ВЕЛОСИПЕД
BICYCLE

Изобретение относится к двухколесным велосипедам с приводом на переднее колесо.
Практически все первые велосипеды имели привод на переднее колесо, которое одновременно являлось и рулевым [1]. Главным недостатком такой компоновки было то обстоятельство, что прикладываемое на педали усилие вызывает вращательный момент на переднюю вилку, который приходится компенсировать напряжением рук. Для избавления от этого порока предпринимались попытки сделать рулевым заднее колесо [2]. Однако испытание таких конструкций показало, что только на некоторых из них удается проехать, да и то лишь с навыками циркового эквилибриста.
Кардинальным решением всех проблем стал привод на заднее колесо через цепную передачу, что и определило классический облик велосипеда [3]. Однако здесь появляется серьезный недостаток: вынужденно высокая посадка велосипедиста лишает устойчивой опоры на ноги во время остановки. Кроме того, ограничиваются возможности разработки портативных вариантов велосипеда.
Фатальная причина неудач в создании велосипеда с задним рулевым колесом связана со свойствами гироскопа. Переднее рулевое колесо выравнивает велосипед при боковом наклоне, самопроизвольно поворачиваясь в нужную сторону за счет гироскопического эффекта (это позволяет ехать, даже отпустив руль). При принудительном повороте руля гироскопические силы наклоняют переднее колесо и соответственно велосипед в сторону поворота, обеспечивая устойчивость при движении по дуге.
При расположении рулевого колеса сзади все происходит с точностью до наоборот: действующие на него гироскопические силы препятствуют устойчивости, и прокатиться на таком велосипеде удается лишь людям с хорошо натренированным вестибулярным аппаратом и сильными руками, необходимыми для противодействия гироскопическим силам рулевого колеса.
Задачей предлагаемого изобретения было создание переднеприводного велосипеда с задним рулевым колесом и столь же надежной гироскопической устойчивостью, как у классического велосипеда.
В качестве прототипа был выбран переднеприводной велосипед с задней рулевой вилкой, поворачиваемой через промежуточный вал [4].
Решение поставленной задачи было найдено путем установки на задней поворотной вилке маховика, соединенного с задним колесом передачей, изменяющей направление вращения на противоположное. При этом абсолютное значение вращательного момента маховика обязано быть больше, чем у заднего колеса, что достигается за счет большего диаметра маховика и/или более высокой скорости его вращения. В итоге результирующие гироскопические свойства задней вилки обеспечивают устойчивость велосипеда.
Простейший вариант исполнения изобретения показан на чертеже. Сиденье 1 закреплено на раме 2, имеющей педально-цепной привод на переднее колесо 3. В задней части рамы смонтирована поворотная вилка 4, опирающаяся на заднее колесо 5, к которому прижат ролик 6, сидящий на одном валу с маховиком 7. К вилке 4 прикреплен руль 8.
Противоположное заднему колесу 5 более быстрое вращение маховика 7 гарантирует гироскопическую устойчивость предлагаемого велосипеда.
По приведенной схеме был изготовлен экспериментальный велосипед с соотношением диаметра колеса 5 и ролика 6 как 3:1. Испытания показали феноменальную устойчивость, характерную для классического велосипеда с большими колесами. Кроме того, маховик создает значительную инерционность движения, что увеличивает комфортность поездки, поскольку избавляет велосипедиста от необходимости практически непрерывно крутить педали (порок всех складных велосипедов с маленькими колесами). Опора руками на расположенный чуть сзади руль гарантирует позу, максимально удобную для вращения педалей, вынесенных вперед по сравнению с классической компоновкой. В отличие от обычных велосипедов здесь оправдана установка поддерживающей спинки.
Технический результат изобретения заключается в повышенной устойчивости при движении, снижении габаритов и возможности опоры на ноги во время остановок.
Источники информации
1. Патент Германии №39325 от 22.06.1886.
2. Патент США №86235 от 26.01.1869.
3. СОВРЕМЕННЫЙ ВЕЛОСИПЕД (под редакцией И. Гуревича, А. Вишневского, Ю. Разина). СПб.: «Игра света», 2009.
4. Европейский патент №0945334 от 25.03.1998.