Иметь велосипед – хорошо, а лежать в тени под деревом – лучше! Народная велотуристская мудрость
Даже если Вы ездите на велосипеде всю жизнь, Вы, возможно, нуждаетесь в некотором пересмотре ставших для Вас привычными взглядов на велосипед и его обслуживание. Дело в том, что ведется постоянная работа по совершенствованию конструкции велосипедов, применяются новые материалы и технологии для изготовления узлов и агрегатов. Двухколесные машины нового поколения претерпели весьма значительные изменения по сравнению с велосипедами более ранних лет. Сегодня уже никого не удивить бортовым электронным компьютером, гидравлическими тормозами, амортизаторами, композитными рамами и колесами. Для изготовления этих узлов и агрегатов используются сложные технологические процессы и, соответственно, нужны новые знания и взгляды на современный велосипед.
На чем поехать в велопоход?
В принципе, можно ехать на любом велосипеде, который есть у Вас под рукой. Во времена «железного занавеса» велотуристы пересекали нашу страну от Владивостока до Москвы на обыкновенных дорожных «Украинах», а в Белоруссии был велоклуб, члены которого путешествовали исключительно на складных велосипедах, а поклажу возили за спиной в рюкзаках типа «Ермак». И народ особо не мучился в выборе велосипеда. Просто садились и ехали. Конечно, ехать на велосипеде с рюкзаком за плечами удовольствие сомнительное, да и сам складной велосипед с 20-дюймовыми колесами весьма своеобразный вид транспорта с крайне ограниченными возможностями. Но молодость и страстное желание путешествовать брали свое, и мы видели ребят на «Салютах» и «Аистах» даже в районе озера Байкал.
В 70-80-е годы прошлого века люди, серьезно занимавшиеся велотуризмом, ездили на двух типах велосипедов. Это легкодорожный «Спорт» («Спутник», «Турист») и спортивный «Старт-Шоссе». Если первый тип в серийном исполнении более или менее пригоден для дальнего похода, то велосипед «Старт-Шоссе» подвергался серьезным переделкам: менялись ведущие и ведомые звезды, клеились двойные однотрубки, переспицовывались колеса на легкодорожные обода с покрышками. Почему было много приверженцев сугубо шоссейного велосипеда «Старт-шоссе»? Дело в том, что у него была достаточно легкая и прочная рама из хромомолибденовой стали и двойные алюминиевые ободья. Конечно, надо признать, что надежность даже двойных однотрубок была невысока, но в целом получался относительно легкий (11-12 кг) и прочный велосипед, отдаленно напоминавший современный «гибрид». Высокая прочность рам «Старт-Шоссе» позволила не одному поколению велотуристов объездить весь бывший СССР. Однако велосипеды типа «Спорт» («Спутник», «Турист») при меньших прочностных характеристиках оставались самыми распространенными велосипедами среди велотуристов нашей необъятной страны. Его легче было приобрести, стоил он дешевле, чем «Старт-Шоссе», покрышки и камеры также были дешевле, чем однотрубки. И главное: у этих велосипедов были более широкие грязевые просветы рамы, что позволяло устанавливать на них высокопрофильные покрышки от обычного «дорожника». Высокопрофильная резина позволяла компенсировать недостаточную прочность легкодорожного обода (делался он из алюминиевого сплава АМГ), который, впрочем, в случае деформации в походе легко восстанавливался с помощью колена, топтания ногами и ударами о ближайшее дерево.
Попробуем рассмотреть, какие же типы велосипедов, пригодных в той или иной мере для велопоходов, присутствуют на нашем рынке сегодня, и как они устроены.
