Распределение усилий в раме велосипеда. Геометрия рамы

Сегодня мы поговорим о всевластной царице в мире велосипедных рам – геометрии. Итак, быстрее под кат!

На самом деле большинство велосипедистов имеют довольно косвенное представление о геометрии велосипедной рамы. Нет, они все, конечно, знают, что такое ЕТТ и преимущества наклона верхней трубы. Но часто читая даже мудренный обзор велосипеда от очень опытного гонщика начинаешь понимать, что человек описывает раму на основе своих эмоций, большинство которых можно предугадать по конструкции рамы. Постигать всю науку велосипедных геометрий мы не будем, так как у меня есть сомнения, что вы хотите стать инженером-проектировщиком велосипедов, но основные нюансы постараемся охватить.

Для начала давайте выясним, какие есть компоненты рамы. Большинство современных рам базируются на одном типе – «бриллиантовом». Название подобного типа рам произошло из-за схожести двух треугольников, которые образуют раму на подобие бриллианта. В таких рамах треугольники уже давно перестали быть треугольниками, но название прижилась, и им еще пользуются. Существуют еще открытые рамы («женские»), лигерад, кантиливерные, лежачие, крестообразные, фермовые, монококи, складные, тандемы, пенни-фартинг и еще несколько тысяч разновидностей.

Классическая «бриллиантовая» рама состоит из следующих труб – верхней, нижней, подседельной и пары перьев. Вот они “собственной персоной”:

S/T – подседельная труба, T/Ta – верхняя труба, T/Th – эффективная длина верхней трубы, С/S – нижние перья, F/R – смещение вилки, H/T ang – угол наклона рулевой трубы, S/T ang – угол наклона подседельной трубы, W/B – база

Некоторые дополняют этот список еще и подседельным стаканом, но это не столь существенно. Значительно более интересен угол наклона рулевой трубы, который отсчитывается от горизонтали. Чем больше этот угол и чем ближе к вертикали стоят перья вилки, тем быстрее разгоняется велосипед, и тем лучше вилка отрабатывает мелкие неровности дороги. И наоборот, чем угол меньше, чем более полого (острее) расположены перья вилки к поверхности, тем хуже динамика и управляемость; зато вилка легче проглатывает крупные колдобины и кочки, и они меньше влияют на движение байка. Если в кросс-кантри угол рулевой обычно 71-69 градусов, а длина колесной базы – 100-107 см, то в DH (Down-Hill – скоростной спуск с горы) это соотношение будет около 64-65 градусов и 110-117 см. Малый угол наклона передней вилки в сочетании с большой длиной перьев, как у велочопперов, приводит к ухудшению маневренности, эффективности управления, увеличению минимального радиуса виража и необходимости поворачивать руль на больший угол.

Что еще серьезно влияет на управляемость велосипеда? Амортизация. В момент торможения, когда байк «клюет носом» при сжатии амортизационной вилки, база уменьшается. В результате байк становится более управляемым, но менее устойчивым. Если нагрузить тяжелым грузом багажник или уменьшить ход задней подвески (поставить более короткий амортизатор) у двухподвеса (велосипед с передними и задними амортизаторами), ситуация поменяется на противоположную. Байк станет более устойчивым, но им будет труднее управлять. Не так давно появились велосипеды, геометрию которых можно менять практически «на ходу». Хотя, по сути, ноу-хау состоит в том, что в задней подвеске поворачивается один болт, но он изменяет угол соединения частей этой самой подвески, что дает вам два разных велосипеда по ощущениям. Вдобавок меняется угол наклона рулевой колонки, так что разницу поймет даже ребенок. Нужна ли такая система – вопрос хороший, но его следует оставить для другого разговора.

Одна из главных труб – верхняя. Она своей длиной определяет посадку велосипедиста. Длина верхней трубы определяется как расстояние от оси рулевой трубы до оси подседельного штыря. Кроме этого, длина влияет на распределение массы велосипеда. Длинная труба способствует разгрузке переднего колеса, из-за этого могут начаться проскальзывания при поворотах. А короткая приводит к тому, что колени задевают руль при педалировании способом «танцовщица». Любители кросс-кантри выбирают длинную трубу и длинный (100-130 мм) вынос для получения низкой, растянутой посадки. Это усложняет прохождение поворота и преодоление сложных участков, но ведь главная борьба обычно происходит на подъемах. Для скоростного спуска и фрирайда сочетают слегка укороченную верхнюю трубу с коротким выносом. Поэтому на склоне райдер сдвигается больше назад, чем обеспечивает правильное распределение нагрузки между колесами. Кроме того, дополнительная загрузка переднего колеса, когда райдер слегка перемещен вперед, помогает проходить техничные участки.

