Веломобиль, лигерад и другие транспортные средства с мускульным приводом - Проектирование эргономичного лигерада
ГлавнаяМастерскаяТеорияЭргономикаПроектирование эргономичного лигерада

Проектирование эргономичного лигерада

Когда я только начал проектировать свой трайк, на одном форуме мне сказали:

"поезди на всех лигерадах, на каких сможешь,
и скопируй, какой понравится".

Ну, в моих краях с лигерадами негусто, а тем более с трайками, так что мне пришлось всё делать с нуля. Если у вас такая же ситуация, вам поможет эта статья.

Приведённые схемы иллюстрируют проектирование лигерада «от эргономики», и для меня этот подход сработал. Исходные размеры взяты из NASA MSIS Anthropometric Tables (90% людей) и уточнены на основании опыта и советов других лигерадостроителей. Кроме того, я использовал некоторые идеи из 12 Steps to Designing a Great Handling Recumbent (уже на сайте — прим.перев.). Мне хотелось бы глубже исследовать этот вопрос и осветить его шире.

Проектирование начинается с обмеров пилота, комфортабельно сидящего откинувшись назад. Затем определяется местоположение каретки и руля, затем на основании высоты и наклона сиденья подбираются колёсная база и угол наклона рулевой.

Следующие шаги не зависят от выбранной схемы — LWB, SWB или трайк. В идеале, если указан диапазон, то параметр должен регулироваться в указанных пределах, или точно соответствовать конкретному пилоту. Если вы обнаружите какие-нибудь ошибки, пожалуйста, сообщите мне. Все размеры приведены в миллиметрах, если не указано другое.

12 шагов к цели

Шаг 1: Замерьте все личные параметры, описанные в секции Общие антропометрические данные, и соберите в таблицу вроде нижеприведённой. Если вы читаете статью впервые, можете пропустить этот шаг, чтобы вернуться к нему, когда начнёте проектирование.

Параметр

Антропометрический диапазон

Наклон сиденья

30°-40°

Спинка сиденья

450 мм

Каретка-сиденье
(BB-BOS)

(800-1100 мм) - CL

Просвет каретки
(BB Clearance)

350-400 мм

Каретка-руль
(BB-HB)

CL + TC + 600 мм

Высота каретки

400 мм (минимум)

Высота каретки над сиденьем
(BB-Seat-Diff)

150-250 мм

CL (шатуны)

145-175 мм

Руль-сиденье

470-610 мм

Руль-плечи

490-650 мм

Поясничный отдел

190 мм

Сиденье

230 мм

Высота сиденья

400-470 мм*

Плечевой упор

120 мм

Просвет руля (TC)

150-200 мм

*величина для справки

alt
Начните с сиденья

Шаг 2: Начните с чертежа сиденья. Если высота каретки не превышает 150 мм, сиденье можно сделать горизонтальным, если больше — наклоните сиденье назад на 5°.

alt
Расположите каретку относительно сиденья

Шаг 3: Начертите дугу с радиусом BB-BOS и центром на заднем крае сиденья, и проведите горизонтальную линию на той высоте над сиденьем, где вы хотите видеть каретку. Начертите каретку на пересечении дуги и линии.

alt
Начертите просвет между кареткой и коленом

Шаг 4: Начертите дугу вокруг каретки радиусом BB-Clearance.

alt
Переднее колесо (неподвижная каретка)

Шаг 5a: Заднеприводной лигерад или переднеприводной с перекосом цепи: начертите переднее колесо по касательной к земле и дуге просвета каретки.

alt
Переднее колесо (подвижная каретка)

Шаг 5b: Переднеприводной лигерад с подвижной кареткой: начертите вокруг оси переднего колеса дугу радиусом 100-150 мм под задний переключатель и разместите колесо так, чтобы эта дуга касалась дуги просвета каретки. Естественно, колесо не должно перекрываться с кареткой или сиденьем, и оставьте побольше места под промежность.

alt
Начертите трейл

Шаг 6: Начертите планируемый трейл. Теперь можно прикинуть, что угол наклона рулевой будет 70°-80° у заднеприводного лигерада или переднеприводного с перекосом цепи, и 55°-65° у переднеприводного с подвижной кареткой.

