тормоза: только на задние колеса, дисковые.

Сиденье: с регулировками (подходило водителям ростом от 1 до 2м).

Патент на веломобиль "Pedicar" американского изобретателя Роберта Бундшуха:

http://www.freepatentsonline.com/3920263.pdf

В отличии от отрытого «PPV», Бундшух спроектировал 4-х колесный веломобиль с полностью закрытым кузовом автомобильного типа. Веломобиль произвел сенсацию!

В популярном американском журнале "Popular Science" была опубликована статья в августе 1973 г. В статье говорилось, что несмотря на некоторые недостатки, Педикар являлся серьезной попыткой создать безмоторную альтернативу автомобиля для круглогодичной эксплуатации в городских условиях.

Объединяет эти два веломобиля то, что они оба были разработаны опытными авиационными инженерами. Кузова обоих веломобилей были сделаны из легкого и прочного стеклопластика, рулевое управление напоминало штурвал легкого самолета.

Несмотря на то что у Педикара был полностью закрытый кузов со стеклами, он оказался несколько легче чем «PPV» - 57 кг против 61 кг. Это было достигнуто благодаря тщательно проработанной и оригинальной конструкции, в частности Бундшух сделал алюминиевую несущую раму перфорированной для снижения веса.

На фото слева хорошо видно перфорированную раму, штурвал управления, педали привода и вертикальный рычаг переключения передач. Фото справа: коробка передач.

В веломобиле был применен линейный привод: педали двигались по дуге в 20° и соединялись с приводом стальными тросами. Принцип передачи такой же, как при запуске лодочного мотора. Педали не зависят одна от другой: на них можно нажимать одновременно или поочередно. Движение сообщается валу, а от него, через шесть передач (пять скоростей вперед и задний ход),— задним колесам. Часть энергии накапливается в пружине, возвращающей трос для следующего движения.

Веломобиль был способен взбираться на 30%-ные подъемы.

Современники оценили внешний вид машины со стеклопластиковым кузовом как привлекательный. Педикар был хорошо укомплектован и оснащался: фарами, передними и задними светоотражателями, боковыми указателями поворота, стеклоподъемниками, стеклоочистителем и зеркалом заднего вида. Веломобиль был оборудован дисковыми тормозами. Кузов педикара уменьшил сопротивление воздуха на треть по сравнению с велосипедом. Испытания показали, что энергии, используемой при ходьбе, хватает, чтобы педикар двигался со скоростью 16–25 км/ч.

В отличие от PPV стеклопластиковый кузов Педикара не был несущим. Основой его конструкции была алюминиевая рама. Педикар был оборудован закрытым кузовом с двумя дверьми. Большие стекла обеспечивали хороший обзор из кабины. За сиденьем водителя размещался небольшой багажник.

Так что же было предпочтительней PPV или Pedicar? Несмотря на то что Pedicar был одноместный, он был более универсальный: полностью закрытый кузов обеспечивал защиту от непогоды, веломобиль был оборудован стеклоочистителем и зеркалами заднего вида. Особое внимание было уделено безопасности. Сиденье водителя автомобильного типа оснащалось регулировками и поясным ремнем безопасности.

Схема конструкции Педикара:
Хорошо видно раму веломобиля. Для того чтобы снизить вес в раме сделаны отверстия. Доступ к багажнику осуществлялся как с салона, так и снаружи через открывающиеся стекло. Тормоза у веломобиля были дисковые с приводом от ножного тормоза (размещен справа от педалей линейного привода). Интересно, что дисковые тормоза были установлены не в колесах, а интегрированы в трансмиссию.

Образ Педикара в масс-медиа

Следует отметить, что несмотря на то что Pedicar не стал серийным веломобилем, он сыграл значительную роль как в истории веломобилей, так и в развитии науки и техники в целом. По мнению автора, очень подозрительным является тот факт, что Бундшух столько времени, сил и средств потратил на изобретение, регистрацию Педикара и основание компании Pedicar Corporation, но потом (точно неизвестно когда, предположительно в конце 1970-х гг) прекратил выпуск веломобилей и резко исчез с поля зрения общественности. Возможно, автомобильный производители США и нефтяные комапании были неприятно удивлены появлением Педикара. Возможно, они увидели в лице маленького веломобиля угрозу своего могущества и процветания. Да, Педикар имел недостатки, но потенциал его конструкции был огромен. Возможно,  автомобильные воротилы и/или нефтяные магнаты дали "отступные" Бундшуху, чтоб тот закрыл производство перспективных веломобилей и вообще завязал с этой тематикой. В подтверждение этого служит тот факт, что все что было связано с Педикаром либо уничтожено либо предано забвению. Не известно даже точное количество произведенных Педикаров. Педикар не представлен ни в одном американском либо каком то другом музее. Почему? Наверное, чтобы не будоражить общественность и не показывать что автомобилю есть сравнительно дешевая альтернатива.

Тем не менее Бундшух со своим Педикаром оставил яркий след с истории. Идеи реализованные в Педикаре, в частности линейный привод, вдохновили советских изобретателей Ю. Стебченко и В. Ульяновского на изобретение первых советских веломобилей.