Как всегда, важен еще и угол расположения верхней трубы, который, прежде всего, задает высоту стендовера – расстояния от верхней трубы рамы до земли – и величину безопасного расстояния от жизненно важных органов байкера до верхней трубы рамы. Это очень важно в экстремальных видах спорта. Кроме того, при уменьшении высоты рамы возрастает ее жесткость и прочность, что играет важную роль в прыжковых дисциплинах и жестком фрирайде. В последнее время заниженная верхняя труба используется в шоссейных и кроссовых велосипедах. Это позволяет уменьшить количество размеров выпускаемых рам и их вес.

На правильную развесовку влияет и наклон подседельной трубы. Если труба расположена вертикально и каретка находится точно под седлом, крутить педали будет очень неудобно. Если двигаться в другую сторону – уменьшать угол между трубой и горизонталью, – больше будет нагрузка на заднее колесо, и меньше – на переднее. На крутом подъеме, если байкер сидит в седле, переднее колесо может полностью разгрузиться и потерять контакт с дорогой. А на крутых спусках все происходит с точностью наоборот. Переднее колесо загружается, и чем дальше назад смещен байкер, тем устойчивее велосипед и меньше вероятность падения через руль. Считается, что угол наклона подседельной трубы в 73 градуса (плюс-минус 1-2 градуса) обеспечивает правильную, удобную посадку и распределение нагрузки. Этот угол точно подобран для идеального байкера с длиной бедра 32 дюйма (813 мм). Для большего удобства и подгонки байка к велосипедисту с индивидуальными ростом, длиной рук и ног и т.д. можно заменить прямой подседельный штырь на изогнутый. Или просто сдвинуть седло вперед или назад. При правильно установленном седле нога в нижнем положении практически полностью распрямляется, что обеспечивает максимальную эффективность при педалировании.

На развесовку влияет не только угол подседельной трубы, но и длина перьев заднего треугольника (если он, конечно, есть). Короткие перья нагружают заднее колесо и увеличивают его сцепление с грунтом, а также делают задний треугольник более компактным, поджатым и жестким. Байк легче взбирается в гору, быстрее проходит повороты и разгоняется. У прогулочных велосипедов и турингов база обычно увеличена, и задний треугольник растянут. Вследствие этого ухудшается динамика, и ехать под горку ощутимо сложнее. На этот компромисс в таких велосипедах идут из-за необходимости разместить сзади багажник, который при нагрузке “баулом” не будет зацеплять пятки велосипедиста.

При выборе рамы в большинстве случаев пользуются двумя цифрами – ростовкой (длина подседельной трубы) и ЕТТ (эффективная длина верхней трубы или горизонтальное расстояние между центром рулевого стакана и центром подседела). Первая просто определяет, подходит вам такой велосипед или нет, ведь если рама рассчитана на наездника в 160 см ростом, а на нее сядет 2-метровый гигант, будет немного неудобно. Вторая цифра отвечает за предназначение велосипеда: если она мала – велосипед прогулочный и посадка максимально прямая, если ЕТТ большая – то на раме можно ездить только «лежа», что очень эффективно, но не всем удобно.

Порой я встречаю мнения, что геометрия современных велосипедов шагнула намного вперед и все эти правила скоро можно будет выбросить в мусор. И если с первой часть я полностью согласен, то вторая пока что просто смешна. Да, уже сейчас есть конструкции велосипедных рам, которые способны немного «обмануть» физику поведения велосипеда. Но все они предназначены для очень узкого круга профессионалов, да и в обычном пользовании не очень удобны.

А что же остается нам, простым смертным? Да все то же – при покупке велосипеда брать с собой транспортир с рулеткой и выбирать велосипед, который максимально нам подходит!

, 28 Авг 2015

Самый важный элемент в велосипеде и от её формы и параметров зависят ваши будущие успехи. При проектировании рам в её форму вкладываются не только дизайнерские решения, но и сложнейшие математические расчёты, от которых зависит как прочность, так и специфические характеристики велосипеда. Велосипедисту хоть и не обязательно разбираться в тригонометрии, но знать за что отвечают различные параметры в раме он должен.

Геометрия рамы влияет на следующие характеристики велосипеда:

Безопасность - наверное самый важный параметр. В первую очередь зависит от размера рамы. Очень важен при эксплуатации велосипеда в экстремальных условиях, например при катании по пересеченной местности. Но и в обычных условиях городских покатушек, встречаются ситуации, при которых геометрия рамы может сыграть большую роль в обеспечении безопасности велосипедиста;
Накат, динамика - от этого параметра зависят энергозатраты на преодоление дистанции. Очень важен при катании на длинные дистанции;
Устойчивость - чем лучше, тем легче ехать на велосипеде. Отвечает за возможность удержать траекторию движения, при воздействии окружающих факторов (плохая дорога, ветер и т.д.);
Маневренность - параметр позволяет проходить сложные маршруты за минимальное время и с минимальными энергозатратами. Другими словами позволяет проходить повороты по маленькому радиусу.
Распределение веса, равномерность - параметр влияющий на пропорциональность распределения веса между передним и задним колесом, при движении под разными углами. Важен при для туристов, которые нагружают заднее колесо тяжёлыми рюкзаками;
Прочность - параметр влияет на способность рамы выдерживать нагрузки.

