Краткий экскурс в историю велосипедных колес и их перспективы в ближайшем будущем

Сегодня немного расскажу про историю колес велосипедов предлагаю обсудить их пути развития в будущем. Такая простая вещь, как колесо, что же можно еще там такого инновационного придумать? 

Историческая справка

С момента изобретения велосипеда прошло уже больше 200 лет! Самые первые велосипеды (с 1817 года) были сделаны из экологически чистого материала — дерева. А колеса создавались по тем же технологиям, что и колеса гужевых телег. Не зря такие велосипеды получили прозвище — «костотряс».

Даже на велосипедах компоновки «пенни-фартинг» (с огромным переднем колесом с педалями и маленьким задним) в 70-х годах девятнадцатого века стояли жесткие металлические колеса.

Все изменилось в 1888 году, когда шотландский изобретатель Данлоп придумал и запатентовал пневматическую шину из каучука. Надувные шины сделали езду на велосипеде комфортной, и способствовали популярности велосипедов в дальнейшей истории.

Привычная нам конструкция велосипеда (колеса одинакового размера со стальными спицами, цепной привод на заднее колесо, седло в центре рамы) появилась в 1884 году в Англии.  Ее воплотил в жизнь изобретатель и предприниматель Джон Кемп Старли. Модель называлась «Rover» и велосипеды такой конструкции назывались «безопасными».

Следующие сто лет совершенствование велосипеда шло в тренде этой безопасной конструкции, менялись материалы и дорабатывались узлы конструкции.

Современные колеса

На современных велосипедах устоялась классическая конструкция колеса: обод-втулка-металлические спицы. На ободе находится защитная лента, далее идет камера (или бескамерный вариант) и покрышка.

Для взрослых спортивных велосипедов (формата MTB) сейчас наиболее распространены размеры колес: 26-29", для дорожных и гибридных велосипедов 28", для шоссейных тоже примерно 28", но называется формат 700С. Материал для ободов: сталь (дорожные велосипеды), алюминиевый сплав (подавляющее большинство моделей), карбон (спортивные модели).

Помимо спиц, есть еще варианты литых дисков для велосипедных колеса из карбона или алюминиевых сплавов. Но повсеместного распространения они не получили. Литые колеса мы можем сейчас видеть либо на ультра дешевых велосипедах (их еще называют «ашанбайки»), либо на ультра дорогих трековых спортивных велосипедах. Такое вот экстремальное распределение.

Почему литые колеса проигрывают спицам?

• Они тяжелее, если используется алюминиевый сплав
• Они сильно дороже, если используется карбон
• Повышенная парусность при боковом ветре
• Имеют повышенный момент инерции, ухудшая динамику разгона
• Невозможность исправить изгиб обода, в отличии от спиц

Есть попытки в целом избавится от спиц и сделать колеса полыми, без центральной втулки. Сделать это технически возможно, но как это сделать дешево и надежно — пока не придумали. Дальше впечатляющих, но непрактичных концепт-байков (Nulla, Cyclotron, и прочее) дело к серийному производству не продвинулось.

Бескамерные колеса

Велосипедные MTB колеса постепенно переходят на бескамерную технологию, победившую в автомобильных колесах.

Для реализации этой технологии нужен специально спроектированный обод, ободная лента, покрышка и герметик, который вводят внутрь колеса. Избавляемся от резиновой камеры внутри колеса, вроде бы это удобно и проще, но есть и свои особенности эксплуатации.

Сначала о плюсах эксплуатации бескамерных колеса:

• Большая часть мелких досадных проколов теперь не страшны
• Не страшны «змеиные укусы», когда обод пробивает камеру
• Возможность установить низкое давление для лучшего контакта с дорогой
• Бескамерные колеса легче

И минусы:

• Специальные бескамерные покрышки, обода и герметик в сумме дороже камерных колес
• Более сложная установка высоким давлением
• Для ликвидации крупного пореза покрышки придется возить с собой камеру
• Обслуживание колес с герметиком не самая чистая работа

Для простых любителей поездок на велосипеде, как мне кажется, избыточная технология. Хорошо подобранные под условия эксплуатации брендовые покрышки и так неохотно прокалываются. А компактный насос и набор для ремонта камер не займет много места в рюкзаке велосипедиста.

С некоторыми недостатками бескамерных колес может бороться двухкамерная система «Procore» от известного немецкого бренда покрышек Schwalbe. Продается сразу в комплексном наборе и стоит довольно дорого.

Тут все-таки добавили внутреннюю камеру высокого давления. Две полости (покрышка и внутренняя камера) накачиваются через один сдвоенный клапан. 

Безвоздушные шины

Фантазия инженеров на тему избавления от камер в колесе в последние годы бьет ключом. Чего только не добавляют в камеру и вместо камеры на обод. Вставки из пористых материалов, пружины, поворотные пластиковые колеса и пр.

Например, бюджетный вариант (перфорированных) безвоздушных шин для велосипеда. Изготовлены они из термоэластопласта и работают в широком диапазоне температур. Такая технология перекочевала на велосипеды с колес самокатов.

Только вот сравнится ли комфорт езды на обычных пневматических колесах с такими не прокалываемыми, большой вопрос.

Как говорится, все новое — хорошо забытое старое. И вот, на фото военный немецкий велосипед времен второй мировой войны с «эрзац» шинами в виде множества металлических пружин. Но тут эта технология внедрилась от недостатка резины.

Еще интересный варианта от американской компании Britek — Energy Return Wheel. Вместо камеры тут пружины из эластичной резины, которые сохраняют потенциальную энергию в колесе, возвращая ее подобно рогатке. Но, как мне кажется, стоит заехать в вязкую грязь на таких покрышках и колеса резко потяжелеют на пяток килограмм...

Но массового внедрения безвоздушных технологий в велосипедах пока не наблюдается.

Перспективные идеи

Автоматическая подкачка колес велосипеда. Да, да — как на мощных армейских грузовиках, только на велосипеде.

Изобретатель Б. Кремпель показал концепт «самоподкачивающегося» клапана для велосипедной камеры. Внутри камеры установлена гибкая трубка, из-за ее сжатия в нижнем положении происходит выпуск воздуха из нее в камеру, а в верхнем — при растягивании происходит падение давление в трубке, и подсос воздуха из ниппеля снаружи. По сути: это мини-насос с парой клапанов. Необходимое значение давления можно установить на циферблате на штоке клапана. С мелкими проколами такая система подкачки вполне справится.

А что если подвеску велосипеда перенести во внутрь колеса?! Этим и занимается компания Softwheel.

В основном эта технология амортизации используется для повышения комфорта людей в инвалидных колясках, но так же было продемонстрированное ее успешное применения для велосипедов. Эта технология, успешно использует конструкторский принцип инверсии, и может получить распространение при снижении массы и упрощении амортизаторов.

Заключение

Что же мы видим? Энтузиасты продолжают изобретать колесо, но массовое производство велосипедов консервативно и внедрение новых идей не очень заметно на улицах городов.

Но стоит отметить совершенствование деталей и конструкционных материалов колес велосипедов. Карбон, который даже 10 лет назад был диковинкой в велосипедах, теперь доступен и применяется очень широко.

Про дальнейшую эволюцию трансмиссии велосипедов я уже размышлял.

А что Вы думаете о дальней эволюции колес велосипедов? — Пишите в комментарии.

Спасибо за внимание!