|
Быстрые темпы развития общественного и индивидуального транспорта наряду с высокими темпами гражданского и промышленного строительства в СССР начинают создавать сложную и трудноразрешимую экономическую и транспортную проблему, являющуюся неизбежным следствием современного технического прогресса. Важное и значительное место в этих проблемах занимает индивидуальный транспорт, работа и развитие которого тесно взаимосвязаны с общественным.
Опыт отдельных стран мира и прежде всего таких, как Вьетнам, Индия, Япония — на востоке, Швеция, Дания, Голландия — на западе, а также прибалтийских республик на территории СССР, показывает, что широкое использование индивидуальных транспортных средств на базе велосипеда и ему подобных конструкций в значительной степени способствует решению транспортных проблем города. В широком использовании этих средств передвижения можно выделить три положительных аспекта, не вызывающих сомнений: экономичность, оздоровительная тренировка и экологическая безопасность. Есть в этих транспортных средствах и затруднения, позволяющие скептикам сомневаться в их массовом распространении во всех районах нашей страны: это отсутствие специальных дорог, мест хранения и, конечно, самих транспортных средств в требуемом ассортименте и количестве. Но эти сомнения являются, очевидно, проблемами роста и развития, они несомненно разрешимы в недалеком будущем.
В последнее десятилетие веломобиль привлекает внимание изобретателей, конструкторов и энтузиастов мускульных средств передвижения тем, что он является весьма эффективной комбинацией преимуществ велосипеда и автомобиля при условии использования современных достижений в области биомеханики, аэродинамики, технологии. Этот экипаж — достаточно скоростное и комфортабельное транспортное средство, устойчивое и безопасное на ходу, не требующее специальной и длительной подготовки водителя. Веломобиль — это не предмет роскоши, а самое обыкновенное и весьма эффективное средство передвижения, доставляющее при этом необычайно приятные эмоции.
Лауреат Ленинской премии мира О. Нимейер, построивший один из самых современных автомобильных городов — столицу Бразилии, теперь уверен, что «весь автотранспорт будет оставаться на стоянках за чертой города». («Город 2000 года». — Курьер ЮНЕСКО, апрель, 1985). По нашему мнению, место автотранспорта способны занять веломобили, коренным образом меняющие внешний вид улиц. В среде нового города, максимально приближенного к природе, человек на «мускульном экипаже» может получить такие же транспортные характеристики (скорость, минимальный расход энергии), какими обладают поражающие нас легкостью движения дельфины.
Эти идеи воодушевляли автора, и десятилетняя работа над созданием веломобилей была не только напряженной, но и радостной. В конечном итоге, веломобиль — достаточно простая машина. Однако для того чтобы он мог показать свои преимущества перед велосипедом и автомобилем, прошедшими долгий путь развития, необходимо применять самые передовые научно-технические достижения. Например, требования к минимальной массе здесь так же жестки, как в космических аппаратах. Требуются конструкторские и дизайнерские решения высокого класса, а они находятся не сразу.
ПРЕДИСЛОВИЕ
С 1975 г. автор со своими коллегами создал 12 экипажей, среди них первые в стране спортивные веломобили. Автор был одним из инициаторов традиционного веломобильного конкурса в г. Шяуляе. Любители-конструкторы страны пока
за ли здесь интересные практические решения. Лучшие веломобили этого конкурса получили признание в Международном спортивном центре XII Всемирного фестиваля молодежи и студентов в Москве. Эти десять машин не предназначены для рекордных скоростей, зато их отличает относительная нетребовательность к дороге, маневренность, устойчивость, удобства при длительных туристских путешествиях.
В 1979 г. на литовском языке издана небольшая книга «Веломобили» [55]. Рецензии и отклики [8, 9, 18, 30, 56, 64] подтвердили актуальность более обстоятельной работы, которая могла бы служить хоть каким-то руководством при создании этого действительно современного транспортного средства.
Автор благодарит студентов Вильнюсского инженерно-строительно!) института, руками которых изготовлены первые восемь веломобилей, и особенно — Б. Варно. Соавторами описываемых экипажей были канд. техн. наук А. Рамонис, В. Рузгис, И. Пилипонис, А. Ремейка, молодежный коллектив Пренайского экспериментального завода спортивной авиации. Дизайнерское оформление веломобилей представили К. Свидянис, А. Бельскис, студенты Вильнюсского" художественного института. В книге использованы новые работы по развитию велотранспорт- ной системы д-ра техн. наук В. Шештокаса, д-ра техн. наук А. Нарбута, канд. техн. наук М. Буринскене, К. Заляцкаса, обзоры веломобильных конструкций В. Ульяновского, С. Грачева.