Нельзя создать универсальный велосипед, подходящий для всех, так как перечисленные параметры взаимосвязаны друг с другом. Если мы будем улучшать один из параметров, другой будет ухудшаться. Главная задача производителей подобрать лучшее сочетание параметров для различных велосипедных дисциплин, а вам остаётся только подобрать, из огромного разнообразия предложений, ту раму, которая соответствует вашим потребностям.

Геометрия рамы

На рисунке изображены разнообразные параметры, влияющие на возможности рамы. Эти параметры должен предоставлять каждый производитель в документах к продукту или на сайте. Кто-то выкладывает все, кто-то только необходимые части. Я попробую описать, на что влияют все длины и углы в геометрии рамы велосипеда:

S/T c-t - расстояние от центра до . Влияет на , параметр на который в первую очередь надо обращать внимание при выборе рамы. Чем короче это расстояние, тем жёстче кареточный узел, при нажатии на педаль рама меньше деформируется. Увеличивается Безопасность , так как верхняя труба рамы проходит ниже, уменьшается опасность удара о неё. Но при этом увеличивается длина , что может привести к его поломке;
W/B - колёсная база велосипеда, расстояние между осями переднего и заднего колеса. Влияет на Устойчивость и Манёвренность велосипеда. Чем длиннее база велосипеда, тем больший радиус нужен ему для поворота, соответственно ниже манёвренность, но тем больше устойчивость;
S/T ang. - угол между подседельной трубой рамы и её горизонталью. Чем он больше, тем более вертикальное положение принимает подседельный штырь. Влияет на удобство при педалировании, рассчитывается из размера рамы и обычно равен 73 градусам. Некоторые фирмы пытаются его изменять для более правильного распределения веса в зависимости от стиля катания. При уменьшении угла, увеличивается нагрузка на заднее колесо (улучшается сцепление с дорогой), посадка вытягивается. Педалирование становится более неудобным, а при движении в гору есть вероятность перевернуться. Самое главное этот угол теряет значение в случае, когда велосипедист педалирует стоя;
T/T h - расстояние от центра рулевого стакана до центра подседельной трубы. Чем короче это расстояние, тем более вертикальная посадка будет у велосипедиста, соответственно более комфортная. База велосипеда при этом также уменьшается, а распределение нагрузки увеличивается в сторону переднего колеса. Однако при педалировании стоя, в лучшем случае, колени будут задевать руль, а в худшем вообще станет невозможно так ехать. Особенно если это расстояние уменьшено за счет увеличения S/T ang. (угла подседельного штыря). При езде в гору, стоя из-за уменьшения этой длины снижается нагрузка на заднее колесо, ухудшается динамика , рулить при нагруженном переднем колесе становится сложнее. Из-за этого на шоссейных велосипедах эту длину длину стараются сделать больше (причем не за счет угла S/T ang. ), что позволяет спортсменам лучше педалировать стоя в гору - это залог победы в соревнованиях;
T/T a - длина верхней трубы рамы. Чем больше она отличается от T/T h тем ниже она опущена. Некоторые производители не указывают этот параметр, или заменяют его на угол наклона верхней трубы;
H/T - высота рулевого стакана. От этого параметра зависит то, насколько рама нужного размера подходит для вас (особенно при выборе маленьких размеров). Так как длина вилок для всех размеров рам одинаковая, а для увеличения безопасности необходимо делать раму как можно ниже, получается, что этого можно добиться только уменьшением параметров S/T c-t и высоты стакана . Так что выбирая велосипед маленького размера обратите внимание, чтобы высота стакана была минимальной;
H/T ang. - угол между вилкой и горизонталью рамы. Чем больше этот угол, тем более вертикальный наклон у вилки. Этот параметр влияет практически на всё:

Устойчивость - чем меньше угол, тем больше база велосипеда. При вращении руля увеличивается момент, возвращающий в вертикальное положение велосипед. Уменьшается вероятность заноса переднего колеса;
Маневренность - при увеличении угла, уменьшается база велосипеда. Велосипед легче проходит повороты, стиль езды становится более агрессивным;
Накат, динамика - при увеличении угла, уменьшается тормозящий момент при кручении руля и амортизационная вилка меньше работает в вертикальной положении;
Безопасность - чем меньше угол, тем лучше велосипед держит дорогу. Ниже опускается рулевая труба и ниже становится рама. Вилка лучше реагирует на ухабы и уменьшается опасность перелететь через руль;
Равномерность распределения веса - чем больше угол, тем меньшая нагрузка идёт на переднее колесо;
Прочность рамы - чем больше угол, тем больше нагрузки идет на раму и меньше на вилку, и наоборот.

