Веломобіль – для вас: простий, зручний; збудувати такий зможе кожен. Пропонована конструкція є призером одного із оглядів-конкурсів веломобілів у литовському місті Шяуляї.
Свій перший веломобіль я побудував у 1980 році, кілька разів його переробляв у пошуках оптимального співвідношення конструкції сидіння, педалей, керма.
Остаточний варіант розрахований на колеса від велосипедів марки ММВЗ або Десна, хоча випробуваний він і на інших колесах. Більший їх діаметр можливий тільки для їздця ростом не менше 170 см: це пов’язано з тим, що кермо розташоване між ніг.
Низьке положення сидіння, а значить – і центру тяжіння навіть при порівняно невеликій колії задніх коліс і малій базі робить машину зручною, як шезлонг, і стійкою: і на крутих віражах перекидання практично виключається, у гіршому випадку починається рух на двох колесах, як на звичайному. велосипеді – передньому та одному задньому, поки не буде усунений момент перекидання. Недолік конструкції – бічний момент, що виникає, на кермі при натисканні на педалі. Але це відчутно лише за подолання підйому; на рівному ж ділянці це не відчувається – навіть керувати можна тільки ногами, а руки зняти з керма. При поворотах обидві ноги їздця нахиляються у бік повороту і залишаються на педалях; радіус повороту становить при цьому менше півтора метра по зовнішній колії.
1 — кермо, 2 — ланцюгова вилка, 3 — шатун, 4 — каретка, 5 — ланцюговий привід, 6 — труба каретки, 7 — поворотна вилка, 8 — балка рами, 9 – стикувальна труба, 10 – кронштейн сидіння, 11 – задня рама, 12 – опорні стійки сидіння, 13 – сидіння, 14 – багажна сумка, 15 – задні колеса, 16 – багажник.
Вдале співвідношення елементів основних вузлів конструкції дозволило створити веломобіль з непоганими динамічними характеристиками, гарною аеродинамікою та сучасним дизайном. Як показала експлуатація машини протягом кількох років, вона проста в управлінні, безпечна на дорогах, не створює перешкод у загальному потоці транспорту, підходить і для ділових поїздок, і для відпочинку. Особливо підійде такий екіпаж (завдяки місткому багажнику) городникам, дачникам, садівникам. Веломобіль може експлуатуватись і людьми, яким з тієї чи іншої причини не доступний звичайний велосипед.
«Велотрон», так я назвав свою машину, є триколісним м’язовим транспортним засобом (рис. 1), що складається з рами з сидінням типу «шезлонг», двох задніх неповоротних коліс і переднього рульового колеса, розташованого в поворотній рамі з педальним приводом і ланцюговою трансмісією, встановленою на поворотній вилці.
Якщо конструктор має інші комплектуючі деталі, то він повинен самостійно виконати графічні роботи в масштабі 1:1, керуючись наведеними нижче вказівками. Насамперед необхідно визначити відстань від педалей до так званої антропометричної точки А – місця перетину ліній спинки та низу сидіння (рис. 2). Для середнього зростання воно приблизно дорівнює 950…1000 мм. При цьому ноги повинні трохи зігнуті в колінах, а ступні перебувати на рівні сидіння. Спинці надається нахил 30 ° … 45 °. Змоделювати це легко, якщо на стілець зі спинкою поставити металеву пластину або фанерний лист похило і впертися в край підставленого ящика на потрібній висоті.
(Положення їздця на «Велотроні» моделювалося у домашній ванні). Знайдена відстань буде вихідною при прокресленні конструкції.
Кут нахилу ланцюгової вилки до горизонту залежить від діаметра коліс і може бути 30 ± 15 °. Однак слід врахувати, що каретка приводу не повинна розташовуватися нижче 350 мм від дороги, тому що в іншому випадку п’ята зачіпатиме за нерівності при педалюванні.
Антропометрична точка А, у свою чергу, не повинна бути вищою за каретку. Бажано також, щоб відстань від центру каретки до осі колеса становила трохи більше 400—500 мм, а зазор між шиною колеса і вилкою — щонайменше 5 мм.