alt
Начертите рукоятки руля

Шаг 7: Начертите дугу с центром в плечевом упоре радиусом HB-TOS. Начертите другую дугу с центром на заднем крае сиденья радиусом 550 мм (HB-BOS). Если вы планируете использовать узкий руль с рычагом, расположите рукоятки на пересечении этих дуг. Проведите прямую от пересечения к плечевому упору. Прямая должна быть перпендикулярна упору.

alt
Уточните положение рукояток

Шаг 8: Если вы планируете использовать широкий руль (рекомендуется для переднеприводных лигерадов с подвижной кареткой), начертите дугу с центром в каретке и радиусом BB-HB. Пересечение этой дуги и дуги HB-TOS с предыдущего шага определяет положение рукояток. Если эта точка не лежит в диапазоне HB-BOS, скорректируйте наклон сиденья. Старайтесь не размещать рукоятки слишком близко к плечам, это снизит отзывчивость и рулить будет сложно. Не размещайте их и слишком далеко — будет неудобно, и на малых скоростях при резких поворотах придётся бросать одну рукоятку.

alt
Начертите ось рулевой

Шаг 9: Руль с рычагом (tiller): отметьте точку в 200 мм перед рукоятками и проведите линию из этой точки в точку на земле, отмечающую трейл. Это ось рулевой, замерьте её угол и уточните величину трейла.

alt
Начертите заднее колесо

Шаг 10: Начертите заднее колесо за сиденьем. У классического заднеприводного лигерада минимум 30% веса пилота должно приходиться на переднее колесо, у переднеприводного — минимум 60%. Оцените развесовку, опустив вертикаль из центра тяжести на землю. Центр тяжести будет примерно в 150-200 мм перед задним краем сиденья, в зависимости от наклона спинки. Разделите расстояние от ЦТ до оси заднего колеса (CoG-RWA) на базу и переведите в проценты — это и будет развесовка.

alt
Уточните положение заднего колеса

Шаг 11: Размер заднего колеса, как и колёсная база, влияет на высоту сиденья. Если вы хотите опустить сиденье ниже, надо увеличить базу, и наоборот, если вы хотите уменьшить базу — придётся поднять сиденья. Однако следует принять в расчёт точку опрокидывания. В статье Чем важно опрокидывание?, я описал метод расчёта точки опрокидывания. Если коротко, начертите равнобедренный треугольник с основанием в колёсной базе и высотой в половину колёсной базы. Если ЦТ пилота находится перед этим треугольником, лигерад может опрокинуться вперёд при торможении, так что стоит скорректировать высоту сиденья и базу, чтобы ЦТ оказался внутри треугольника.

Шаг 12: Последний этап — прокладка цепи. Это очень важный этап, его надо выполнить предельно аккуратно прежде, чем начнёте что-то строить. Для начала, нужны размеры звёздочек и кассет. В таблице приведены размеры, которыми пользуюсь я.

Звёздочка, зубов

Диаметр

58

240 мм

53

220 мм

50

205 мм

39

165 мм

30

125 мм

28

120 мм

13

60 мм

11

50 мм

Иногда досточно прочертить только самые большие звёздочки, но иногда нужно учесть все варианты — большая-большая, большая-маленькая, маленькая-большая и маленькая-маленькая.

alt
Трасса цепи, передний привод с перекосом цепи

Плюс переднего привода с перекосом цепи — педаляж не мешает рулить, как при подвижной каретке. Общий плюс переднеприводных лигерадов — их легко спроектировать разъёмными. К примеру, передняя и задняя половины могут соединяться быстроразъёмной муфтой, и лигерад можно разобрать и убрать, не снимая ведущее колесо или цепь.

alt
Трасса цепи, классический задний привод

Плюс заднеприводных лигерадов и 2п1з трайков — они лучше забираются в крутые или скользкие подъёмы. Минус — сложная трасса цепи с отжимнами роликами, которые, к тому же, снижают КПД. Но есть и аппараты вроде Cycloratio, с прямой цепью, но ЦТ пилота находится перед точкой опрокидывания.

alt

Трасса цепи, передний привод с подвижной кареткой

Очевидно, что передний привод с подвижной кареткой даёт самую простую трассу цепи, при условии правильного расположения перьев, но сложнее в освоении.