Два примера:

Для шоссейного велосипеда на первом месте стоит скорость, накатистость и КПД - угол вилки равен 73-74 градуса;

В велосипеде для даун-хилла важна максимальная устойчивость, четкость при прохождении виражей, безопасность - угол вилки равен 62-64 градуса.

F/L - длина велосипеда. Практически у всех вилок одинаковая;
B/B - зазор между центром каретки и горизонталью рамы. Чем ниже находится каретка, тем ниже центр тяжести, тем легче ехать на велосипеде. Однако появляется опасность задеть педалью за кочку, снижается безопасность ;
C/S - длина пера рамы, влияет на распределение веса . Чем короче перо, тем лучше динамика (независимо от того, стоя или сидя педалирует велосипедист) и сцепление заднего колеса с дорогой. Однако при перевозке грузов на велосипеде с короткими перьями появляется опасность перевернуться на подъёме;
F/R - зазор между осью вращения вилки и осью колеса. Отвечает за возврат колеса в первоначальное положение за счет энергии поступательного движения. Чем больше, тем легче ехать без рук. Одинаковое практически для всех вилок.

К подбору рамы следует особенно внимательно подходить к её геометрии. Это та основа, которая позволит вам добиваться лучших результатов в выбранной дисциплине.

Выбрать правильное давление в колесах вашего велосипеда просто, не так ли? Накачать до рекомендованного уровня и готово. Оказывается, все не так просто.

Покрышки выполняют множество функций. Они обеспечивают сцепление с дорогой для безопасного управления и передвижения. На дороге они обеспечивают немаловажную амортизацию, предохраняющую вас от ударов и ям. Они должны быть достаточно жесткими, чтобы не прокалываться при малейшей вероятности, но и достаточно тонкими и легкими, чтобы без затруднений катиться. Все эти функции обеспечиваются давлением в камерах, а также непосредственно дизайном и конструкцией покрышек.

Когда вы садитесь на велосипед, давление в камерах колес увеличивается. Если это давление будет слишком большим, камеры (или бескамерные покрышки) могут погнуть обода, и спровоцируют сложности в управлении велосипедом, увеличив сопротивление качению и риск проколов. Если они недостаточно накачаны, езда будет очень резкой: поверхность сцепления резины с дорогой будет очень мала.

Нужно найти идеал где-то посередине, между этими двумя крайностями. Как это сделать?

Золотая середина

Если существует оптимальный уровень давления, он зависит от вашего веса и типа езды.

Инженер Франк Берто, который исследовал этот вопрос еще в конце 1980-х вывел формулу на основании веса, ложащегося на каждую камеру.

Будучи велотуристом, Берто, вероятно, был заинтересован больше в комфорте, чем в скорости, поэтому его идея состоит в следующем: он рекомендует к использованию более низкое давление в камерах, чем большинство из нас обычно использует.

Падение давления в камерах измерять тяжело, но Берто выполнил замеры и составил график, необходимый для снижения давления на 15%, в зависимости от веса и ширины камер. Вот график его рекомендаций, демонстрирующий соотношение давления и нагрузки на колеса для каждого стандартного размера камер шоссейного велосипеда.

Вес имеет значение

Важно помнить о двух вещах. Первая - что действительная ширина камеры не всегда соответствует указанной. Когда Берто изначально выполнял работу по снижению давления в камерах, у производителей была большая проблема с неправильной маркировкой камер, т.к. проще всего заявить, что у вас самая легковесная 23мм камера, если промаркировать 21мм камеру как 23мм. Сейчас все немного не так, но бывает что камеры все же маркируются ошибочно.

Вторая - что нагрузка колес индивидуальна. Если вы весите 72 кг, а ваш велосипед 8 кг, то общая масса давления на камеры составляет 80 кг, но она распределяется не равномерно. Обычно на заднее колесо приходится большая часть веса, между 55 и 66 %.

Чтобы рассчитать правильное давление, вам необходимо измерять нагрузку на каждое колесо. Поставьте весы под одно колесо и деревянные доски, книги или старые журналы под второе, чтобы велосипед находился на одном уровне. Слегка облокотитесь о стену для баланса и сядьте на велосипед как вы обычно это делаете. Попросите кого-то еще помочь вам прочитать данные на весах. Повторите то же со вторым колесом.

