Велосипедът (на френски: vélocipède, на латински: velox – бързи и pes – крака, наричан в България и просто колело) е двуколесно превозно средство, задвижвано от мускулната сила на човека с помощта на педали чрез краката или рядко – чрез ръцете. Макар че най-разпространеният вариант е с две колела, съществуват и велосипеди с едно, три и четири колела.

Човекът, който кара велосипед, се нарича велосипедист или колоездач. Днес по света има над един милиард велосипеда[1], което ги прави най-масово разпространеното транспортно средство. Първите велосипеди виждат бял свят в Европа още през XVIIIXIX век. На външен вид са се различавали от днешните, но като принципно устройство са били същите – рама, свързваща две колела, кормило за управление, седалка и на малко по-късен етап – педали за задвижване. Впоследствие се появяват веригата, спирачките, скоростите и най-различни други подобрения. Съвременните велосипеди могат да бъдат разделени на много групи според различни критерии.[2]

В много градове по света съществуват велосипедни алеи и велосипедни ленти, предназначени само за велосипедисти, които са специално обозначени и обикновено са разположени в най-дясната част на автомобилното платно (при дясноориентирано движение). Напоследък в някои по-големи градове се създават паркинги и спортни площадки за велосипеди.

Първият български велосипед, наречен „паяк“, е конструиран през 1880 г. от Гено Стоянов – Арабаджията, майстор-каруцар от Нова Загора.

Старовремско колело в съвременен вариант

История

Дървена дрезина от 1820 г., прототипът на велосипеда

Сведенията за велосипеди до 1817 г. са съмнителни и в повечето случаи недостоверни. Рисунките на двуколесно превозно средство с кормило и предавка с помощта на верига, приписвани на Леонардо да Винчи или на неговия ученик Джакомо Капроти, по мнението на мнозина са фалшификации.[3]. На витража в черквата „Св. Егидия“ в английското градче Стоук Поджис е изобразена[4] фигура, която изглежда, като че кара колело. Витражът е от XVII век.[5]

Многобройни изобретатели дават своя принос за изработването на първите прототипи на велосипеда, които по онова време се наричат дрезини. Те водят началото си от изобретението на немския професор барон Карл Драйс (Karl Drais, френско произношение: Дрез). Приличат много на днешните велосипеди – имат кормило, но са с дървена рамка и без педали.

Велосипедът е първото механично индивидуално превозно средство. След шевната машина той е вторият технически продукт в серийно производство. За първи път е пуснат през 1817 г. в Манхайм и 1818 г. в Париж.[6]

Синът на Мишо̀ на велосипед, 1868 г.

В началото на 60-те години на XIX век французите Пиер Мишо̀ и Пиер Лалман представят принципно нов дизайн на велосипеда, включващ кривошип и педали на предното колело, което е малко по-голямо от задното. Друг френски изобретател – Дъглас Грасо, не успява със своя прототип няколко години преди Лалман. Следват няколко други изобретатели, които използват задвижване на задното колело. Един от тях е шотландецът Томас МакКал през 1869 г.[7] Основните материали, ползвани за направа на велосипеда по това време, са желязо и дърво. По-късно започват да се използват стоманени тръби за конструкцията и гуми от каучук. Тези велосипеди са трудни за управление поради високата седалка и недоброто разпределение на теглото.

Пиер Лалман със своето изобретение, 1870 г.

По-нататъшните усилия са насочени към подобряване на конструкцията и изключване на неудобствата чрез намаляване на диаметъра на предното колело и слагане на седалката по-назад. Остава обаче проблемът с управлението и въртенето на педалите на предното колело. Джон Кемп Старли, Лоусън и Шерголд решават този проблем, като въвеждат веригата,[8] която съединява кривошипа (вече монтиран шарнирно към рамката) със задното колело. Този вид модели, макар и миниатюрни в сравнение с предишните, имат по-добро разпределение на тежестта, по-ниска и удобна седалка, както и по-добра обща безопасност. Липсата на пневматични гуми и асфалтирани пътища прави возенето все още твърдо и колоезденето – не много привлекателно. Моделът „Роувър“ на Старли от 1885 г. се смята за първия съвременен велосипед. Малко след това е прибавен колът за седалката, което прави дизайна почти идентичен със съвременния.

