Шоссейный велосипед

Шоссейный велосипед

Шоссе́йный велосипе́д сконструирован для скоростной езды (велогонок, веломарафонов) по дорогам с хорошим асфальтовым покрытием.

Наиболее важными характеристиками шоссейного велосипеда являются малый вес, высокая жёсткость и низкое аэродинамическое сопротивление. Малый вес позволяет делать резкие маневры, облегчает разгон и езду в подъём; высокая жёсткость способствует эффективной передаче энергии от велосипедиста к колёсам; хорошая аэродинамика позволяет длительное время ехать с высокой скоростью.

Самые лёгкие экземпляры весят менее 3,5 кг, что достигается применением передовых технологий и современных материалов, таких, как карбон, алюминий, титан или магний. На данный момент UCI ограничила минимальный вес велосипедов для официальных соревнований 15-ю фунтами (около 6,8 кг).

История

Концепция «шоссейника» зависит не только от доступных материалов и технологий, но и от условий гонок. До появления горных велосипедов в 1980-х гг. официальные соревнования проводили либо на дорогах, либо на велотреках. Если треки всегда держали гладкими и чистыми, то качество дорог значительно менялось. В период до Первой мировой войны, именуемый в истории Тур де Франс героической эпохой, они обычно были грунтовыми, изредка вымощенными булыжником или так называемым макадамом — утрамбованным слоем щебня и гравия, — пыльными либо грязными, с колеями и выбоинами. Асфальт распространился в Европе повсеместно лишь после Второй мировой войны^[1]. Огромные суточные этапы, нередко превышавшие 400 км, могли начинаться и заканчиваться глубокой ночью^[2]. Пионеры велогонок возили с собой сумки с провиантом и инструментом, запасные шины, насосы: на постороннюю помощь рассчитывать не приходилось. Так, Эжен Кристоф (англ.)русск. проиграл Туры 1913, 1919 и 1922 гг., несмотря на отличные исходные позиции, примечательно одинаковым образом — сломав вилку и разыскивая пешком ближайшую кузницу^[3].

Велосипеды тогдашних чемпионов в наши дни отнесли бы скорее к туринговым, чем к шоссейным. Это были массивные, около 14 кг весом конструкции с широкими покрышками, крыльями, маслёнками для смазки педалей, и иногда со специальными мостиками для очистки колёс^[1]. Утяжеление ради надёжности считалось меньшим злом, чем проколы и поломки, при которых гонщик гарантированно и надолго сходил с дистанции. Технологическое состязание происходило скорее в выносливости, чем в эффективности, накатистости, лёгкости или аэродинамике.

Хромирование изобрели в конце 1920-х гг., до этого металлические обода покрывали никелем. Но деревянные обода, как более лёгкие, использовали даже в 1935 г., когда Джузеппе Ольмо (англ.)русск. выиграл на них Джиро д'Италия^[4]. Тормозили о такие обода не резиной, а преимущественно пробкой или кожей. Кроме ободных, на велосипедах начала ХХ в. существовали и тормоза, прижимаемые сверху непосредственно к покрышкам.

Свободный ход в задней втулке довольно рано появился на спортивных велосипедах: на скоростных спусках быстро вращающиеся педали опасны. Некоторые старые модели были оснащены специальными подножками на вилке^[5]. В 1912 г. участие в Джиро велосипеда с фиксированной передачей сочли анахронизмом^[6]. С другой стороны, модель Victor Fontan Special Edition, считавшаяся в конце 1920-х гг. современной^[7], свободным ходом не обладала.

Алюминиевые бутылки для воды на довоенных «шоссейниках» обычно затыкались пробками и крепились не на раму, а на руль спереди.