Если заднее колесо весит 44 кг, а переднее 36 кг (распределение веса 55:45 %), а ширина камеры 25мм, то, согласно графику, вам необходимо поддерживать давление 90psi в заднем колесе и 70psi в переднем.

Возможно, для вас это слегка более низкие показатели, чем обычно, поэтому можете думать об этом как о стартовой точке, с которой вы можете начать определять, как вам будет комфортнее.

Если вам лучше с более низким давлением, вы можете взять более тонкие камеры; если лучше с более высоким, используйте более широкие камеры, если ширина рамы позволяет.

Альтернатива

Как я уже упоминал, такой подход довольно спорен. Другой инженер, покойный Джобст Брендт, автор ‘The Bicycle Wheel’, написал в новостной группе: «Берто, кажется, не учитывал, что на жестких поворотах и грубых покрытиях дорог требуются более накачанные шины, чем при обычной комфортной езде».

Брендт также скептически отнесся к замечанию Берто о том, что переднее и заднее колеса должны отражать нагрузку на них. Он писал: «Я всегда езжу на максимально накачанных колесах, т.к. на горных дорогах всегда представляют опасность "змеиный укус". Если спускаться с жестким торможением, переднее колесо будет нести на себе весь велосипед, а заднее будет находиться в подвешенном состоянии. То же происходит и на резких подъемах, когда держишься руками очень близко к переднему колесу».

В последнее время журнал Bicycle Quarterly провели несколько исследований и выяснили, что максимальная накачка камер не дает преимуществ в скорости. Уже было известно, что при проведении измерений на ровной поверхности сопротивление кручению почти не выходило за рамки при определенном давлении. При испытаниях в реальной среде оказалось, что при очень высоком давлении в камерах сопротивление качению не снижается больше.

Выбор

Итак, к чему мы пришли? Думаю, надо взять на заметку 4 совета.

Если вы катаетесь в расслабленной манере - короткие переезды по городу, плавные поездки по дорожке - тогда вы можете позволить себе кататься на камерах с низким давлением.

Если говорить о другой крайности, не пытайтесь обязательно накачать камеры до предела для гонок или тайм триалов. Если дорога не идеально гладкая, вы не почувствуете никаких преимуществ, и, если уж быть до конца честными, вряд ли вы вообще найдете идеальные дороги.

Между этими крайностями вам необходимо приспосабливать давление в камерах под свой стиль езды и поверхность дороги. Катаясь по ровным дорогам, вы можете оставлять низкое давление в камерах, между 15%-ными цифрами Берто и маркировкой на камерах.

На спусках-подъемах я бы последовал совету Джобста Брендта насчет равного давления в переднем и заднем колесах, если вам нравятся быстрые спуски.

Я люблю быстрые спуски, но на скорости 60 км/ч запросто получить прокол в камере переднего колеса. Но если вы не помешаны на быстрых спусках, вы можете ехать на чуть подспущенных колесах для большего комфорта.

В большинстве случаев лучше следовать подкачке камер в соответствии с указанными размерами.

Измерительные приборы

Чтобы правильно выбрать давление в камерах, понадобится какой-нибудь прибор для измерения давления. Обычно такой встроен в насос, но они часто не очень точные, особенно, если насос слегка староват и уже не один год провалялся в гараже. Поэтому, если возможно, приобретите специальный электронный измеритель давления.

Продолжая тему выбора велосипеда ваш покорный слуга занялся изучением велосипедных рам. В этой сфере знания скрывается немало интересных подробностей, о которых не знают многие владельцы велосипедов. Однако, найденный и переведенный мной материал окажется, несомненно полезным, для тех последователей велодвижения, которые хотят досконально изучить все вопросы связанные с устройством велосипеда и узнать почему же разные велосипеды ведут себя по разному при езде.

Когда речь заходит о велосипедах, то о геометрии обычно говорят так: «Мне нравится геометрия этого байка…», или «Геометрия наших велосипедов — лучшая в отрасли…». Но что такое геометрия, и что делает ее «хорошей»? Давайте вместе найдем ответы на эти и другие вопросы о геометрии велосипеда!

Геометрия — это набор всех измерений велосипеда. Каждый угол и длина трубы — часть общей геометрии велосипеда. Геометрия, как ничто другое, влияет на Ваше ощущение велосипеда. Именно поэтому нельзя взять байк для кросс-кантри (езда по несильно пересеченной местности) и превратить его в байк для даунхила (скоростной спуск с горы). Неважно, насколько неубиваемым Вы его сделаете, он все равно будет ощущаться неуместным и неудобным только потому, что его геометрия рассчитана на кросс-кантри.

