Велосипед-одноколёсный: история, дизайн и будущие инновации

История

Велосипед-одноколёсный — одноколёсное транспортное средство, традиционно используемое в цирковых представлениях. Состоит из спицевого колеса, педалей и трубчатой рамы, поддерживающей седло. Как и велосипеды, одноколёсные собирают из индивидуально изготовленных компонентов.

История

Родословная одноколёсного восходит к ранней разработке велосипедов. Конт де Сиврак стал пионером первого двухколёсного «целерфера» в конце XVIII века — деревянной лошадки с деревянной балкой. К 1816 году механизмы руления улучшили эти дизайны. В 1840 году Киркпатрик Макмиллан ввёл ножной привод. 1860-е принесли крупные достижения — резиновые шины, металлические спицевые колёса и шарикоподшипковые втулки. Пенни-фаринг Джеймса Стэнли 1866 года с его гигантским передним колесом напрямую вдохновил одноколёсное. Педальные кривошипы Пенни-фаринга присоединены к передней оси заставляли заднее колесо подниматься, побуждая всадников экспериментировать с ездой на одном колесе. Исторические изображения конца XVIII века показывают ранние одноколёсные с большими колесами, поддерживающие эту теорию.

Освоение одноколёсного требует большего мастерства, чем велосипед, что привело многих всадников к исполнительству. Энтузиасты подталкивали производителей к инновациям, производящим бесседловые и нависающие «жираф» модели. В конце 1980-х экстремальные спортсмены исследовали одноколёсные на бездорожье, зарождая движение аутдоровых одноколёсных. Хотя нишевое, одноколёсное катание выросло в популярности по всему миру.

Конструкция

Одноколёсное — по сути, одноколёсная машина. Седло — часто слегка изогнутое вниз и мягкое — надевается на штырь седла, крепящийся к раме. Седла бывают разных размеров и могут иметь «бамперы» или передние ручки для трюков. Штыри седла варьируются от простых металлических труб с резьбовыми отверстиями до регулируемых зажимных систем, позволяющих тонкую настройку высоты и угла.

Рама — металлическая структура с двумя вилами, присоединёнными к колесу, и полой трубой, соединяющейся с штырем седла. Базовые дизайны используют плоские вилы, в то время как более изощрённые модели имеют изогнутые или трубчатые рамы с квадратным или округлённым виловым венецом, снижая слабые точки и повышая долговечность. Рама выравнивается с центром колеса, интегрируя подшипники, педальные кривошипы и спицевую втулку. Подшипники — герметичные стальные шары — минимизируют трение. Педальные кривошипы крепятся к подшипникам, а спицы соединяются с втулкой, которая может иметь прямые или угловые фланцы.

Спицы — тонкие металлические трубки (0,2–0,32 см). Типичные одноколёсные используют 28–48 спиц; больше спиц обычно увеличивает прочность. Спицы могут следовать перекрёстным или переплетённым узорам, присоединёнными к ободу через отверстия, соответствующие их углу. Обод содержит шину; стандартные одноколёсные используют 66-сантиметровую шину с круглым поперечным сечением и плоским протектором, идеальным для ровных поверхностей. Аутдоровые варианты имеют более толстые протекторы для бездорожья.

Специальные модели включают Жираф-одноколёсное — цепной привод, 4,6–6,1 м высотой, с рекордом 30,5 м. Ультимейт Уил (Ultimate Wheel) лишён седла, используя фанеровый диск для защиты щиколоток всадника. Импоссибл Уил (Impossible Wheel) имеет боковые стойки, вызывая всадников двигаться самостоятельно. Редкие моноцикл-дизайны имеют большое колесо с внутренним сиденьем.

Сырьё

Рамы одноколёсных балансируют прочность, жёсткость и лёгкость, обычно используя стальные сплавы, алюминий или титан. Эти сплавы могут включать марганец, вольфрам, ванадий или цирконий. С 1990-х углеродно-волоконные композиты появились в высокопроизводительных рамах. Защитные покрытия — эмаль, порошок или хром — усиливают долговечность и эстетику.

Ободы, спицы, педальные кривошипы, втулки и штыри седла обычно используют хромированную сталь или стальные сплавы. Спицы могут быть цинкованными или нержавеющими. Педали обычно резиновые или пластиковые; передовые модели имеют регулируемые механизмы. Седла варьируются от кожи или винила до подушечного полистирола или полипропилена.

Производственный процесс

Производство одноколёсных происходит в двух фазах. Первая — специализированные поставщики производят отдельные компоненты. Вторая — производители собирают эти детали в готовые единицы.

Создание рамы

• Стальные трубы куют из цельных блоков, нагревают до белораскалённого состояния и валяют под высоким давлением. Пьерсер создаёт центральное отверстие, и труба дальше уточняется через вальцовые станки для достижения однородной толщины.
• Трубы размягчают, гнут и формируют в раму. Виловы расплющивают, обжимают и сваркивают для стабильности. Центральное отверстие просверливали для оси колеса. Присоединение штыря седла вытягивают до правильной толщины и режут. Все три сегмента рамы соединяют металлическим муфтой и сваркивают.
• Во время сборки раму проверяют на выравнивание. Корректировки делают пока горячим; излишки флюса и паяльного металла чистят, и швы шлифуют гладко. После остывания финальные правки выполняют.
• Покрытия — либо распыляемая краска, либо электростатическое покрытие — наносят, за которыми следует лак. Некоторые рамы получают хромирование для премиального вида.
• Седло, часто аутсорсинговое, болтуют к штырю седла, затем вставляют в раму с болтом или зажимом.

Колёса, ободы и спицы

• Ободы формируют качкой стальных полос в обручи, сваркивают и формируют. Точные отверстия просверливали для спиц и вентиля шина.
• Спицы крепят к ободу через ниппели и к втулке. Их затягивают в едином направлении для поддержания прямого колеса. Внутренняя прокладка защищает камеру от контакта со спицами.
• Внутреннюю камеру помещают, затем внешнюю шину. Вентиль прокатывают через обод, и камеру надувают до рекомендуемого давления.

Финальная сборка

Рама крепится к колесу через твёрдую металлическую трубу. Подшипники, педальные кривошипы и другие компоненты фиксируют гайками и болтами. Шину надувают, и финальные регулировки делают для обеспечения оптимальной производительности.

Контроль качества

Контроль качества охватывает инспекции поставщиков и в-заводскую верификацию. Поставщики выполняют визуальные осмотры и используют рентгеновские калибры для подтверждения толщины труб. На заводе компоненты проверяют на размерную точность и цвет. После сборки специалисты тестируют выравнивание колеса, затяжку болтов и общую целостность.

Будущее

Инновации фокусируются на безопасности и простоте использования. Патенты 1990-х ввели механизмы ограничения наклона и рули для помощи новичкам. Новые дизайны предвосхищают более лёгкие, более прочные композитные рамы и передовые функции безопасности. Будущее одноколёсного лежит в материаловедении и эргономических улучшениях, расширяющих доступность.

Где узнать больше

Книги

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, 1994.

Периодические издания

Джонсон, Р. К. "Unicycles and Bifurcations." American Journal of Physics (июль 1998).

Мартин, С. "Miyata Unicycle." Bicycling (апрель 1993).

Другие

The Unicycle Web Page. Декабрь 2001. https://www.unicycling.org.

Перри Романовски