Особливо слід зупинитися на позі їздця, що забезпечує якомога вищу енергопередачу. Визначальним чинником тут було прагнення оптимізації кута між зігнутою ногою і тілом: він такий самий, як і у велогонщика, тільки на веломобілі їздок вигідно повернутий у простір. Положення тіла, як бачимо з малюнка 2, майже горизонтальне, що аеродинамічно виправдане. Кут нахилу спини до горизонту кращий менше 45 ° (у рекордних веломобілях він може становити навіть 15 °). Однак у всіх випадках шия та частина спини їздця повинні бути приблизно вертикальні, а пристрій сидіння покликаний це забезпечити. Крім того, реакція від ніг на педалі зміщує їздця в протилежний бік – це переміщення обмежене різким закругленням спинки сидіння вгору і відповідним оформленням рюкзаків. При цьому сидіння має підголовник на рівні шиї, і його не слід піднімати вище, ніж зображено на малюнку, інакше на нерівностях дороги голова ударятиметься про підголовник. Сидіння загалом має бути жорстким, оскільки від цього залежить ККД передачі енергії від людини до машини.
А тепер, коли викладено основні передумови, перейдемо до опису пристрою веломобіля. Найбільш відповідальним у виготовленні машини є поворотна рама із приводом на переднє колесо та каркас сидіння.
Як приводне переднє колесо використано заднє, з гальмівною втулкою. І навпаки: задніми колесами є передні; вони встановлені на саморобні півосі, котрі конструктивно схожі на педальні. Застосовувати ці колеса зі штатними осями при консольному закріпленні не можна через малу міцність штатних осей на вигин. Не можна також кріпити їх у велосипедних вилках, приварених до рами, оскільки конструкція не буде жорсткою по відношенню до бокових навантажень крену та колеса незабаром перестануть бути паралельними один одному.
Виготовлено поворотну раму із задньої ланцюгової вилки велосипеда ММВЗ або «Десна» та передньої вилки тих же велосипедів. Від рами відокремлюється ланцюгова вилка з кронштейнами осі, які з допомогою ножівки звільняються від підкісних труб. Перед кріпленням передньої вилки її затискають у лещата і розводять пір’я на величину 110…115 мм, потім видаляють з них кронштейни.
У вилку ланцюга вставляють заднє колесо, вісь якого повинна бути в центрі кронштейнів, і приміряють передню вилку, надягаючи її розрізаними кінцями пір’я на кронштейни ланцюгової вилки. Правильної центрування вилки по відношенню до колеса необхідно домогтися за рахунок припасування кінців пір’я передньої вилки, а також витримати відстань від осі колеса до основи пір’я передньої вилки, що дорівнює приблизно 275…280 мм. Коли центрування забезпечене, а кут між прямими ділянками виделок становить 90°…95°, засвердлюють з’єднання кінців передньої вилки та кронштейнів, вставляють по одному сталевому штифту Ø 2, 5…3 мм (з дроту або цвяха) і розклепують їх . Тепер колесо можна зняти та ще раз проконтролювати з’єднання. Далі готують дві труби Ø 12…14 мм для з’єднання каретки з основою передньої вилки. Труби повинні мати косий зріз та бути підігнані за місцем.
Передня рама готова до зварювально-паяльних робіт. Спочатку газовим зварюванням приварюють дві труби на свої місця, а потім паяють латунню з’єднання заштифтованих кінців. Слід домагатися акуратного паяння, щоб потім не спилювати надлишки. Якщо зварювання або паяння зроблені ретельно, то фарбування вилок не дуже постраждає, і, підібравши емаль, ці місця можна підфарбувати. Слід зазначити, що рульову трубу передньої вилки автор укоротив до 140 мм для кращого видового співвідношення елементів передньої та задньої рам, а також зменшення маси.
1 — стикувальна труба, 2 — кронштейн сидіння, 3 — передня напіврама, 4 — середині втулки півосей задніх коліс, 5 — кронштейни щитків, 6 — задня напіврама.
З’єднання задньої рами з балкою (рис. 1) виконано регульованим, але досить жорстким: від цієї якості багато в чому залежить загальна жорсткість конструкції. Тому стикувальна труба повинна мати діаметр не менше 36 мм і товщину стінки не менше 1,8 мм (елементи складаної рами використовувати для цієї мети не слід).
Перш ніж приступити до роботи над елементами задньої рами, необхідно її вид викреслити в масштабі 1:1 і прикладати до цього шаблону підготовлені до зварювання деталі. Коли деталі підігнані, їх попередньо з’єднують дуговим зварюванням, виробляють візуальне юстування або заміряють симетрію і виробляють остаточне газове зварювання задньої рами, попередньо приваривши серединні втулки до половин рами. Співвісність їх забезпечують вставленим стрижнем Ø 14 мм. Останньою приварюють стикувальну трубу, а на неї – кронштейн кріплення сидіння.