Угол наклона рулевого стакана

Угол наклона рулевого стакана — это угол, который формирует рулевой стакан с поверхностью земли. Чем он тупее, тем быстрее велосипед будет поворачивать, и въезжать в гору на нем будет лучше. Более острый угол обеспечивает более медленный поворот, да и в гору с ним въезжать сложнее, но зато он выигрывает в стабильности на высоких скоростях. У типичного кросс-кантрийного велосипеда угол обычно около 71 градуса, а у велосипеда для даунхила угол более острый, близкий к 65 градусам.

Колесная база

Колесная база — это расстояние от оси до оси колес велосипеда. Чем оно больше, тем стабильнее езда. Но ради повышения стабильности в жертву приносится маневренность, особенно на низких скоростях. И, наоборот, короткая колесная база делает велосипед более управляемым, а также позволяет крутить велосипед. Длинные колесные базы характерны для велосипедов для даунхила, поскольку они в значительной мере способствуют увеличению стабильности. Байк для даунхила может иметь колесную базу в 47 дюймов. Уличные велосипеды в большей степени выигрывают от маневренности короткой колесной базы, которая составляет порядка 40 дюймов.

Нижнее перо заднего треугольника

>Длина нижнего пера заднего треугольника напрямую влияет на ширину колесной базы, которая, как я уже говорил, влияет на маневренность и стабильность, поэтому более короткое перо делают для энергичной езды. Укороченные перья также делают велосипед легче в управлении. Кроме того, короткие перья позволяют легче контролировать велосипед в воздухе. Именно поэтому короткие перья обязательны у велосипедов для дерт-джампинга и стрита. Короткие перья меньше изгибаются, передавая энергию непосредственно на заднее колесо. У велосипеда для даунхила перья имеют длину в районе 17 дюймов, в то время как стритовые велосипеды — 14-15 дюймов.

Высота рамы

Высота рамы , несомненно, является основной характеристикой велосипеда. Рамы с низкой высотой популярны во всех дисциплинах маунтинбайка просто потому, что никто не хочет ударяться о раму самым неподходящим для этого местом. Соскальзывание ноги с педали может оказаться очень неприятным, особенно для мужчин, в то время как более низкая рама снижает вероятность такого инцидента. Дерт-джамперы и другие экстремалы предпочитают низкие рамы, потому что они облегчают выполнение разных трюков. Более короткая подседельная труба должна, по идее, соответствовать и более низкой высоте рамы, но это не всегда так. Недавние улучшения в гидроформинге (а именно в изгибании) алюминиевых труб привели к значительным уменьшениям высоты рамы в новых моделях велосипедов. Новые линейки Cannondale, Specialized и Santa Cruz - лучшие тому примеры.

Высота каретки

Высота каретки наиболее важна, когда речь заходит о выполнении поворотов. Чем каретка ниже расположена, тем ниже центр тяжести, и тем легче велосипед будет поворачивать. Однако клиренс также имеет немаловажное значение. Если каретка расположена слишком низко, шатуны, педали и подкаретная часть рамы будут биться о камни и разные препятствия. Также каретка опускается под тяжестью велосипедиста во время езды. В том числе и поэтому в туристических велосипедах каретка посажена довольно высоко (14 дюймов), что предотвращает касание земли шатунами. Правда, это делает подобные велосипеды чрезвычайно неустойчивыми при поворотах и довольно-таки бесполезными для всего, кроме прогулочной езды. Также высокая посадка каретки позволяет устанавливать на некоторые велосипеды колеса размером 24 дюйма, вместо 26.

Длина верхней трубы

Длина верхней трубы — это расстояние между центром подседельной трубы и центром рулевого стакана по прямой (без учета разных изгибов, имеющихся на верхней трубе). Ее укорочение ведет к уменьшению колесной базы. Для каждого велосипедиста длина верхней трубы определяется индивидуально; рамы большего размера имеют более длинные верхние трубы. У некоторых людей длинные руки и торс, поэтому им более комфортны велосипеды с длинными верхними трубами. Тем не менее, если геометрия в купленном велосипеде кажется растянутой или, наоборот, сжатой - необязательно его менять: можно поэкспериментировать с длиной выноса руля или подвинуть седло.

Угол наклона подседельной трубы

Угол наклона подседельной трубы похож на угол наклона рулевого стакана, только он формируется подседельной трубой и землей, определяя положения велосипедиста на байке и его смещение относительно шатунов. Более тупой угол перемещает наездника ближе к шатунам, позволяя быстрее крутить педали (кстати, педалирование стоя приводит к аналогичному эффекту и увеличению скорости).

Таким образом, геометрия велосипеда — одна из основных его характеристик. Казалось бы незначительное на первый взгляд изменение ее составляющих, может сделать велосипед более маневренным, но менее стабильным, приспособленным для преодоления преград или наоборот для ежедневных прогулок. Выбирайте велосипед с наиболее подходящей для Вас геометрией и катайтесь с удовольствием!

