На что влияет высота рулевого стакана
На что влияет высота рулевого стакана
Геометрия велосипеда (байка)
глава из книги «Современный велосипед»
От геометрии – сочетания размеров и углов велосипеда – зависит очень многое в его поведении. Например, устойчивость, управляемость, проходимость, динамика разгона, эффективное торможение, спуск с горы и подъем в гору, прохождение крутых виражей, и возможность заниматься крутым экстримом. В стародавние времена геометрия велосипеда жестко и однозначно определялось геометрией рамы. Сейчас совсем не так. С появлением передней и задней подвесок геометрия байка стала зависеть и от них. Ход, жесткость, демпфирование и настройки амортизаторов изменяют геометрию и поведение велосипеда прямо на ходу! Дабы не углубляться в дебри, а просто окинуть густой лес небрежным взглядом знатока, рассмотрим основные моменты (смотри рис. ниже).
2. Высота каретки определяет клиренс велосипеда – зазор между дорогой и педалью, когда шатун опущен вертикально вниз. Слишком малый клиренс не позволяет сильно наклонять байк при скоростном прохождении поворота, можно зацепиться педалью или звездами системы за камень, кочку, корень, ускоряясь на выходе из виража. Поэтому байки для разных стилей катания имеют разную высоту каретки над землей, для DH и фрирайда каретку поднимают повыше, на 34-36 см от земли. В качестве конкретного материала предлагается Таблица № 1, которую любезно предоставил Алексей Маджуга, где на примере велосипедов KONA показано, как меняются размеры от назначения байка и стиля катания.
Велосипеды бэк-кантри (трейловые байки)
Велосипеды для фрирайда со средним ходом подвески
Велосипеды для даунхилла
Высота кареточного узла
Угол рулевой трубы, градусы
Длина колесной базы
Примечание. В связи с явным прогрессом в устройстве и работе амортизационных вилок и задних амортизаторов и созданием «стабильных платформ», ход амортизаторов в последние годы увеличился и, вполне возможно, увеличится еще больше. Кроме того, чем выше расположена каретка, тем выше надо поднимать седло, тем больше становится высота велосипеда, выше располагается центр тяжести системы байк + байкер, что влияет на устойчивость и управляемость. На высоком байке проще сохранять равновесие. При входе в вираж высокого байка угол отклонения от вертикали, необходимый для компенсации силой тяжести центробежной силы, возникающей от движения по кругу (радиусу), будет МЕНЬШЕ, чем у низкого байка. Это следует из самой элементарной геометрии. На высоком велосипеде проще гонять по узким лесным синглтрекам, его легче «укладывать» в крутые виражи. Повторимся: для прохождения виража на заданной скорости и по заданному радиусу высокий байк надо наклонять вбок на меньший угол, чем низкий. Но при торможении и спуске картина получается обратной. На крутых подъемах, спусках и при резком торможении передним тормозом высокий велосипед имеет больше шансов потерять равновесие, опрокинуться назад или перевернуться через руль. Чтобы уменьшить этот вредный эффект, увеличивают базу велосипеда – расстояние между осями колес. Заодно получают большую мягкость и плавность хода, байк меньше подпрыгивает на колдобинах, корнях и кочках. Но длиннобазный байк обладает большей курсовой устойчивостью и хуже вписывается в крутые виражи. При низком расположении центра тяжести и длинной колесной базе ухудшается сцепление шин с дорогой (грунтом), и при агрессивном катании колеса будут пробуксовывать или уходить в занос. Во время поворота полезно иметь одинаковое сцепление обеих колес с дорогой, значит, центр тяжести должен находиться посредине колесной базы. Для улучшения управляемости и маневренности приходится «играть» с углом наклона рулевой трубы и уменьшать выкат переднего колеса (вылет, Trail).
3. Угол наклона рулевой трубы отсчитывается от горизонтали. Отметим следующее: чем больше этот угол, чем ближе к вертикали стоят перья вилки, тем быстрее разгоняется велосипед, 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 это соотношение будет около 64-65 градусов и 110-117 см (смотри Таблицу №1). 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. Влияние выката вилки и угла наклона рулевой трубы на байк можно посмотреть в главе «Устойчивость и управляемость».