Общие антропометрические данные

alt

Каретка-сиденье (BB-BOS)
Растояние от каретки до заднего края сиденья
Я предпочитаю замерять расстояние до заднего, а не переднего, края сиденья, так как длина сиденья может существенно различаться. Это расстояние должно быть от 800 до 1100 мм, минус длина шатунов (CL). В таблице приведены значения для разных длин шатунов

CL

Минимум

Среднее

Максимум

150 мм

650 мм

800 мм

950 мм

160 мм

640 мм

790 мм

940 мм

170 мм

630 мм

780 мм

930 мм

Чтобы рассчитать точное значение, сядьте на пол, уперевшись спиной в стену, замерьте расстояние от стены до пяток (попросите кого-нибудь помочь), и отнимите длину шатунов и ещё 100 мм. Тем не менее, стоит постараться сделать каретку регулируемой, например, с телескопическим бумом.

Высота каретки
Рекомендуемая высота каретки определяется из высоты сиденья и высоты каретки над сиденьем. Минимальная высота — 400 мм, но для переднеприводных лигерадов с подвижной кареткой (TT/Speculoos) я рекомендую 500 мм — так как каретка наклоняется на поворотах.

Высота каретки над сиденьем (BB-Seat-Diff)
Большинство предпочитают величину порядка 150 мм, но для переднеприводного лигерада с подвижной кареткой её стоит уменьшить до 50 мм. Очевидно, что с увеличением наклона сиденья высота растёт — 150 мм на 40°, 250 мм на 30°, 300 мм на 20°. Если каретка слишком низко, ягодичные мышцы не могут работать в полную силу, а если слишком высоко — посадка неудобная, и колени закрывают обзор, при совсем незначительном выигрыше в аэродинамике.

Высота сиденья
Это рекомендуемая высота для стульев. Вам будет удобно ставить ноги на землю, так что это неплохая точка отсчёта для сравнения разных проектов.

alt

Каретка-руль (BB-HB)
Просвет между кареткой и рулём
Этот просвет необходим, если вы хотите использовать широкий руль, который может зацепить колени. Это минимальное расстояние между кареткой и рулём, если рукоятки на одной высоте с коленями. Если руль ближе к животу, просвет стоит увеличить, чтобы руль не цеплял за бёдра. Сложите 600 мм, длину шатунов и просвет поворота руля. С подвижной кареткой это не более 100 мм, так как ноги поворачиваются вместе с кареткой. С неподвижной кареткой нужно замерить величину смещения руля вперёд при повороте примерно на 45°.

Руль-плечи (HB-TOS)
Расстояние от руля до плечевого упора
Чтобы определить этот размер, встаньте спиной к стене и замерьте расстояние от стены до запястий, и отнимите 50 мм.

Руль-сиденье (HB-BOS)
Расстояние от руля до заднего края сиденья
Этот размер определяет высоту руля над сиденьем. Разброс весьма велик, большие значения соответствуют большим углам наклона сиденья, главное, чтобы ладони были вровень с коленями. Встаньте спиной к стене, поднимите колено и замерьте расстояние от стены до оси коленного сустава.

alt

Просвет каретки (BB-Clearance)
Расстояние от оси каретки до объектов, которые вы можете зацепить пяткой, например, задний переключатель при подвижной каретке или переднее колесо. Чтобы не зацепить ничего мыском, проведите перед кареткой дугу радиусом на 50-100 мм больше, чем длина шатунов.

Длина сиденья
Длина седла или основания сиденья от переднего края до основания спинки.

Длина спинки
Длина спинки сиденья от заднего края сиденья до основания плечевого упора.

Плечевой упор
Расстояние от верха спинки до верха сиденья. Не даёт пилоту соскользнуть вверх по сиденью при педаляже. У цельных сидений плчевой упор может быть объединён с подголовником. На мягком сиденье подголовник лучше сделать отдельно, чтобы не портить аэродинамику высокой и широкой спинкой.

Поясничный отдел (Lumbar)
Поясничный упор увеличит комфорт пилота в долгих поездках и не даст ему елозить вверх-вниз по сиденью при педаляже. Хороший угол поясничного упора — около 190°.

alt

Наклон спинки
Вопрос вкуса. На больших углах проще держать равновесие и удобнее шее, но страдает аэродинамика. Больше 40° — и увеличивается нагрузка на седалище, снижая комфорт при туринге. Меньше 30° — и удержать равновесие совсем непросто, а обзор ухудшается.

 

Статьи по теме

Российский производитель веломобилей
Генерация скрипта 0 секунд Яндекс.Метрика