Рама - основная часть велосипеда. Она должна быть прочной, обеспечивая необходимую жесткость всей конструкции, и легкой. При этом еще и достаточно дешевой. Учитывая, что цена рамы составляет, в среднем, треть от цены готового байка. Производители стараются получить оптимальные характеристики велосипеда сочетанием материала, из которого изготавливают раму, и подбором ее геометрических характеристик - длин труб и углов между ними.

Некоторые ее характеристики и их влияние на поведение велосипеда в поездке мы попытаемся объяснить. Этот материал можно так же рассматривать как справочник по терминологии.

Геометрия рамы байка определяет несколько его характеристик:

Стабильность

Cпособность сохранять прямолинейное направление движения. Более длинный и низкий велосипед более стабильный.

Зависит от следующих характеристик:

Длины верхней трубы. Чем она длиннее - тем байк более стабильный, но менее маневренный.
Колесной базы. Чем больше - тем стабильнее.
Высоты каретки. Увеличение высоты уменьшает стабильность, но повышает проходимость.

Маневренность (управляемость)

Скорость реакции на действия велосипедиста. Его способность быстро менять направление движения. Чем короче рама - тем более маневренный велосипед.

Зависит от большего числа параметров:

Длина верхней трубы. Более короткая труба обеспечивает большую маневренность, но меньшую стабильность.
Колесная база. Чем меньше база - тем больше маневренность, но меньше стабильность.
Длина задних перьев. Чем они короче, тем байк становится более маневренным.
Длина выноса. Аналогично предыдущей характеристики, более короткий вынос улучшает маневренность, а более длинный делает повороты труднее и непредсказуемыми.
Рулевой угол. Чем он ближе к вертикали (больше), тем более маневренный велосипед.
Уход вилки. Эта характеристика связана с предыдущим параметром. Соответственно чем меньше уход - тем лучше маневренность.
Зазора вилки. Чем он меньше, тем лучше управляемость.

Сцепление колес с дорогой

Переднее и заднее колеса имеют разное сцепление с поверхностью дороги. Большую роль в этом играют велосипедные .

Распределение веса велосипедиста по колесам выглядит примерно так: 35% веса приходится на переднее колесо и 65% на заднее.

Сила сцепления заднего колеса с поверхностью зависит от дизайна и геометрии конкретной рамы и, соответственно, от правильности распределения веса велосипедиста, т.е. от:

Длины задних перьев. Чем более короткие задние перья, тем сильнее сцепление с поверхностью - велосипедист сильнее давит своим весом.
Подседельного угла. Чем меньше угол, то есть подседельная труба отклонена больше назад, тем больше велосипедист давит своим весом на заднее колесо и сильнее сцепление с поверхностью.
Колесной базой. Чем она меньше - тем сильнее сцепление.

Боле подробно о функциях переднего и заднего колеса в управлении велосипедом описано в статье

Теперь немного более подробно рассмотрим каждую характеристику.