По-нататъшните подобрения включват преди всичко приспособления, свързани с удобството на колоездача, и водят до разцвета на това превозно средство. Поради тази причина 90-те години на XIX век са наречени „Златната епоха на велосипеда“. Тогава се появяват и първите алуминиеви велосипеди. През 1888 г. Джон Бойд Дънлоп въвежда първата пневматична гума, която скоро след това става универсален стандарт. Първият лигерад (колело, което може да се кара в легнало положение) излиза на пазара през 1895 г. Следва муфата със свободно движение, която предотвратява връщането на движение към задвижващата част. Тя позволява на колоездача да се придвижва по инерция, без да върти педалите и без да вдига крака от тях (педалите спират да се въртят благодарение на муфата). Това изобретение води до друго – спирачките, наричани често разговорно „торпедо“ или „контра“, които действат при въртене на педалите в обратна посока. През 1905 г. са измислени и ръчните спирачки. В началото на XX век колоезденето става масово, както за удоволствие, така и за работа и състезания. Броят на колоездачните клубове започва да расте непрекъснато от двете страни на Атлантика. От този период датират първите, макар още много несъвършени, механизми за превключване на скорости. Съвременният превключвател на скорости е изобретен едва през 1950 г. През 70-те години на XX век велосипедите започват да се изработват от титан и карбопластика. През 1983 г. е изобретен компютърът за велосипеди.

Спадът на интереса към колелото започва с изобретяването на автомобила. В САЩ през 40-те години на XX век колелото се смята за детска играчка. Интересът към велосипеда се възобновява отново през 60-те години във връзка с екологичните движения и засилването на желанието за здравословен живот. Преди изобретяването на автомобила през XIX век много от пътищата са подобрени благодарение на широката употреба и реклама на колелетата.

Устройство и употреба

Устройство

Схема на велосипед

Велосипедът с класическа конструкция се състои от рама (рамка), към която е закрепена шарнирно вилката с кормилото и предното колело, задно колело, седло, педали, верига и спирачки. Допълнително колелото може да има амортисьори, багажник, фар, звукови сигнали и други.

Употреба

 

Пощенските служби на много страни използват велосипеди от края на XIX век. Така например пощенската система във Великобритания, където този вид велосипеди са 37 000, ги използва от 1880-те години. В Германия те са 27 500, а в Унгария – 10 500.

Също така полицаите на много страни използват велосипеди за патрулиране из улици и паркове, особено в селските райони. Подобно на пощенските, те се появяват в края на XIX век. За пример, английското графство Кент закупува 20 велосипеда през 1896 г., а през 1904 г. те вече са 129. Преимуществото на велосипедите е, че не зависят от автомобилните задръствания, могат да се използват в пешеходните зони и незабелязано и безшумно да приближат евентуалния престъпник.

Друга употреба на велосипеда е разнасянето на вестници, която се извършва обикновено от момчета, които нямат още шофьорски книжки. С велосипедите могат да се разнасят и мляко, храна, дрехи. Дори на територията на някои заводи, където разстоянията са големи, работниците се придвижват из тяхната територия с колелета.[13]

Велосипедите се използват и във военното дело. По време на война са използвани за предаване на важни съобщения или за разузнаване. Специалните части патрулират железопътните пътища с помощта на велодрезини. По-късно съюзниците използват при своите операции парашутисти, екипирани със сгъваеми велосипеди. Партизаните много често ползват велосипеди за пренасяне на малки товари.

В цирка се използват триколесни, двуколесни и едноколесни велосипеди, понякога карани от животни като мечки и маймуни. С велосипеди се изпълняват и много акробатически номера.[14].

Велосипедите през XXI век са използвани за спортуване, развлечение и работа. С тях се провеждат много международни състезания. Първите гонки се организират почти веднага след изобретяване на велосипеда. В началото, поради височината им, травмите са често явление. През 1890-те те стават много популярни и се провеждат в продължение на дни. Най-популярният и най-стар международен пробег е 1200-километровият „Париж-Брест-Париж“, проведен за първи път през 1891 г. Най-престижното велосипедно състезание е „Тур дьо Франс“, което се провежда от 1903 г. насам. Тези състезания могат да бъдат индивидуални или отборни. В последните 10 – 20 години започват да се провеждат акробатични състезания с велосипеди BMX, където състезателите показват умението си да владеят велосипеда и в същото време да правят рисковани трикове.