Автор также благодарит всех многочисленных сторонников веломобильного транспорта — советских и зарубежных, приславших свои идеи и замечания.
Эта книга — первая на русском языке о веломобилях. Автор приносит свои извинения за возможные недостатки и будет считать их критику вполне справедливой.
Все замечания и предложения по книге можно присылать по адресу: 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10, ЛО издательства «Машиностроение».
КЛАССИФИКАЦИЯ
СРЕДСТВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Самые древние транспортные средства приводились в движение только мускульной энергией людей и животных. Появление современных дорог и совершенствование са- -мих транспортных средств позволяет резко сократить потребляемую ими энергию на выполнение той же работы, т. е. повысить КПД средства. Мускульный транспорт не исчезает, наоборот, и по сей день это важный способ передвижения, а число мускульных транспортных средств все возрастает. Сейчас велосипедов в мире больше, чем легковых автомобилей.
Мускульные транспортные средства попытаемся классифицировать прежде всего по виду среды, в которой они передвигаются:
На суше
Простейшие устройстве
(конькн, лыжи, роллеры) Велосипед Веломобиль Рельсоаый мобиль (дрезина) Монорсльсовый мобиль
Канатный «мост» Лифт
Грузовая тележка Столболаз
В космосе
Луноход
Тросовый
механизм
для выхода
космос
Тренажеры
Кинетическая мебель
В яолдухе
В поде
Простейшие устройства
(лодки, байдарки, шаговые лыжи) Академическая лодка
Водяной велосипед
Подводный велосипед
Дирижабль Аппарат на воздушной подушке Экранолет Велопланер Махолет Вертолет
КЛАССИФИКАЦИЯ БИОТРАНСПОРТА
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЛОМОБИЛЕЙ
СУБЪЕКТИВНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ ПРИ ЕЗДЕ НА ВЕЛОМОБИЛЕ
ШЯУЛЯЙ — ГОРОД ВЕЛОМОБИЛИСТОВ
КЛАССИФИКАЦИЯ БИОТРАНСПОРТА
Для удобства транспортное средство, приводимое в движение мускульной энергией человека, назовем «мобиль», в переводе с латинского «движущийся». В отличие от «автомобиля» — «самодвижущегося» мобиль надо приводить в движение. Если мобиль предназначен для скоростного движения по дороге и приводится в движение посредством приемов педалирования, такой мобиль называется веломобилем. Это название происходит от латинских слов velox — скорость и mobilis — движущийся. В США, Англии и ряде других стран эти экипажи получили название Human Povered Vehicle (сокращенно HPV) — экипажи, приводимые в движение человеком.
Примечание. Возможны мобнли, используемые а нескольких средах, — амфибии.
С простейшими колесными устройствами мы все знакомы. Это роликовые коньки, лыжи, роллеры (самокаты) на двух колесах. Почти все они применяются для развлечения и спорта, но могут использоваться и для транспортных целей. Хотя эти механизмы очень просты, можно ожидать появления еще многих новых, более совершенных. Скажем, простейший роллер с приводом от качающегося вперед-назад руля позволяет передвигаться с комфортабельным и эффективным движением, напоминающим академическую греблю.
По дорогам всей планеты передвигаются сотни миллионов велосипедов, в некоторых городах —
это /главный вид пассажирского транспорта. Например, в гг. Пекине и Шанхае утром на улицы выезжает до миллиона велосипедистов. Однако велосипеды в значительной мере могут быть заменены более быстрыми и комфортабельными веломобилями.
При движении колесного экипажа по рельсам коэффициент трения может быть примерно в два раза меньше, чем при движении по асфальту. Дрезины с ручным приводом развивают скорость более 40 км/ч. По рельсам с успехом может двигаться и обычный приспособленный для этих целей велосипед (рис. 1.1). Возможно, именно на рельсах доступны максимальные скорости движения мускульных экипажей. Монорельсовый вариант пути — еще один шаг для достижения повышенных скоростей движения.