Размер рамы. Это один из главных факторов при выборе велосипеда. От него зависят все остальные размеры. Более подробно вопросы выбора размера рамы рассмотрены в статье .
Длина верхней трубы. Влияет на стабильность и маневренность байка. Чем она длиннее, тем более стабильный байк, но менее маневренный. От нее зависит и посадка велосипедиста - более вертикальная или ближе к горизонтальной. Очень сильно влияет так же и на распределения веса по всей конструкции. Если у Вас длинные руки или торс, то нужно выбирать велосипед с длинной трубой. Но при этом учтите, что иногда можно просто поменять (сделать его побольше или поменьше), сдвинуть назад или докупить изогнутый назад для .
Колесная база - это расстояние по горизонту между осями колёс. Аналогично предыдущей характеристике влияет на стабильность и маневренность. Чем больше база, т.е. велосипед длиннее - тем лучше стабильность и, соответственно, меньше маневренность велосипеда.
Длина задних перьев. Расстояние между осью задней втулки и кареткой по линии горизонта. Влияет на управляемость и сцепление с дорогой заднего колеса. Чем они меньше - тем более управляемый велосипед (он становится короче) и больше сила давления на заднее колесо. Соответственно повышается сцепление с поверхностью дороги. При коротких перьях байк легче поднимается в гору, маневреннее на поворотах, быстрее разгоняется, имеет меньшую пробуксовку.
Подседельный угол - это угол между подседельной трубой () и горизонтом. Оказывает влияние на посадку велосипедиста и сцепления заднего колеса с дорогой. Чем меньше угол (подседельная труба сильнее отклонена назад) - тем сильнее велосипедист давит своим весом на заднее колесо и лучше сцепление, но при этом уменьшается скоростная сила. Более крутой угол смещает вес тела вперед, увеличивая давление на руки и переднее колесо.
Высота каретки (зазор, дорожный просвет, клиренс). Расстояние между дорогой и центром каретки. Влияет на стабильность и проходимость. При низком зазоре выше стабильность, легче тормозить, но ниже проходимость, большой риск зацепиться педалью за кочку, землю или дорогу при повороте. Чем ниже каретка - тем ниже центр тяжести и, следовательно, велосипед легче поворачивать. Влияет она и на диаметр колес, которые можно будет установить. У горных велосипедов зазор больше, чем у дорожных и шоссейных.
Длина выноса. Измеряется как расстояние от центра рулевой колонки до . Влияет на посадку велосипедиста и управляемость. Опять же, чем больше вынос, тем более горизонтально будет сидеть велосипедист, что более удобно при длительных поездках. Более подробно о выносе руля описано в статье на нашем сайте: " "
Рулевой угол. Измеряется как угол между горизонтом и линией рулевой колонки. Чем больше угол, тем лучше управляемость и быстрее разгон, а вилка лучше обрабатывает мелкие неровности дороги. Связан со следующим параметром.
Уход вилки. Расстояние между точкой соприкосновения с дорогой линии, проведенной через рулевую колонку, и точкой касания переднего колеса с поверхностью дороги. Связан с предыдущей характеристикой. Чем меньше значение ухода вилки - тем лучше маневренность. Если есть передний амортизатор, то этот параметр меняется в зависимости от ситуации на дороге.
Зазор вилки. Расстояние по горизонтали между центром втулки переднего колеса и воображаемой линии, проведенной через рулевую колонку. Вообще это характеристика вилки, но вместе с рулевым углом и длиной выноса влияет на управляемость велосипеда. Чем он меньше - тем лучше управляемость. Более длинный зазор придает большую стабильность.

Геометрия труб при производстве велосипедных рам

Немного хочется остановиться на геометрии труб, используемых для производства рам.

При производстве современных моделей используют трубы большого диаметра.

Почему больший диаметр труб предпочтительнее? Законы физики говорят, что при увеличении диаметра трубы в два раза ее жесткость повышается в восемь раз (кубическая зависимость), а при увеличении толщины стенки трубы в два раза ее жесткость увеличится так же в два раза. Т.е. для увеличения жесткости конструкции и при минимизации при этом веса - увеличение диаметра трубы предпочтительнее.

У таких труб выше жесткость на изгиб, даже при снижении толщины стенок, что, в свою очередь, ведет к снижению общего веса изделия. Но делать стенки очень тонкими опасно, так как это может привести к смятию при серьезном ударе. Считается, что минимальная толщина стенки стальной трубы может быть 0,4 мм, а алюминиевой 0,8 мм. При математическом моделировании и проведении прочностных расчетов было выяснено, что нагрузки на раму неравномерные. Наиболее сильные напряжения на концах - в местах сварки, а минимальные в центре. Тогда производители пошли по пути использования баттированных труб (butted tubing). У них различная толщина стенок в разных участках. Например, при производстве велосипедных рам используют трубы с большей толщиной стенки на концах и меньшей в середине.

Баттирование бывает одинарным, двойным (double butted) или тройным (triple butted).

При одинарном баттинге один конец трубы имеет имеет большую толщину стенок, чем другой. При двойном - оба конца трубы с более толстыми стенками, чем середина, а при тройном - труба имеет три различных толщины по всей длине.

Однако, производство баттированных труб более дорогое и в моделях среднего ценового диапазона их не используют. Вместо этого используются трубы с профилированным сечением - овальным, треугольным и т.д., причем часто одно сечение плавно перетекает в другое. У них лучше параметры жесткости, чем у круглых, даже при уменьшении толщины стенок.

Получают такие трубы методом гидроформинга - формовка труб путем помещения их в специальные матрицы и закачки им внутрь воды или специального масла под высоким давлением. При этом труба принимает форму матрицы, в которую ее поместили.

Например, на приведенной фотографии видно, что у городского женского велосипеда Formula Breeze 2016 верхняя рама имеет треугольную форму, а нижняя - овальную, вытянутую в вертикальной плоскости. Такой профиль делает всю конструкцию более прочной, чем если бы она была выполнена из обычных круглых труб.

Идеальное сочетание это маневренный и стабильный велосипед при низком весе и небольшой цене.

Производители постоянно ищут компромиссы между различными характеристиками при разработке оптимальных моделей для каждого типа велосипедов, экспериментируя с различными углами соединения труб, применяемыми материалами и профилями.

Выбирайте велосипед с подходящей для Вас геометрией, обязательно пробуйте его перед покупкой в действии так, чтобы Вам было удобно и комфортно, и катайтесь с удовольствием!