Дорожный велосипед
Дорожный велосипед «классической» компоновки – это закрытая или открытая (женская) рама, колеса диаметром 28 дюймов. Велосипед имеет грязезащитные щитки, прочный багажник, цепь, закрытую специальным кожухом, большинство моделей имеют фары и динамо-генератор. В таком виде эти велосипеды известны человечеству с 1868 года. Посадка на такой машине предполагает прямое положение спины и в принципе не является идеальной. Дорожный велосипед не предназначен для длительных поездок. Как правило, он имеет одну передачу. Однако, начиная с 1935 года и по сей день эти велосипеды стали оснащать 3х-4х-7ми-8ми скоростными планетарными втулками (механизм переключения находится внутри задней втулки), что существенно расширяет их область применения. Вес велосипедов данного класса 15-18 кг.
«Гибрид» (Hybrid)
«Гибрид» - это велосипед с колесами 28 дюймов (622 х 32; 37; 40) с более прочной, чем у дорожного велосипеда, рамой, с уменьшенным провисом каретки, имеющий передний и задний переключатель скоростей, ободные тормоза на оба колеса. Комплектуется передней короткоходной амортизационной вилкой. Встречаются модели даже с амортизацией заднего колеса. На многих моделях имеется гоночный руль (баранка). Как правило (но не всегда) имеется багажник, в том числе и передний, грязевые щитки и другие аксессуары. Очень часто рамы гибридов изготавливаются из легированных хромомолибденовых сталей и алюминиевых сплавов, реже из титановых. Данный тип велосипедов широко применяется для дальних путешествий. Прочная рама и надежное оборудование позволяет передвигаться по дорогам с разным типом покрытий вплоть до грунтовых, идущих по сильно пересеченной местности. Как правило, гибриды имеют от 18 до 30 скоростей. В последние годы на данном типе велосипедов появились даже дисковые гидравлические тормоза. Вес 12-15 кг.
Гоночный велосипед
За последние 50 лет, компоновка гоночного велосипеда не подверглась большим изменениям. Колеса, как правило, 27 дюймов (кроме специальных машин). Изменениям подверглись отдельные узлы и агрегаты. Как то: система переключения скоростей, тормозная система. Появился непривычный для нас новый тип колес – клинчерные. В этих колесах применяются ультраузкие покрышки и камеры. Данное новшество избавляет потребителя от мучений, связанных с приклеиванием и заменой однотрубок. Переключатели скоростей объединили с тормозными ручками, что позволяет переключать передачи, не отрывая рук от руля. Основное назначение – ездить быстро и далеко. Даже для неподготовленного человека проехать на гоночном велосипеде 100 км не составит труда. Как правило, имеют от 12 до 30 скоростей. В производстве рам широко применяются алюминиевые, титановые сплавы и композиты. Вес 8-13 кг.
Cпорт-гибрид
Следующий тип – спорт-гибрид. Он был создан для тех людей, которым, в первую очередь, были важны хорошие ходовые качества на шоссе. Эта машина представляет собой слегка модифицированный гоночный велосипед с несколько вытянутой и более прочной рамой, с прямым, как у горного велосипеда, рулем, с жесткой передней вилкой. Он имеет более прочные колеса диаметром 28 дюймов с покрышками небольшой толщины. Тормоза клещевые или консольные. По своим характеристикам этот велосипед близок к велосипедам для велокросса, очень популярного в странах Западной Европы. Диапазон передач у него шире, чем у шоссейного, но уже, чем у гибрида. Как правило, имеет приспособления для крепления легких багажников. Основное назначение – быстрая езда по дорогам с твердым покрытием. Широко распространен среди любителей марафонов.
АТВ (All Terrain Bike)
АТВ (All Terrain Bike) - «вседорожный велосипед». Многие путают его с горным велосипедом. Обычно, это недорогой аппарат с компоновкой горного велосипеда, имеющий, заметно скошенную назад верхнюю трубу рамы и переднюю жесткую вилку. Колеса 24-26 дюймов. Резина на колесах – высокопрофильная с «агрессивным» протектором. Как правило, имеют 15-21 скоростей (передач). Выпускаются рамы размером от 11 дюймов. Очень популярны у подростков 13-16 лет. Дальше надо выделить велосипед типа АТВ класса, но с колесами 20-24 дюймов. Это самый маленький велосипед АТВ класса. На велосипедах этого типа можно ездить, начиная с 8-9 летнего возраста. Он также имеет многоскоростную систему, как и взрослый АТВ, которая способствует накоплению начальных навыков механических работ, причем накопление опыта и получение навыков езды и ремонта начинается с первой поездки.