На популярном сайте Youtube в 2009 г было выложено слайд шоу про Педикар под названием "Идея опередившая свое время".

http://www.youtube.com/watch?v=nb9MwnrHpSI

Короткий видеоролик 1972 г телекомпании NBC про Pedicar (просмотр платный): http://tvnews.vanderbilt.edu/program.pl?ID=460926

Tag-Along

Веломобиль "Tag-Along" в 1974 г предлагался по цене от 300 дол, то есть был самый доступный из всех кузовных веломобилей на американском рынке. Журналисты покритиковали страмодные дизайн, но в тоже время отметили отличные тормоза.

Характеристики веломобиля:

Длина: 210 см

Ширина: 140 см

Вес: 45 кг

Количество колес: 4

Количесво мест: 2

Коробка передач: 3 скорости, аналогична КПП установленной на PPV.

Тормоза: на всех колесах, тормозные рычаги на руле.

Колеса: 20"

Задний ход: отсутсвует

Оснащение: полный комплект светотехники, зеркала заднего вида. Лобовое стекло предлагалось в виде опции.

В стандартную комплектацию входила также крыша изображенная на фото.

Заметка про Tag-Along в журнале "Popular Science" за январь 1975 г

Источник

"Cyclodyne" Алана Карпентера (Alan Carpenter)

Источник

Веломобиль был разработан и появился на рынке в 1979 г на волне эйфории от рекордов американских гоночных мускулоходов. Было налажено мелкосерийное производство веломобиля, который позиционировался как экологически чистое транспортное средство на каждый день и продавался по цене $3800. Всего было произведено и продано 14 веломобилей. Фирма-производитель свернула производство в середине 80-х гг по причине отсутсвия массового спроса.

С технической точки зрения Cyclodyne обладал отличными характеристиками для того времени. Даже сейчас его ТТХ вызывают уважение. Cyclodyne имел значительно лучшую аэродинамику чем гоночный велосипед (Cda=0,11 против 0,78 у велосипеда) и поэтому развивал большую максимальную скорость. Веломобиль оснащался 18" колесами. По мнению автора, дизайн Cyclodyne стал каноническим и лег в основу современных кузовных трехколесных веломобилей, вершиной развития которых на сегодняшний день является голландский "Quest" ("Квест").

Возможно, причиной провала на рынке стало неверное позиционирование на рынке. Фирма-призводитель презентовала его как транспорт на каждый день, в то время как у веломобиля не было багажника. Маленькие 18" колеса и отсутсвие передней подвески были причиной плохой плавности хода. Не было также светотехники. Веломобиль попал в просак. Потребители воспринимали его как спортивный снаряд, ТТХ которого выглядели блекло по сравнению с рекордным "Вектором". Да, Cyclodyne был почти в 3 раза дешевле Вектора, но американской публике больше приглянулся именно бескомпромиснный Вектор.

Рекламный буклет "Cyclodyne"

Статья про "Cyclodyne" в журнале Popular Science (январь 1984 г)

Источник

Канада

В Канаде, чья экономика неразрывно связана с экономикой США, во время топливного кризиса 1970-х гг также предпринимались попытки создать практичный веломобиль.

Проект трехколесного кузовного веломобиля. Канада, г. Монреаль. 1973 г.

Этот проект двухместного веломобиля был разработан преподавателем университета Монреаля Джорджем Вильямсом. Проект предусматривал такие передовые, даже по сегодняшним меркам, инновации, как солнечная панель, которая одновременно выполняла роль люка в крыше, многоскоростная КПП, полный комплект светотехники и два багажника (в передней и задней части веломобиля).

Кузовной веломобиль ME-1. Канада, г. Оттава. 1973 г.

Веломобиль был разработан и построен студентами старших курсов Университета Оттава в 1973 г (в разгар мирового топливного кризиса).
Кузов: закрытый, стеклопластиковый
Рама: алюминиевая
Количество колес: 3 (дельта трайк)
Привод: линейный.

Веломобиль "X-4" Роберта Стюарта

Источник №1

Источник №2

Веломобиль был разработан группой друзей (Dave Lockyer, Cathi Sudol, and Mike Andreishyn) во главе Robert K. (Bob) Stuart в 1986 г. Веломобиль был задуман как практичное транспортное средство на каждый день для одного взрослого и одного ребенка. Веломобиль оснащался закрытым стеклопластиковым кузовом, подвеской всех колес и весил 45 кг. Для улучшения заметности в темноте на веломобиль был установлен "хвост", покрытый световозвращающим материалом. Веломобиль занял второе место в соревновании IHPA (Internatioanal Human Powered Vehicles Association) в категории практичных веломобилей в Калифорнии в 1988 г. В 1996 г. он выиграл аналогичное соревнование в Лас-Вегасе.

Эскиз веломобиля

Список использованых источников

Popular Science, August 1973

Popular Science, February 1973

Popular Science, November 1973

Cincinnati Magazine, Oct 1973

Popular Mechanics, Mar 1973

Popular Mechanics, May 1974

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cen-v051n004.p048

http://surreycompany.com/impello.htm

History of the PPV

Нефтяной кризис 1973 года

“Leg-powered car soon to be marketed.” Star-News, 14 Oct. 1972.

Peter Tonge. "Four wheeler is easy to pedal at good clip." The Christian Science Monitor, 1973.