4. Геометрия байка меняется при работе амортизации. 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, то ситуация поменяется на противоположную. Байк станет более устойчивым, но им будет труднее управлять. Это наверняка знакомо многим велотуристам. Уже появились уже первые трейловые байки, геометрию которых можно изменять прямо на ходу в широких пределах. Например, байк BIONICON EDISON. Замена амортизационной вилки и заднего амортизатора на более длинные или короткие влияет на устойчивость и управляемость байка. Это следует обязательно учитывать. Более подробно эти моменты можно посмотреть в главах: «Устойчивость и управляемость» и «Геометрия для фрирайда».
5. Длина верхней трубы определяется как расстояние от оси рулевой трубы до оси подседельного штыря. Эта длина вместе с длиной выноса во многом определяет посадку велосипедиста. Кроме того, она влияет на «развесовку» 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 далеко назад, чем обеспечивает правильное распределение нагрузки между колесами. Кроме того, дополнительная загрузка переднего колеса, когда райдер слегка перемещен вперед, помогает проходить техничные участки.
7. Длина нижних перьев определяется по параллельной земле линии, проходящей от оси каретки до оси задней втулки. Длина нижних перьев влияет на развесовку и динамику байка, при этом неважно, сидит байкер в седле или стоит на педалях. Когда байкер встает с седла, наклон подседельной трубы уже не влияет на распределение нагрузки между колесами. 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. Это ухудшает динамику и требует большей затраты энергии для того, чтобы забраться в гору. Но на это приходится идти, чтобы разместить на багажнике большой и объемный велорюкзак (штаны), и не задевать его пятками при вращении педалей. И еще пару слов о различии в геометрии байков для разных стилей катания. Чем острее байк «заточен» под скоростной спуск и жесткий фрирайд, тем длиннее ход его амортизаторов, острее угол рулевой трубы, больше колесная база и выше кареточный узел. Байк для дерта имеет укороченную подседельную трубу, заниженный стендовер и короткий вынос. Это полезно для безопасности и удобства райдера при выполнении прыжков и трюков и для большей прочности рамы.
Юрий Разин. PS. Выражаю благодарность Алексею Маджуге за ценные советы и рекомендации по особенностям геометрии современных байков.
Reach, Stack — немного о геометрии
Я написал уже не одну статью на тему, как выбрать правильный размер рамы велосипеда. Старался по простому, чтобы не загружать мозги начинающим, но в комментах всегда видел ехидные замечания, что не рассказал о таких важных параметрах, как Reach и Stack.
Я считал и продолжаю считать, что эти параметры хоть и являются важными, но обращать на них внимание новичку, который выбирает первый хардтейл за 500$, не имеет смысла. Но если кто-то хочет понапрягать мозг, ок, давайте поговорим, что же это такое.
Что такое Reach
На первый взгляд не понятно, зачем нужен этот рич, если у нас есть размер ETT, который показывает расстояние от центра рулевой трубы до центра подседельной трубы. Дело в том, что при определенных комбинациях наклона подседельной и рулевой труб, ETT может варьироваться, при этом реальная длина рамы будет оставаться прежней.
Reach это уточняющий параметр — он измеряется от центра кареточного узла до воображаемой вертикальной линии, проходящей через центр рулевой трубы. Улавливаете, зачем ввели этот размер? Правильно, чтобы дать пользователю точное представление о положении его тела, когда он стоит на педалях. Вот смотрите на картинку.
Видите, как устроена подседельная труба у этого велосипеда? Если бы она не была смещена назад, то вставая на педали, райдер ощущал бы это раму тесной. Представьте себе два одинаковых байка, только у одного есть это смещение, а у другого нет, и если бы в геометрии не был отражен параметр reach, и вы выбирали раму только по значению ETT (которое будет одинаковым), то не смогли бы понять, подходит она вам или нет.
Одним словом, если кто-то будет говорить, что ETT больше не актуально, и нужно выбирать только по reach, то плюйте в эти честные глаза — оба параметра важны. ETT все равно остается главным размером, это длина велосипеда в положении сидя, а reach — это длина велосипеда в положении стоя. Reach крайне важен для горных (в прямом смысле этого слова) велосипедов, для трейлов, на которых большую часть пробега проделывают, стоя на педалях. Именно поэтому я не хотел запудривать мозги новичкам, им в первую очередь важна позиция сидя.
Тем не менее, если вы более-менее продвинутый велосипедист, то обращайте внимание на reach, особенно если выбираете трейловый/эндуро байк.