Складные велосипеды
Складные велосипеды – самый распространенный у нас в стране тип велосипеда. Зарубежные фирмы сегодня предлагают хороший выбор складных велосипедов, оснащенных переключателями скоростей, колеса, как правило, от 16 до 26 дюймов. Появились на нашем рынке «рюкзачные» складные велосипеды. Складываются они без всякого инструмента в 3 раза и помещаются в сумку, размером с небольшой портфель. Пригодны для поездок на небольшие расстояния. Как правило, используются автомобилистами.
MTB (горный велосипед)
В начале 70х годов в США в штате Калифорния в области Марин появился совершенно новый тип велосипеда – маунтинбайк, называемый в России «горный велосипед». Это целое семейство велосипедов, предназначенных для езды в горах и особо тяжелых условиях. Их развитие заключалось в доработке уже существовавшего оборудования и в применении к ним конструктивных решений, которые ранее использовались применительно к мотоциклам. Именно так появились ныне стандартные передние амортизационные вилки. Особенностью горных велосипедов является конструкция их рамы, которая имеет специальную геометрию. У рамы отсутствует провис каретки. Что такое провис каретки? Если провести прямую линию через оси втулок, то у обычного велосипеда центр каретки будет ниже этой линии на 50-75 мм. У горного велосипеда центра втулок и каретки находятся на одной линии. Из этого следует, что МТВ имеет увеличенный дорожный просвет или, как говорят автомобилисты – клиренс. Это позволяет при езде по сильно пересеченной местности не задевать ведущими звездочками и шатунами за препятствия. Так же у МТВ достаточно длинная база – расстояние между центрами втулок. Вкупе с продуманным наклоном рулевой колонки и вилки такой велосипед трудно опрокинуть назад или по ходу движения (т.е. через руль вперед или назад на спину). Как правило, МТВ имеет прямой достаточно широкий руль. Хотя сам по себе прямой руль не удобен для длительных поездок, он позволяет более эффективно управлять велосипедом на сильно пересеченной местности и на малых скоростях, а это основное назначение этих велосипедов.
Другой отличительной чертой МТВ является их тормозная система. Консоли тормозных рычагов приварены к раме и вилке. На них непосредственно монтируются тормозные рычаги с тормозными колодками. Их «вывернутая» наружу компоновка обеспечивает достаточно высокие грязевые просветы, позволяя колесу беспрепятственно вращаться в раме и вилке в условиях сильного загрязнения. Специальная конструкция переднего и заднего переключателей с мощными возвратными пружинами и специальная конструкция ведущих и ведомых звездочек вкупе с улучшенными цепями позволяет надежно переключать передачи в условиях сильного загрязнения и высоких нагрузок на узлы велосипеда.
Диаметр колес, обычно, 26 дюймов с прочными ободьями из легких сплавов и высокопрофильными покрышками с агрессивным протектором. Рукоятки переключения скоростей, как правило, находятся прямо на руле. Эти велосипеды не предназначены для достижения высокой скорости движения, основное назначение – это езда в особо тяжелых условиях: по горам, камням, грязи, снегу, песку, то есть там, где «обычный» велосипед не проедет. А столь широкий диапазон передач предназначен для выбора нужной передачи в зависимости от условий езды. Появление горных байков породило новые конструктивные решения узлов и агрегатов, которые нашли применение на всех типах велосипедов. Многие компании, производящие велосипеды, стали интенсивно выпускать специальные компоненты для байков.