Необходимость переключения передач стала ясна к 1910 г., когда в Тур де Франс были впервые включены тяжёлые горные этапы^[8], а Джиро д‘Италия стала проводиться ежегодно. К тому времени были изобретены планетарные системы переключения, но в велогонках их не использовали. Заднее колесо снабжали двумя ведомыми звёздами — по одной с каждой стороны. Чтобы сменить передачу, надо было снять и перевернуть колесо. Так делали до конца 1928 г., пока туринская газета «Il Paese Sportivo» не объявила промышленный конкурс на лучший переключатель. Туллио Кампаньоло (англ.)русск., профессионал, однажды упустивший победу за манипуляциями с колесом, к 1936 г. усовершенствовал известную тогда систему «Vittoria-Margherita» братьев Ниедду. В его варианте было два рычага. Одним переносили цепь на нужную звезду, а при помощи другого смещали заднее колесо вперёд-назад, чтобы натянуть цепь. Это была первая трансмиссия, позволяющая переключать передачи на ходу. После войны французская фирма Simplex изобрела подпружиненный шарнир для натяжки цепи. Механизм с этим шарниром, доработанный в 1950 г. фирмой Campagnolo (англ.)русск., принципиально не изменился и по сей день^[9]. К важнейшим инновациям с тех пор можно отнести систему дискретного переключения SIS (1989), манетки, совмещённые с тормозными ручками (1990) и сервопривод (2009). В остальном развитие и конкуренция производителей были направлены на облегчение деталей, повышение скорости и точности переключения, а также количества передач. Последнее выросло с 3 в «Vittoria-Margherita» до теоретических 33 (3 звезды спереди, 11 сзади) в наши дни. Общая тенденция состояла в добавлении всё более «лёгких» передач: меньших звёзд спереди, бóльших сзади. Добавление третьей, маленькой звезды спереди существенно облегчает работу на подъёмах, но увеличивает вес системы и усложняет переключение. Компромисс между двух- и трёхзвёздной системами — так называемая компактная. В ней обе передние звёзды уменьшены со стандартных 52 и 39 зубьев до 48 и 33 соответственно. Это облегчает подъёмы, но и снижает максимальную скорость.

По мере улучшения качества дорог, начиная с послевоенного периода, постепенно менялась и общая концепция «шоссейника». Из силовых состязания становились всё более техничными. Вместо способности велосипедов выдерживать и гасить сильнейшую тряску на первый план теперь выходили лёгкость, аэродинамика, накатистость и жёсткость. Появились более ажурные колёса и узкие шины-однотрубки, ранее известные только на треках. Рамы долго сохраняли классическую геометрию, но вместо пайки на литых муфтах распространялась сварка, а стальные трубы использовали тонкостенные и конифицированные — со стенками тонкими в середине и более толстыми в местах соединений, а также со спиральным усилением.

После середины ХХ в. шоссейник, казалось, принял свой идеальный облик. По словам Феличе Джимонди, вес велосипедов, на которых он участвовал в чемпионатах мира, изменился с 1953 по 1973 гг. всего на 500 граммов^[10]. Однако к 1980-м гг. была освоена недорогая технология алюминиевой сварки, и на рынке появились рамы из новых сплавов. В 1986 г. Грег Лемонд выиграл Тур де Франс на новой разработке фирмы Look — шоссейнике с углепластиковой («карбоновой») рамой. За год до этого Бернар Ино выиграл Тур, используя другую новинку Look — контактные педали. До того они были известны в основном лыжникам, а шоссейные гонщики ездили в туклипсах.

Новые технологии отразились на весе изделий: алюминиевый велосипед, на котором Марко Пантани выиграл Джиро 1998 г., весил всего 6,86 кг^[11]. Для сравнения: легендарный сверхлёгкий трековый велосипед Эдди Меркса 1972 г., без тормозов и на единственной фиксированной передаче, весил 5,75 кг — почти вдвое меньше лучших шоссейников того времени.

С освоением алюминия и карбона начались эксперименты с формой труб и рам. Такие технологии, как гидроштамповка, позволили получать трубы сложнейших форм. Рамы стали внешне толще, мощнее классических при гораздо более тонких стенках. Это повысило жёсткость при том же весе, но и восприимчивость к ударам и точечным воздействиям. Верхняя труба, на старых рамах строго горизонтальная, теперь обычно снижается к седлу («слопинг»). Современные карбоновые рамы часто уже не собирают из труб, а изготовляют практически одной деталью, монококом, избегая потенциально слабых соединений.

В целом современные «шоссейники» рассчитывают прежде всего на максимальный КПД и минимальные потери кинетической энергии — всё более компактными, лёгкими, жёсткими и аэродинамичными^[12].

