Педали прогресса

В 1974 году итальянский историк Августо Маринони опубликовал якобы найденный им при исследовании труда Леонардо да Винчи Codex Atlanticus эскиз велосипеда в привычном современному человеку виде. На рисунке были отчетливо изображены звездочка с педалями, расположенная под задним сиденьем, цепь, ведущая к заднему колесу, и высокий руль, управляющий передним колесом. Позднее многочисленные критики этой версии заявили, что аппарат нарисовал не великий Леонардо, а его ученик Джакомо Капротти. А потом и вовсе обвинили Маринони, что он сам в период с 1967 по 1974 годы в приступе ложного патриотизма намалевал в бумагах великого мастера рисунок, похожий на детский.

На фальсификации были пойманы и советские историки, приписавшие создание первого двухколесного железного коня с ведущим передним колесом и педалями вымышленному крепостному мастеру Артамонову. Согласно Большой советской энциклопедии, в 1801 году Ефим Артамонов проехал на своем чуде техники от Перми до Петербурга. Однако более поздние исследования металла, из которого был сделан этот велосипед, до сих пор хранящийся в Историко-краеведческом музее Нижнего Тагила, датировали его 1870-ми годами.

Костотряс

Первую запатентованную конструкцию, которая послужила основой для велосипеда, в том его виде, к которому мы привыкли, представил широкой общественности в 1818 году барон Карл фон Драйз. Деревянная рама с седлом катилась на двух колесах, причем седок не крутил педали, а отталкивался ногами. Передним колесом можно было управлять с помощью руля. Правда, дальше инженерная мысль пошла по тупиковому пути.

В 1850-х немецкий механик Филипп Фишер установил на переднее колесо педали, а затем французы Эрнест Мишо и Пьер Лаллемент решили сделать их как можно больше, чтобы железный конь быстрее бегал. Так появился на свет «костотряс» (boneshaker) – новое опасное развлечение для аристократии Старого и Нового Света. Эта машина ехала довольно быстро, но даже маленький камень на дороге мог привести к падению. Новоявленные велосипедисты чаще всего вылетали через руль головой вперед, а высота переднего колеса у некоторых костотрясов достигала почти 2 метров. Число пострадавших было очень велико. При этом костотряс стоил весьма дорого. Так, в США за него просили порядка 150 долларов при среднем ежегодном доходе населения около 450 долларов.

Борясь с травматизмом, механики уменьшали размер переднего колеса, а потерю скорости компенсировали, соединяя педали с передним колесом через механические редукторы. Однако управлять таким снарядом было все равно крайне неудобно.

Революцию в велосипедостроении совершил англичанин Джон Старли, начавший в 1885 году под маркой Rover Safety Bicycle промышленное производство первого так называемого безопасного велосипеда с цепным приводом на заднее колесо и рамой из двух треугольников. Принципиальная конструкция Старли оказалась настолько гениальной, что используется до сих пор.

Двигатель развития

Изобретение безопасного велосипеда послужило мощным толчком росту популярности «двухколесных коней» и развитию велоиндустрии. В конце XIX столетия доработкой и производством велосипедов занимались лучшие механики своего времени. Шарикоподшипники, цепная передача, надувные шины, колеса со спицами были изобретены и доведены до высокого уровня технического совершенства, чтобы сделать езду более комфортной. Показательно, что крупнейший мировой производитель автомобильной резины – французская корпорация Michelin – была основана в 1888 году как компания, специализирующаяся на изготовлении велосипедных покрышек.

По признанию братьев Уилбера и Орвилла Райтов, при разработке первого аэроплана им очень помог опыт совершенствования конструкции велосипеда в ремонтной мастерской, которую они открыли в 1893 году в Дейтоне. Более того, именно велосипедные ноу-хау позволили в очень короткие сроки наладить производство серийных автомобилей после появления надежного двигателя внутреннего сгорания. Неудивительно, что многие автомобильные фирмы создавались первоначально как велосипедные мастерские. Такова, например, The Rover Cycle Company Ltd, со временем превратившаяся, как известно, в международный автоконцерн Rover. С велосипедов начиналась история и британской Morris Motor Company, и чешской Scoda.

Тогда же, на рубеже XIX–XX столетий, были сделаны практически все изобретения, которые до сих пор используются в современном велосипедостроении. В 1898 году на свет появился ножной тормоз, который и сегодня часто применяется на дорожных или детских моделях. В 1890-х годах энтузиасты изготовили первый ручной тормоз и механизм переключения передач. Правда, эти новинки сразу не прижились и были доведены до ума гораздо позднее. Так, первый велосипед с надежным переключением передач начал серийно производиться только после Второй мировой войны компанией Tullio Campagnolo. В 1915 году итальянская Bianchi сконструировала по заказу армейских чиновников велосипед, у которого заднее колесо было подрессорено, а на передней вилке стоял амортизатор. Покрышки для военных были специально сделаны большого диаметра и имели глубокий протектор. Считается, что так на свет появилась первая горная модель.

Обтекай

Экономический подъем, начавшийся на Западе в середине 1950-х и приведший к росту благосостояния населения, позволил спорту и активному образу жизни в целом стать по-настоящему массовыми явлениями. Велосипед оказался как раз кстати. Уже в 1960 году в Северной Америке было продано больше велосипедов, чем автомобилей. Одновременно начал интенсивно развиваться велоспорт, настоящий бум в котором пришелся на 1980-е. Именно тогда этими двухколесными машинами заинтересовались ученые, перед которыми была поставлена новая задача – повысить результаты гонщиков.