О новшествах, появившихся благодаря маунтинбайку хочется поговорить отдельно. И рассмотрим мы их на опыте корпорации SHIMANO.
История корпорации насчитывает более 80 лет. Основанное в 1921 году в Японии Шозабуро Шимано производство велосипедных компонентов смогло развиться до размеров огромной корпорации. Начиная с производства 1-скоростной втулки, уже в 1950 году в продукцию SHIMANO уже входили многоскоростные компоненты и собственной разработки планетарная 3х-скоростная втулка, выпускаемая и по сей день. Стратегически правильная ориентация на разработку компонентов для многоскоростного велосипеда привела к созданию более совершенных систем переключения.
В конце 70-х годов SHIMANO применило концепцию, которая соединила результаты биомеханических исследований и инженерной психологии. Поистине революционным было создание индексной системы переключения скоростей – SIS (Shimano Index System). Внутри переключателя скоростей – шифтера (манетки) установлен храповый механизм, позволяющий манетке двигаться по щелчкам вперед и назад. Это означает, что одно нажатие на рычаг шифтера (манетки) переводит ролики заднего переключателя вместе с цепью в новое положение, точно попадая в плоскость ведомой звездочки. SIS создает точность переключения независимо от опыта велосипедиста. Храповый механизм позволяет переключить 1, 2 и даже 3 передачи сразу.
Помимо шифтеров (манеток) претерпела изменение и конструкция ведомых звездочек. С помощью компьютера удалось рассчитать наиболее выгодные траектории цепи в момент индексного переключения. На звездочках в определенных местах появились различной формы углубления, некоторые зубья изменили свою форму и высоту по отношению к соседним зубьям. Звездочки с помощью меток устанавливаются в строго определенном положении. Расстояние между самими звездочками рассчитано и составляет точного размера постоянную величину. Все это позволяет направить цепь точно на следующую звездочку.
Конструкция заднего переключателя так же отлична от обычного. Планка, на которой закреплены ролики, имеет большую, по сравнению с обычной, длину, позволяя эффективно регулировать провис цепи. В переключателе 2 возвратные пружины, работающие в продольной плоскости велосипеда, позволяющие автоматически регулировать минимальное расстояние между верхним роликом и ведомыми звездочками. Цепь устроена так, что при неизменном шаге цепи (12,5 мм), она имеет возможность большого поперечного изгиба, при этом, не теряя прочности. Все эти новшества позволили быстро и эффективно, даже под нагрузкой, перемещать задний переключатель на выбранную передачу. Гораздо труднее было заставить SIS работать в режиме переднего переключателя. Переднее переключение всегда сопровождалось потерей скорости, потому что для его осуществления требовалось уменьшить давление на педаль, чтобы позволить цепи сойти с предыдущей звездочки.
Чтобы решить эту проблему, SHIMANO разработало новые ведущие звездочки HG. Четыре пары стратегически расположенных шипов на внутренней части верхней звезды подхватывают цепь в специальных «отпускных» точках, определяемых ведущими зубьями на внутренней звездочке, и направляют цепь со средней или маленькой звезды по самой короткой и прямой траектории на следующую звезду. Зубья средней звездочки имеют такую форму, которая определена функцией сбрасывания на маленькую ведущую звездочку (третью) с подхватывающим эффектом большой звездочки. Данная система позволяет быстро и надежно переключить передачу, не уменьшая усилия на педаль и без потерь скорости. Так же данная система уменьшает износ переднего переключателя и ведущих звезд. Сам шифтер (манетка) со встроенным храповым