Для обслуживания линий электропередач уже использованы своеобразные велосипеды, катящиеся по проводам. По канатной дороге мобили могут быстро преодолевать реки или другие препятствия. Пропускная способность такого «моста» невелика, но стоимость и затраты времени на его сооружение незначительны. Канатная дорога является хорошим примером практической реализации этой идеи.
Лестница — устройство с чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия. При спуске мы теряем накопленную потенциальную энергию. Можно предложить простейший лифт, в котором эта энергия не теряется. Тогда при помощи .только мускульной энергии можно подниматься с быстротой скоростного лифта. Мобиль-лифт рационален при обслуживании обзорных вышек, кранов, а также на кораблях. Применение таких простейших лифтов, не требующих ни электроэнергии, ни сложной автоматики, может оказаться рациональным в жилых домах. Для монтажа и обслуживания линий электропередач успешно используется столболаз Каунасского политехнического института — своеобразный велосипед, охватывающий столб своими резиновыми колесами и быстро поднимающийся вверх (рис. 1. 2). Советская лицензия на этот механизм передана в ГДР.
К своеобразным мобилям можно отнести и грузовые тележки, приводимые в движение мускульными усилиями. При допускаемом нормами наибольшем усилии в 500 Н и коэффициенте трения 0,01 рабочий может передвигать тележку с грузом массой в 5 т. Для движения груза массой в 1 т со скоростью пешехода (1 м/с) достаточно мощности 0,1 кВт. Производственные нормативы разрешают использовать человека в работе с такой мощностью около 8 ч.
Академические лодки весьма популярны благодаря своим скоростным качествам, возможности активного отдыха и занятиям спортом. Движения гребцов пластичны и эффективны благодаря включению в работу почти всех групп мышц тела гребца. Движение приемами академической гребли дает эффективное использование энергетических возможностей мышечной системы человека, что и требуется для привода веломобиля.
Человек теперь вышел в среду с минимальным сопротивлением движению — в космос. Будут ли использоваться мобили непосредственно в космосе, покажет будущее, но в воздухе уже успешно летали велопланеры. Так, воздухоплаватель Аллен на вело плане ре «Альбатрос» конструкции Маккриди совершил в 1979 г. перелет через пролив Ла-Манш. Размах крыльев его планера составил 30 м при массе 29 кг.
Имеются проекты использования веломобиля в космических далях. Например, в Массачусетсом технологическом институте разработан проект двухместного вело- лунохода. Расчетная скорость этого аппарата около 30 км/ч. Велотре- нажеры, поднятые на космические орбиты, сообщают космонавтам заряд бодрости и физической активности.
Вернемся к земным проблемам практического использования старого принципа велосипеда в моби- лях индивидуального, коллективного и грузового транспорта.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ
Мобили применяются для увеличения скорости передвижения человека, экономии энергии, повышения грузоподъемности, а также для создания комфортабельных условий человеку в процессе этого передвижения. Мощность привода на мобиле ограничена человеческими возможностями. Тренированный спортсмен в короткие интервалы времени способен развить мгновенную мощность до 1 кВт, а в условиях длительной работы мощность от 0,1 до 0,2 кВт является вполне доступной физически здоровому человеку. ,
Скорость движения мобиля определяется, в первую очередь, его назначением и условиями эксплуатации, а мощность привода — суммарным сопротивлением внешних и внутренних сил, препятствующих достижению желаемых скоростей движения. Целесообразно сравнить и дать оценку эффективности применения мобилей из разных областей. Сравнение произведем с лучшими результатами бега человека — спортсмена на классическую стометровую дистанцию. Средняя скорость бега на эту дистанцию с результатом 10 с составляет 36 км/ч, хотя мгновенная скорость на отдельных участках дистанции превышала 43 км/ч. Именно среднюю максимальную скорость возьмем за основу для ориентировочных оценок потенциальных возможностей мобилей различного назначения (табл. 1.1).
Как видим из этих данных, мобили могут дать значительный выигрыш в скорости и резко снизить количество энергии, необходимой на преодоление одного и того же расстояния. Велосипед отнюдь не обладает наилучшими характеристиками.
Таблица 1.1. Ориентировочные характеристики мобилей
Как видно, при езде на современном велосипеде используется приблизительно в 5 раз меньше энергии, чем при ходьбе. На перевозку полезного груза велосипед потребляет примерно в 50 раз меньше энергии, чем легковой автомобиль, так как масса перевозимого груза на легковом автомобиле составляет лишь около 0,1 массы автомобиля.