Конструктивные особенности

Рама

Согласно правилам UCI, рама должна быть построена на основе «главного треугольника», состоящего из трёх прямых труб: верхней, нижней и подседельной. К верхней и нижней трубам крепится рулевая труба, а к подседельной — тонкие перья для установки заднего колеса. Трубы, из которых состоит рама, не обязательно должны иметь в сечении окружность, часто для улучшения аэродинамики делают трубы с каплевидным сечением. Традиционно, верхняя труба рамы располагается почти параллельно земле, хотя в последнее время стало популярно делать её слегка изогнутой вверх. Амортизационные подвески на шоссейных велосипедах не применяются в связи с их значительным весом и поглощающим часть работы раскачиванием при энергичном педалировании.

На материал для изготовления рамы UCI не накладывает никаких ограничений. Наиболее часто рама собирается из стальных труб, сваривается из алюминиевых или титановых труб или изготавливается цельной из карбона. В профессиональном велоспорте применяются почти исключительно карбоновые рамы, обладающие весом менее 1 кг.

Иногда (в основном на старых велосипедах) на нижней трубе рамы около рулевой трубы располагаются манетки переключения скоростей.

Колёса и покрышки

Колёса являются компонентом, оказывающим наиболее сильное влияние на производительность шоссейного велосипеда. Идеальное колесо должно быть жёстким, чтобы не поглощать энергию на свою деформацию, лёгким, чтобы облегчить разгон и движение в подъём, а также должно обладать хорошей аэродинамикой. Эти параметры противоречат друг другу, так как более жёсткие и аэродинамичные колёса обладают большим весом и моментом инерции. Каждый тип колёс предназначается для конкретных условий эксплуатации и обладает соответствующими характеристиками. Обычно колёса классифицируют по высоте обода:

• Низкопрофильные колёса с высотой обода около 1-1,5 см. Они обладают самым низким моментом инерции, что делает их идеальными для внезапных атак из-за спины соперника в велогонках при движении в пелотоне, когда требуется быстро увеличить скорость. Также эти колёса хорошо подходят для езды в подъём благодаря малому весу. Однако, относительно плохая аэродинамика и низкая жёсткость делают их малопригодными для участия в гонках с раздельным стартом и спринтах.
• Среднепрофильные колёса имеют обод высотой около 2-4 см. Являются универсальными и хорошо подходят для любых целей.
• Высокопрофильные колёса с ободом высотой около 5-10 см. Обладают отличной аэродинамикой и высокой жёсткостью. Используются в гонках с раздельным стартом и спринте, где позволяют спортсмену набрать высокую скорость и поддерживать её на протяжении дистанции. Их недостаток — большой момент инерции, что означает высокие затраты энергии на разгон велосипеда.

В целях уменьшения веса и улучшения аэродинамики часто колёса выпускают с малым числом утолщённых спиц (например, в переднем колесе Campagnolo Bora Ultra 16 спиц, а в типичном колесе городского велосипеда их 36). Также встречаются «сплющенные» спицы с овальным сечением; иногда спицы крепятся в обратном направлении — более тяжелыми ниппелями ко втулке, для уменьшения момента инерции.

Для изготовления ободов колёс обычно используют алюминиевые сплавы или карбон. Алюминиевые обода значительно дешевле, чем карбоновые, однако карбоновые немного легче. Например, типичная пара низкопрофильных колёс с ободами из алюминия имеет вес 1,5 кг, а с карбоновыми ободами — 1,3 кг. Среднепрофильные универсальные обода чаще всего делают из алюминия, вес пары колёс составляет 1,5-1,9 кг.

Диаметр ободов у современных взрослых шоссейных велосипедов составляет 622 мм

Покрышки шоссейного велосипеда очень лёгкие (160—300 г) и узкие (18-23 мм), что уменьшает момент инерции и улучшает аэродинамику. Давление в шинах обычно составляет 6-14 атм, что значительно снижает сопротивление качению. Часто покрышки не имеют протектора для улучшения сцепления с гладким асфальтом, проволочный корд часто заменяется более лёгким кевларовым.