механизмом может быть выполнен по-разному. Существует 3 основных типа шифтеров (манеток). Первый тип – это одинарный шифтер (манетка), закрепленный на руле с помощью хомутика. Шифтер (манетка) имеет возможность двигаться на заданное количество щелчков вперед и назад. Количество щелчков определено количеством задних звездочек. Неудобство этой системы в том, что в момент переключения рука частично отрывается от руля, что не позволяет полностью контролировать управление велосипедом на пересеченной местности. Второй тип – это два рычага-триггера, смонтированных в нижней части тормозной рукоятки. Один рычаг предназначен для нажатия большим пальцем, а другой указательным. Один триггер после нажатия переводит цепь на более высокую звезду, а другой на более низкую. Называется эта система «RAPIDFIRE PLUS». Удобство в том, что рычаги-триггеры расположены близко к тормозной рукоятке, не мешают тормозить, и позволяют производить переключение, не отрывая рук от руля даже в сложных маневрах на бездорожье. Третий тип – самый распространенный сегодня это система «GRIP SHIFT». Дословно – вращающаяся рукоятка. Половина рукоятки, одетой на руль, устроена таким образом, что она имеет возможность вращаться на заданное количество щелчков вперед и назад. Устройство ее аналогично храповому механизму, но несколько компактнее. Преимущества такие же, что и у 2-го типа, но, в отличие от него, не имеет выступающих рычагов. Однако, данная схема позволяет быстрее и эффективнее переключаться через 2, 3 и более передач за меньший промежуток времени, что важно для спортсменов. Из недостатков следует отметить, что в условиях соревнований, когда руль облеплен грязью, достаточно проблематично переключить «GRIP SHIFT», так как рука скользит по рукоятке.
Если фирма SHIMANO продолжает совершенствовать так называемую классическую систему передач, то на примере немецкой фирмы SACHS хочется рассмотреть вариант нестандартного решения проблем переключения скоростей.
Фирма SACHS разработала так называемую систему 3*7. Суть идеи в том, что многоскоростная трещотка объединена в одно целое с планетарной 3х скоростной втулкой (следует отметить, что планетарная втулка изобретена примерно 130 лет назад). Это позволило совсем отказаться от переднего переключателя и 3х ведущих звездочек, которые заменены одной ведущей звездочкой среднего диаметра. Функцию переднего переключателя выполняет планетарная втулка, на которой закреплен барабан с 7-9 скоростной кассетой. В результате, задний переключатель работает в обычном режиме, а в режиме переднего переключателя смена передачи происходит мгновенно, гораздо быстрее, чем при помощи переднего переключателя, который требует полного оборота педалей и как минимум 1 метра расстояния. Имея 1 ведущую звезду, можно увеличить и срок службы цепи (т.к. уменьшается ее изгиб), укоротить ее длину и уменьшить размер базы заднего переключателя.
Так же фирма SACHS добилась успеха и в разработке улучшенной конструкции цепей. Появившаяся в 1995 году «супер бесшумная цепь» отличается от предыдущих формой головок осей сайлент-блоков. Сама конструкция сайлент-блока тоже изменилась и позволила цепи иметь больший поперечный изгиб, что важно при работе на 8 и 9 скоростных втулках и самое главное уменьшила ее собственную ширину. Ширина цепи стала 7,05 мм вместо 7,35 мм ранее, что на сегодняшний день позволило изготовить 9 скоростную заднюю втулку. Звенья самой цепи закалены по специальной технологии Delta Hardening, суть которой состоит в насыщении поверхности цепи молекулами нержавеющей стали, что увеличивает ее ресурс. Такая конструкция цепи применяется всеми производителями по сей день.