Обратим внимание на веломобили. Они позволяют получить выигрыш в скорости, по сравнению с велосипедом, в 1,4 раза, а выигрыш в энергозатратах при умеренных скоростях движения (20 — 25 км/ч) примерно в 2 раза. В чем же причина такого эффекта? Прежде всего в значительно более высоком аэродинамическом качестве веломобиля, хорошей устойчивости движения, не требующей дополнительных затрат энергии на сохранение равновесия, а также в более удобном положении тела веломоби- листд, способствующем более эффективному приложению усилий. Опытные данные показывают, что при движении по автомобильным дорогам веломобиль энергетически является наиболее экономичным транспортным средством.
КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЛОМОБИЛЕЙ
Веломобиль — мускульный экипаж, предназначенный для дорог, как правило, с гладким покрытием, отличающийся лучшей обтекаемостью, возможностью защиты от непогоды, удобством посадки. Приведем также определение веломобиля, данное проф. А. -Нарбутом [30]. Основными признаками, отличающими веломобиль от велосипеда, он предлагает считать: 1) наличие кузова или его части (например, днища или крыши); 2) сидение, похожее на сидение автомобиля, но не седло; 3) наличие не менее трех, не расположенных в одну линию колес. Двух любых из трех указанных признаков достаточно, чтобы экипаж считался веломобилем, а не велосипедом.
Большое разнообразие возможных веломобилей удобно классифицировать по назначению (табл. 1.2). Здесь насчитывается примерно два десятка основных типов веломобилей. Различных модификаций при развитии этого вида транспорта моя(ет быть, видимо, более сотни.
Транспортные веломобили. Класс транспортных веломобилей включает экипажи, предназначенные для разъездов и перевозки малогабаритных и незначительных по массе грузов по городу, населенным пунктам или между ними. Основу этого класса, несомненно, составит веломобиль индивидуального пользования, оснащенный небольшим багажником или прицепом. Поездки на работу и обратно, в магазины и на рынок, тренировочно-оздоровительные поездки и просто коллективные выезды — вот основные возможности и сферы применения этого вида транспорта.
Многие интересуются перспективами использования веломЬби- лей в качестве пассажирского транспорта коллективного пользования. Здесь разговор может идти о велобусе — многоместном экипаже, рассчитанным на одновременную поездку 5 — 10, а возможно и более человек.
Таблица 1.2. Классификация веломобилей
Характеристика
Веломобили
Транспортные
Туристские
Спортивные
Специальные
Область применения
Для города » села
Для туризма » отдыха
Для шоссе » трека
Для производственных нужд Для специального применения
Назиачеине
Индивидуального пользования
Коллективного пользования
Одноместные Двухместные
Многоместные (велобусы)
Комбинированные (парусные эле ктро-мотовеломобили)
Рекордные Соревновательные
Особые (велоралли, велобагги, аелокартинги)
Грузовые Пассажирские
Почтовые
Лечебные (тренажеры) Развлекательные
Представим себе небольшой коллектив энтузиастов — любителей веломобилестроения, работающих в нескольких километрах от своих домов на одном предприятии, построивших на коллективных условиях велобус, знающих цену личного времени и коллективного труда. Такой коллектив из высококвалифицированных в различных областях техники и знаний специалистов может быть организован в любой сельской местности, городах-спутниках, пригородах крупных городов. Совместная поездка на велобусе на работу и обратно — прекрасное средство сплочения коллектива и оздоровительное мероприятие. Все же велобус надо причислить к туристским экипажам, предназначенным больше для отдыха.
Туристские веломобили. Класс туристских веломобилей значительно шире и многочисленнее. Это объясняется их использованием для целей туризма и отдыха. Туристский вариант веломобиля для однодневных и многодневных поездок оснащен специальными багажниками; он может иметь прицеп, многочисленные приспособления, предназначенные для крепления инструмента, запасных частей и шин. Особое место в этом классе занимают семейный вариант веломобиля, рассчитанный на двух взрослых человек и малолетнего ребенка, и компактные разборные модульные и складные веломобили (рис. 1.3), амфибии, позволяющие совершать и водные путешествия.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