О том, что основным препятствием на пути велосипедиста к победе является сопротивление воздуха, было известно еще в конце XIX века. Так, на плакате, изображающем Чарли Мерфи, побивающего в 1899 году рекорд «миля в минуту», видно, что он едет под прикрытием громадного ветрозащитного щита, который перед ним тащит локомотив. Однако до 1980-х годов все, что могли сделать велосипедисты, чтобы понизить свое сопротивление воздуху, – это поставить на машину руль с загнутыми вниз ручками, надеть защитный аэродинамический шлем и побрить ноги. Но вскоре все изменилось.

Три спицы для пяти колец

Первооткрывателем стал профессор Честер Кайл, отвечавший за подготовку сборной США к Олимпийским играм 1984 года в Лос-Анджелесе. Кайл подошел к задаче системно и оптимизировал форму и расположение всех деталей велосипеда, поместив его вместе с гонщиком в аэродинамическую трубу. В результате аппарат был полностью переработан. При этом Кайлу нельзя было отступать от правил Международного союза велосипедистов (UCI), которые не позволяют оборудовать машины любыми деталями, улучшающими их аэродинамику. Из-за этого, например, запрещалось устанавливать на колеса диски – о том, что они уменьшают сопротивление воздуха, было известно уже в 1895 году. Для того чтобы обойти этот запрет, Кайл вытащил из колес спицы и сделал диски конструктивными элементами, необходимыми для езды. На передние колеса ставить диски было опасно, так как при сильных поперечных ветрах велосипедиста буквально сдувало с дороги. Поэтому Кайл решил уменьшить количество спиц в переднем колесе до трех, сконструировав их для прочности достаточно широкими. В результате получившийся Funny Bike привел американскую сборную к олимпийскому золоту.

Вслед за Кайлом в аэродинамических трубах стали готовить свои сборные и другие тренеры, благодаря чему были эффективно модифицированы, например, рамы и покрышки. Кроме этого, в дисциплинах, где влияние UCI не так велико, например, в триатлоне, на гоночные машины стали ставить так называемые аэрорули. С их помощью велосипедист буквально ложится на руль локтями, и это значительно уменьшает его сопротивление. С сопротивлением воздуха позволяет бороться и тактика: все члены команды едут в аэродинамической тени первого велосипедиста. Чем ближе гонщик к своему ведущему товарищу, тем меньшее сопротивление ему приходится преодолевать. На гонках Tour de France, когда колонна велосипедистов проезжает длинные участки с сильными поперечными ветрами, спортсмены выстраиваются по диагонали.

Дело – труба

Одновременно со всевозможными ухищрениями постоянно расширялся круг материалов и технологий, используемых для создания максимально легкой рамы гоночного байка. Одним из последних ноу-хау стали рамы из углепластика, изготовленные по технологии монокок, которая также используется для изготовления кокпитов болидов «Формулы-1».

А вот технологии изготовления рам для гонщиков, катающихся на горных велосипедах, развивались в совершенно другом направлении. Для некоторых видов маунтинбайка, например для даунхила, из-за высоких нагрузок, возникающих на пересеченной местности, вес рамы вторичен и важнее всего ее прочность. Поэтому для ее изготовления используют наиболее прочные современные сплавы, например, магниевые. Здесь же находят применение и тяжелые, но эффективные дисковые и даже барабанные тормоза.

При этом в трековых гонках на велосипеды не ставят ни переключатели скоростей, ни тормозные механизмы. Считается, эти элементы, усложняющие и утяжеляющие машину, в данной дисциплине излишни, а тормозить гонщик в случае необходимости может педалями – они на трековых велосипедах жестко связаны с задним колесом.

Шины без ниппеля

Человечество не скоро слезет с велосипеда. По оценкам экспертов, он сегодня есть у каждого шестого жителя планеты, и в будущем этот показатель сокращаться не будет. Наоборот – двухколесная экологически чистая машина на мускульной тяге становится все популярнее в загазованных автомобилями мегаполисах, а в свете надвигающегося кризиса энергоносителей, может стать популярной и на шоссе. И этому может способствовать дальнейшее совершенствование ее конструкции. Так, скорее всего в ближайшие годы в прошлое уйдет пачкающая и требующая смазки велосипедная цепь. Кроме этого, возрастет максимальное количество скоростей у стандартных переключателей – с 21 до 30, что позволит существенно снизить нагрузку на велосипедиста. Более того, сами переключатели должны стать электронными и работающими в автоматическом режиме. Такие системы уже существует (например, переключатель скоростей Shimano Nexus Auto-D), но они пока стоят очень дорого и не устанавливаются на дешевые серийные модели. Также ведутся работы по созданию легких и жестких сплошных покрышек, которым не будут страшны проколы.

Сегодня существуют и совсем фантастические на первый взгляд проекты: например, торможение колеса с помощью жидкости, которая под действием магнитного поля становится очень вязкой. Скептики сомневаются, что это возможно. Но не стоит забывать, что в начале XX века такой же научной фантастикой казалась и идея полета человека с использованием одной мускульной силы. Однако она реализовалась: в 1977 году американский велогонщик Брайан Ален поднялся в воздух на летательном аппарате, пропеллер которого приводился в движение с помощью педалей, а в 1988 году грек Канеллос Канеллопулос долетел на самолете с педальным приводом из критского Ираклинона до Санторини, преодолев расстояние в 115 километров. Это означает, что и велосипед будущего может быть сколь угодно фантастичен. И это будущее совсем не за горами.