Най-общо употребата на велосипеда може да се обобщи в следните няколко направления:

Видове велосипеди

Планински велосипед

Планинският велосипед е велосипед, предназначен за каране в планини, по черни пътища, стръмни наклони, неравности и други подобни. Става популярен за първи път през 1970-те. Името му е дадено през 1966 г. Има множество предавки и подсилена конструкция. Снабден е с преден (често) и заден (по-рядко) амортисьори, омекотяващи неравностите. Наличието на предавки е задължително, като обикновено са подбрани така, че да позволяват преодоляване на стръмни наклони. Характерни са гумите с дълбок грайфер, осигуряващи добро сцепление, както и солидните спирачки (все по-често дискови). Според съвременните стандарти планинските велосипеди се подразделят на следните видове: XC, FR и DH. Планинските велосипеди се използват предимно за спортуване – изкачване и спускане по черни пътища, планински преходи и др.

Градски велосипед

Градският велосипед, наричан понякога ситибайк или турингбайк (туристически, екскурзионен) е най-широко разпространеният велосипед. Към този тип спадат всички велосипеди, които служат за разходка в парка, пътуване до работата или просто за каране в населено място, с други думи – на неголеми разстояния. Оборудван е с кормило, рамка, седалка и гуми, подходящи за движение по асфалт, често с фар, стоп и багажник. Има ръчни или крачни спирачки, като амортисьорите отсъстват. Предавките не са задължителни, но все по-често присъстват, като разпространение имат вътрешните (вградени в главината).

Този тип велосипеди не са подходящи за спортни цели – те са сравнително тежки, около 14 kg, и имат много по-малка ефективност (или коефициент на полезно действие). Не изискват специални дрехи от колоездача и може да се карат с всекидневните дрехи. Традиционно в Европа рамката на градския велосипед се прави от нисковъглеродна стомана и се боядисва в черно, но съвременните градски велосипеди биват и в много други цветове.

В популярния български филм „Селянинът с колелото“ актьорът Георги Георгиев-Гец кара градски велосипед. Също така през 1997 г. на американския президент Бил Клинтън е направен подарък в Копенхаген – градски велосипед City Bike One.[15]

Шосеен велосипед

Шосейният велосипед, наричан още бегач, е спортен велосипед, използван и предназначен за колоездачни надбягвания (гонки, маратони) или с други думи – за изминаване на големи разстояния извън града по асфалтирани пътища (шосейно колоездене). Той е със специална олекотена конструкция, снабден е с предавки и големи колела (28 – 32″) и развива относително висока скорост. Диаметърът на колелата е 622 mm, а шините са под високо налягане, около 10 атмосфери.

Отличава се от другите велосипеди по формата на кормилото, ръкохватките са изнесени напред, като „рога на овен“, което позволява по-аеродинамична позиция (т.е. движение с по-малко съпротивление от въздуха). Най-леките бегачи тежат само 3,5 kg. Това става постижимо само със съвременните авангардни технологии и използване на материали като алуминий, титан и други. Международният съюз на велосипедистите обаче ограничава масата на 6,8 kg и не разрешава по-леки бегачи да се използват в състезания.

Пистов велосипед

Пистовият велосипед е разновидност на шосейния. Той е със специална конструкция и е предназначен за състезания в зала (закрит или открит колодрум) или друг вид скоростни трасета. Обикновено се произвеждат единични бройки, според размерите и изискванията на даден състезател. Изработват се в аеродинамична форма от свръхлеки материали. Нямат нито спирачки, нито скорости, имат само една предавка, с други думи – движат се на свободен ход (задното колело не може да се върти, ако не се въртят и педалите). Колелото може да се спре само при постепенно забавяне на движението.