Якщо зібрана задня рама у профіль відповідає масштабному кресленню, попередньо приварюють кронштейни кріплення щитків. Вони мають по два отвори для з’єднання зі щитками і два співвісні отвори для установки кліщових ручних гальм, якщо за умов експлуатації в них виникає необхідність.
Хвостова частина задньої рами піднята, що викликане бажанням усунути помітний прогин цієї частини на веломобілі.
Каркас сидіння (рис. 4) виготовляють із твердого листа алюмінієвого сплаву товщиною 2…3 мм, попередньо вирізавши з нього контур заготовки з надрізами. Потім викреслюють бічний (внутрішній) профіль каркаса сидіння масштабу 1:1, користуючись координатною сіткою. Вигинають заготівлю каркаса по цьому профілю і сильними ударами киянки виробляють відгинання бортів (по центральній частині висотою до 20…25 мм, по низу та верху до 10…15 мм).
Слід зазначити: якщо лист занадто крихкий, краї заготовки необхідно обережно відпалити, не доводячи нагрівання до оплавлення кромки. Робота над каркасом вимагає акуратності та ретельного виконання, особливо підголівника. Ділянки каркаса з отворами під опорні стійки (див. рисунок 1) потрібно посилити двома планками, приклепавши їх до кожного відгину. Всі гострі краї обрізаються та закруглюються. Якщо змін отриманої форми сидіння не передбачається, наклеюють на його каркас поперечні смужки поролону довжиною 60…80 мм і товщиною 30…40 мм, додатково закріпивши їх шнуром в зонах різких перегинів через просвердлені отвори. Зверху поролон обтягують красивою однотонною тканиною. Краще, якщо вона на дотик буде слизька: така обшивка при посадці дозволяє зайняти зручне положення і не викликатиме додаткових тертя при їзді.
Задні колеса, як зазначено вище, мають півосі (див. малюнок). Напіввісь — деталь відповідальна і має бути виконана з високоякісної сталі та загартована ТВЧ з глибокою відпусткою, а також ретельно підігнана до втулки колеса.
Багажник у вигляді грат (в даній конструкції від промислового холодильника) з алюмінієвого сплаву, лист товщиною 1…1,5 мм; кріпиться будь-яким способом знизу до задньої рами. Невелика багажна сумка, що закріплена на спинці сидіння, використовується для зберігання інструменту та насоса, крім того, в ній можна перевозити невеликі предмети або продукти. Її легко зробити зі шкільного портфеля та приклепати чи пригвинтити до каркаса сидіння.
Тим, кому посадка видасться незручною, рекомендуємо зробити кермо відкидним, на шарнірі.
При випробуваннях веломобіля слід перевірити його накат наступним чином: розігнати на горизонтальній ділянці рівної дороги до максимальної швидкості (35…40 км/год) та від контрольної замітки виміряти пройдений шлях за інерцією. Як показує практика, він має становити 175…200 м-коду.
Тиск у шинах: у передньому колесі 3…3,5 кг/см2, у задніх 2,7…3 кг/см2; ці цифри при експлуатації веломобіля бажано контролювати кожні два тижні. Слід звернути увагу на паралельність задніх коліс, заміряючи відстань між ободами їх спереду і ззаду: різниця в вимірах не повинна перевищувати 1…3 мм.
Веломобіль має світловідбиваючі пристрої, а також освітлення з джерелом живлення. Знаки написи на спинці сидіння виконуються наклейкою. Їх вирізають із флюоресцентної фольги, що застосовується в оформленні дорожніх знаків. Також бажано мати невеликий прапорець, закріплений на веломобілі та видимий з усіх боків. Цього достатньо для привернення уваги водіїв іншого транспорту до незвичайного екіпажу.
Зберігати веломобіль можна в квартирі, тому що габарити дозволяють підняти його в ліфті і пронести через отвір стандартних дверей.
ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ВЕЛОМОБІЛЯ
Тип – дорожній, для підлітків та дорослих
Кількість місць – одне
Привід – педальний, з ланцюговою передачею на переднє колесо
Число зубів:
провідної зірочки – 51
веденій – 15
Гальмо — ножне, на передньому приводному колесі
Розмір шин, мм – 40 – 406 (20″Х13/4″)
Висота нижньої частини сидіння над дорогою, мм – 40
Сидіння – напівлежаче, типу шезлонг
База, мм – 840 – 850
Колія, мм – 630 – 640
Габаритні розміри, мм – 1650X880X725
Маса, кг – 18 – 20
В. МАЗУРЧАК, інженер, майстер спорту, м. Полтава