На ободах шоссейных велосипедов используются как более тяжёлые клинчерные шины (шина надевается на обод, под ней располагается герметичная камера), так и специальные лёгкие однотрубки, в которых камера интегрирована в покрышку. Однотрубка надевается на обод колеса и приклеивается к нему т. н. цементом — специальным клеем, которые удерживает её на ободе. Однотрубка не имеет проволочного корда, обода для них не требуют наличия бортика и в среднем на 50-100 г легче. Однако следует отметить, что при длительном торможении на спуске обод нагревается, в результате чего цемент размягчается. Так, в 2003 году на 9-м этапе Tour de France испанский велогонщик Хосеба Белоки получил серьёзную травму, когда однотрубка отделилась от заднего колеса на скоростном спуске с горы из-за перегрева обода.

Следует заметить, что на камерах и однотрубках современных шоссейных велосипедов почти исключительно применяется французский 6-мм ниппель Presta. Камеры для шоссейных велосипедов очень узкие и не совместимы с широкими покрышками.

Руль

От других видов велосипедов отличается особой формой руля (жарг. «бараньи рога»), позволяющей менять хват. Руль делается из алюминия или карбона, имеет диаметр 23,8 мм и утолщение в середине около точки крепления (обычно 25,4 или 31,8 мм). Тормозные ручки или манетки устанавливаются на руль при помощи хомутов, после чего он обычно обматывается мягкой лентой, ручки закрываются резиновыми оболочками. Для более высокой посадки руль удерживают сверху за поперечную часть или ставят руки сверху на манетки. Последний хват позволяет использовать тормоза и переключение передач (если имеется). При езде на высокой скорости руки ставятся на нижнюю часть руля, пальцы располагаются на ручках манетки. Такое положение рук делает посадку ниже и улучшает аэродинамику.

Следует заметить, что манетки и тормозные ручки не совместимы с шоссейными рулями, так как имеют меньший посадочный диаметр. Обычно на шоссейных велосипедах устанавливают тормозные ручки, совмещённые с манетками, что позволяет управлять передаточным соотношением не меняя хвата рук. Часто тросики от манеток пускаются внутри обмотки руля.

Трансмиссия

Почти всегда на шоссейных велосипедах применяется классический переключатель скоростей, изобретённый Туллио Кампаньоло. Обычно используются 2 звезды в системе спереди и до 11 звёзд в кассете заднего колеса, передаточные отношения низкие для езды на высокой скорости. Другие типы трансмиссии (например, планетарные втулки), применяются крайне редко в связи с их большим весом.

См. также

• Ригид
• Лигерад

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Marchesini, Daniele. Bianchi. Kiel, 2010, стр. 45-46
2. ↑ Carrey, Pierre. Legenden. В журнале Procycling за август 2010, стр. 43
3. ↑ Carrey, Pierre. Legenden. В журнале Procycling за август 2010, стр. 48
4. ↑ Marchesini, Daniele. Bianchi. Kiel, 2010, стр. 129
5. ↑ одну из таких моделей фирмы Wanderer можно видеть в ингольштадтском музее Audi (нем.)русск.
6. ↑ В статье из La Gazzetta dello Sport за 22 мая 1912 г.
7. ↑ Cossins, Peter. Mit Fontan in die Berge. В журнале Procycling за август 2010, стр. 38
8. ↑ Carrey, Pierre. Legenden. В журнале Procycling за август 2010, стр. 46
9. ↑ Marchesini, Daniele. Bianchi. Kiel, 2010, стр. 55-56
10. ↑ Там же, стр. 10
11. ↑ Там же, стр. 139
12. ↑ Там же, стр. 10

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

	Велосипед на Викискладе?

Типы велосипедов

 

По назначению	Дорожный велосипед  • Шоссейный велосипед  • Трековый велосипед  • Триальный велосипед  • Горный велосипед  • Циклокроссовый велосипед  • Гибрид  • 29er  • BMX  • Велорикша
По конструктивным особенностям	Одноколёсный велосипед  • Складной велосипед  • Грузовой велосипед  • Веломобиль  • Лигерад  • Тандем
По типу подвески	Ригид  • Хардтейл  • Двухподвес
По типу привода	Беспедальный велосипед • Бесцепной велосипед • Велосипед с ременным приводом • Велосипед с вальным приводом • Электрический велосипед • Велосипед с гидравлическим приводом • Велосипед с фиксированной передачей • Велосипед с мотором