BMX

Би Ем Екс или Бе Ем Хикс (от англ. – BMX – Bicycle MotoCross) е велосипед с малки (20″) капли, без скорости, но с широки гуми. Често има приспособления (стъпенки), наречени „пег“ (от англ. ‘peg’ – щифт). Използва се за акробатични изпълнения на равен терен или U-образна рампа, най-вече за наречения freestyle(свободен стил на каране без ограничения) каране, което с една дума означава трикове. Трасето е покрито с пръст. Първият световен шампионат по състезания с BMX се провежда през 1982 г. Включен е като олимпийски спорт през 2008 г.

Чопър

Чопър (или лоурайдър) е велосипед, който е тунингован и модифициран в стил Lowrider. Тези велосипеди имат извита седалка и дълга рамка, формата на която напомня на някои модели на Harley Davidson. Главното му предимство е луксозната изработка и удобството. Хром, кожа или кадифе са материалите, които са характерни за тези уникални велосипеди, създавани доста често по поръчка. С първоначален произход от Калифорния, този вид велосипеди бързо стават популярни по цял свят.

Други видове

Велотакси от 1920-те в Бермуда

  • Товарни велосипеди – служат за пренасяне на различни видове товари, обикновено имат багажник или модифицирано тяло за поставяне на кош.
  • Велотаксита или велорикша – подобни на рикшите, но с тази разлика, че не са теглени от хора, а са карани от велосипедист. Възникват в Япония след появата на обикновените рикши и се разпространяват по цяла Азия. В Европа и Америка се появяват във втората половина на XX век като развлечение за туристите.
  • Лигерад – конструкцията на този велосипед е такава, че позволява на колоездача да е в легнало или полулегнало положение. Може да е три- или двуколесен, като педалите може да са и ръчни, особено за инвалиди, които не могат да използват краката си. Веломобилът е вид лигерад, който има вид на автомобил, закрит е, но има три колела – две отпред и едно отзад, като седалката е не велосипедна, а подобна на тези в колите.
  • Водно колело – използва се за разходки по водна повърхност
  • Едноколесен велосипед – едноколесният велосипед е вид велосипед с едно колело, който изисква умения за каране, защото е изключена употребата на ръцете. При движение с едноколесен велосипед могат да се изпълняват прости и сложни фигури. Възможно е и изпълнението на скокове и различни акробатични номера, поради което се използва предимно в цирка. Основни части на едноколесния велосипед са седалка, вилка, колело и педали. Движението се осъществява чрез въртене напред или назад и запазване на равновесие.
  • Тандем – вид колело, което позволява да бъде карано от повече от един велосипедист, при което велосипедистите сядат един зад друг (не един до друг). Този вид колело има толкова чифта педали, колкото велосипедисти го карат. Те са удобни за слепи хора, водени на кормилото от зрящ човек. Употребяват се също така от родители, които поставят децата отзад, докато се учат да карат.
  • Летящ велосипед – велосипеди с приспособления за летене
  • Електрически велосипед

Физика на велосипеда

Тъй като велосипедът има само две допирни точки със земята, той е изключително нестабилен и пада лесно. За да се избегне това, той трябва да поддържа равновесие, а такова е възможно само докато се движи, т.е. възможно е само динамично равновесие.[16] Велосипедът има способността самостоятелно да съхранява това динамично равновесие. Ако се наклони на една страна (например в завой) при движение, колоездачът се наклонява на същата страна, така че векторната сума от силата на тежестта и центростремителната сила да лежат на линията на опората. Мнението, че основната роля за запазване на равновесието играе жироскопичният момент, е правилно само отчасти.

Велосипедът е най-ефективното транспортно средство с оглед на енергията, т.е. има най-висок КПД.[17] От механична гледна точка, около 99% от енергията, създадена от велосипедиста, се предава на въртеливото движение на колелата. Употребата на скорости и предавки може да намали този процент.[18][19] Средната скорост на велосипедистите е 15 – 25 km/h. Съпротивлението на въздуха, което е пропорционално на квадрата на скоростта, се увеличава с увеличението на скоростта. Тялото на колоездача създава около 75% от цялото съпротивление. Последното може да се намали, ако човек е легнал или полулегнал (какъвто е случаят с лигерада). Съществуват и други начини за намаляване на съпротивлението на въздуха.[20]

 

Comments are closed.