СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИИ ГОНОЧНОГО ВЕЛОСИПЕДА

4.1. Пути совершенствования гоночного велосипеда

Современным велостроение целесообразно считать с ян­варя 1984 г. — с момента установления мирового рекорда в часовой гонке итальянцем Ф. Мозером, так как именно в этой гонке мировой велоспорт получил ряд принци­пиально новых конструкторских решений, обеспечивших достижение выдающихся спортивных результатов.

Какоры же современные тенденции развития мирового вел остр оен и я?

Прежде всего следует отметить общее мнение специа­листов о том, что важнейшим фактором в энергетическом балансе привода гоночного велосипеда является аэро­динамика системы гонщик — велосипед. Так, на пре­одоление аэродинамических сил сопротивления расхо­дуется от 70 до 85 % общей полезной мощности, разви­ваемой гонщиком. Введенные ранее УСИ жесткие ограни­чения на возможность использования аэродинамических систем оказались искусно обойденными с помощью удач­ных конструкторских решений, среди которых в первую очередь следует назвать дисковые колеса. Вслед за этим успехом последовали серии конструкторских разработок по совершенствованию аэродинамики всех узлов вело­сипеда: начиная с рамы, руля, педалей, кривошипов, тормозов и кончая одеждой и такими атрибутами гон­щика, как велошлем, бачок, велотуфли. Аэродинамиче­ские исследования как отдельных частей и узлов вело­сипеда, так и всей системы гонщик—велосипед позволили наметить научно обоснованные пути повышения аэродина­мического качества велосипеда, о чем свидетельствуют современные модели гоночных велосипедов, представлен­ные многочисленными велосипедными фирмами на круп­нейших международных соревнованиях.

Второй тенденцией современного развития гоночного велосипеда является дальнейшее уменьшение его массы. Так, масса гоночного велосипеда с 13—15 кг в 1960-х гг. снизилась до 8—10 кг и менее в 1980-х гг. за счет умень­шения плотности применяемых материалов (легкие сплавы на основе алюминия, титана и магния, пластики на основе угольных и других сверхвысокомодульных волокон), повышения прочностных характеристик при­меняемых стальных сплавов и в связи с этим утонения стенок труб рамы, использования профиля переменного сечения (рационального с точки зрения аэродинамики и прочности), максимального облегчения путем высверли­вания отверстий в малонагруженных деталях, сокраще­ния числа механических узлов (например, замена роли­ков суппера на шарикоподшипниках на ролики из фторо­пласта на основе подшипника скольжения), снижения числа спиц в колесах (с традиционного 36 до минималь­ного 24—28), выполнения радиального бескрестового набора передних колес, попытки использования стандарт­ных подшипников качения вместо традиционных металло­емких насыпных подшипников, изменения общей гео­метрии рамы и уменьшения ее металлоемкости, умень­шения диаметра колес и в первую очередь передних [с традиционного диаметра 0,685 м (27 дюймов) до 0,609 м (24 дюйма)), сокращения числа и уменьшения размеров крепежных деталей.

Третьей тенденцией является совершенствование меха­нических характеристик отдельных узлов и всего вело­сипеда в целом. В первую очередь необходимо отметить увеличение числа звездочек на трещотках заднего колеса с традиционных пяти до шести-семи, а также, как уже отмечалось, переход на более точные и надежные стан­дартные подшипники качения и радиальный набор спиц передних колес, в которых практически существуют только радиальные нагрузки.

Исследования системы гонщик—велосипед как много­массовой динамической механической системы позволили установить, что эта система весьма чувствительна к воз­мущающим воздействиям как со стороны гонщика, при­водящего в движение велосипед, так и со стороны дорож­ного покрытия. Стало очевидным, что рама, колеса, одно — трубки и привод по своим механическим характеристикам должны подбираться для каждого конкретного гонщика в зависимости от его антропометрических параметров, массы, качества педалирования, вида предстоящих гонок, дорожного покрытия и рельефа местности. Все это в боль­шой степени пока еще является задачей будущего, но компьютерное обеспечение выбора механических пара­метров велосипеда является посильной задачей заро­ждающейся науки о велосипеде.

Четвертая тенденция — улучшение эргономического обеспечения системы гонщик—велосипед, т. е. оптимиза­ция условий для выполнения основного функциональ­ного движения — педалирования на уровне достижения рекордного спортивно-технического результата и обеспе­чение гонщика комфортабельным велосипедом. Новая геометрия рам, новые конструкции седел и рулей, системы тормозов и переключения передач в едином комплексе ►обеспечивают гонщику максимальные удобства в условиях кратковременных и длительных гонок.

Пятой тенденцией современного развития мирового велостроения является совершенствование технологии из­готовления отдельных деталей, узлов и гоночного велоси­педа в целом. Современная технология позволила создать дисковые колеса, получить тонкостенные трубы высокого
качества (с аэродинамическим профилем переменного сечения), надежные стыковые соединения труб, тонко­стенное лі/гье. Созданы предпосылки для организации техноюгических процессов изготовления и сборки вело­сипедов на самом высоком современном уровне.

динамическими качествами и показателями надежности. На рис. 4.1 даны сравнительные характеристики некото­рых видов конструкционных материалов, применяемых в современном велостроении. Анализируя эти данные, можно сделать вывод, что такие традиционные для вело­строения материалы, как сталь, алюминий и титан, су­щественно уступают новым композиционным материалам (углепластикам различных модификаций) по относитель­ным показателям: отношениям модуля упругости к плот­ности Е/р и предела прочности к плотности апч/р. Угле­пластик при одних и тех же массах конструкции имеет значительно более высокие удельные прочностные пока­затели, что позволяет создавать самые рациональные аэродинамические конструкторские формы при одновре­менном снижении общей массы велосипеда и обеспечении необходимой жесткости и динамического качества его конструкции.

В последнее десятилетие наметилось мощное конструк­торско-технологическое наступление по пути практиче­ской реализации идеи «изобретения велосипеда». Позна­комимся с отдельными, наиболее яркими техническими решениями, которые предложены различными велосипед­ными фирмами и которые уже взяты на вооружение ведущими гонщиками мира.