Далее рассмотрим, каким качественным изменениям подверглись колеса. В первую очередь рассмотрим втулки колес. Если на начальном этапе развития МТВ разницы между шоссейными втулками и втулками для МТВ не было, то в дальнейшем они претерпели качественные изменения. И в первую очередь втулка заднего колеса. В виду зонтовой натяжки спиц заднего колеса, а также увеличения количества звездочек до 7 и более появилась проблема излома задней оси (хотя она была и ранее). Но с увеличением количества звездочек свободный вылет оси с правой стороны втулки увеличился, что привело к увеличению вероятности излома задней оси. Увеличение ее диаметра и применение экзотических сталей эту проблему не решало, так как велосипеды МТВ подвергались гораздо большим нагрузкам, нежели обычные. Корпорация SHIMANO предложила оригинальное решение, которое применяется сегодня практически всеми другими фирмами. Барабан свободного хода (трещотка) надевается на шлицы, изготовленные на правом фланце втулки, и изнутри прикручивается болтом, имеющим внутреннее шестигранное отверстие на 10. Втулка стала представлять собой конструкцию из двух частей, соединенным внутренним пустотелым болтом, через который проходит ось втулки. В крайней правой части барабана трещотки предусмотрена беговая дорожка для шариков самой втулки. Это решение позволило уменьшить вылет оси с правой стороны задней втулки до 6-8 мм, что практически исключает излом оси втулки (у старых втулок вылет достигал 36-38 мм). Такие втулки называются PARALLAX HUB. Ведомые звездочки одеваются на наружные шлицы барабана трещотки, собранные в пакет с помощью 3х винтов или склепанные заклепками и крепятся одной шлицевой наружной гайкой. Так как в системе переключения SIS звездочки должны одеваться в одном и том же положении, то сборки их в пакет (кассету) исключает возможность их неправильной установки на барабан втулки. Так же такая система позволяет быстро менять кассеты (например, с другим набором звездочек). Наружную крепежную гайку всегда достаточно легко можно открутить, так как она не работает на закручивание в процессе езды. Новые втулки принято называть кассетными.
Следующим решением было увеличение диаметра корпуса средней части втулок больше чем в 2 раза. Большой диаметр втулки придает большую жесткость вилкам. То есть уменьшается относительное движение перьев рамы, что улучшает маневренность и управляемость МТВ в тяжелых дорожных условиях. Само колесо с такой втулкой имеет большую жесткость и, соответственно, большую прочность.
Теперь немного об ободах. Если раньше коробчатые обода из алюминиевого сплава были пределом мечтаний и делались с помощью штамповки и горячей деформации, то с появлением новых более прочных сплавов, а так же технологии «выращивания» сложных профилей из этих сплавов, обод стал не только «двойным», но и с внутренними продольными ребрами и стенками. Данная технология позволили сделать обода с двойным и тройным внутренним объемом. Некоторые обода, применяемые для экстремальных видов спорта имеют по пять или даже шесть внутренних продольных полостей. Новая технология «выращивания» позволяет делать прокат любой формы, и добиваться большей жесткости и стабильности обода при различных на него нагрузках. Помимо этого поверхность ободов из алюминиевого сплава стали подвергать термообработке и насыщать молекулами других металлов (например, нитридом титана) с целью увеличения поверхностной твердости более чем в 3 раза без существенного увеличения веса обода. Это очень важно в местах, где работают тормозные колодки. Такой обод протирается значительно медленнее. Также на боковины ободов, по которым работают тормозные колодки, стали напылять тонким, менее 1 мм, слоем керамику, которая увеличивает срок службы боковины обода в 3-4 раза. Из недостатков этого способа упрочнения хотелось бы отметить необходимость применения специальных тормозных колодок. Спицы тоже стали делать из другого материала, как правило, нержавеющей стали (содержание хрома более 18%). Такие спицы значительно дольше служат и имеют большую прочность на разрыв, не подвергаются коррозии.
Применение космических технологий в конструировании велосипеда сегодня позволило сделать колеса из композитных материалов. При сравнительно небольшом весе они обладают лучшей аэродинамикой и очень большим запасом прочности. Когда мы едем на обычном колесе со спицами, то мы преодолеваем значительное сопротивление трения спиц об воздух. Никакие ухищрения в плане уменьшения количества спиц, изменения их профиля (плоские спицы) этой проблемы не решают. Композитные колеса, как правило, имеют 3 - 5 широких спиц аэродинамической формы, что дает серьезное преимущество перед обычным колесом. Таким вот образом из обычного колеса удалось выжать новые возможности.