Что такое Stack
Этот параметр на мой взгляд, не слишком важный, но он тоже необходим при виртуальном сравнении геометрий. Stack — это высота носа рамы велосипеда. Чем эта цифра меньше, тем ниже можно опустить руль, это важно для КК велосипедов, их владельцы зачастую любят согнуться в три погибели для улучшения аэродинамики, типа вот так:
Если же размер Stack больше, то можно установить руль на комфортную высоту без множества дополнительных колец под выносом. Я лично предпочитаю, чтобы руль был лишь чуть ниже сидения, поэтому для меня актуальны рамы с высоким stack.
Как видите, всё просто. Кстати, reach и stack стали отражаться в таблицах геометрии относительно недавно, где-то лет десять назад. Это правильная тенденция, не всегда есть возможность хотя бы посидеть на своем следующем велосипеде, и чем больше параметров, по которым можно сравнить размеры, тем точнее можно сделать выбор.
Люди, сменившие несколько велосипедов, достаточно хорошо знают необходимую им геометрию, поэтому покупка байка через интернет не представляет проблем. Например, я точно знаю, что в сегменте горных велосипедов мне нужна ETT в пределах 630-650мм, reach 450-470мм, stack желательно не менее 620мм, и длина подседельной трубы 490-510мм. В этих рамках я комфортно умещаюсь со своими 188см роста, а минимальные несовпадения компенсирую длиной выноса/смещением седла.
В геометрии еще есть такой важный параметр, как угол наклона рулевой и подседельной труб, но это относится не к размерам, а к целевому назначению байков, поэтому на эту тему как-нибудь в другой заметке.
Расскажите, а вы изучаете геометрию велосипеда перед покупкой, пользуетесь ли всеми параметрами, или по старинке, прикидываете только по ETT? Покупали когда-нибудь велосипед через инет и удалось ли попасть в размер?
Сказать спасибо за статью можно репостом в Фейсбуке или Вконтакте:
Геометрия рамы велосипеда
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:
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:
Сцепление колес с дорогой
Переднее и заднее колеса имеют разное сцепление с поверхностью дороги. Большую роль в этом играют велосипедные покрышки.
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:
Боле подробно о функциях переднего и заднего колеса в управлении велосипедом описано в статье «Можно ли ставить разные покрышки на разные колеса велосипеда и как их подбирать?»
Теперь немного более подробно рассмотрим каждую характеристику.
Геометрия труб при производстве велосипедных рам
Немного хочется остановиться на геометрии труб, используемых для производства рам. 
При производстве современных моделей используют трубы большого диаметра.
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).
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.
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!
Видео о геометрии рамы велосипеда
Влияние геометрии рамы на поведение велосипеда
Нашёл мегазачётную статью о влиянии различных параметров геометрии рамы велосипеда на его поведение.
Геометрия рамы велосипеда влияет на его поведение существенным образом. В этой статье мы расскажем как узнать что представляет собой рама вашего велосипеда.
Велосипед — это замечательная вещь. Возьмите два колеса вместе с кучей тросиков, прилепите это к раме и получится настоящее произведение сантехнической арматуры. Теперь прилепите какую-либо сидушку — чем уже, тем лучше — и добавьте трубу впереди, чтобы держаться руками. Вмонтируйте кучу шестерней, шатуны, топталки и цепь и поехали… не забудьте накачать колёса. Вот и получилось персональное средство передвижения. Отлично, для торможения ещё пригодяться тормоза и для удобства будут также уместны переключатели. Но, в действительности, всё что есть в велосипеде: несколько труб, несколько тросов, несколько шестерёнок и цепь, и немножко резины и пластик. Замечательно, что это вообще работает.
Но, если простой велосипед это впечатляющее проявление искусства инженеростроения, то горный велосипед — настоящее чудо! Давайте взглянем на это поближе. Любой старый велосипед едет, останавливается и иногда поворачивает — это стало известно ещё столетие назад. Горный велосипед отличается тем, что всё это можно проделывать на любой поверхности, чего люди ранее и предположить не могли. Также частью этих возможностей достигается благодаря современному производству и материалам — многое зависит от особенностей рамы, потому что дизайн рамы влияет на то, где все остальные компоненты велосипеда будут прилеплены, на отношение руля к седлу, седла к каретке, руля к углу переднего колеса, каретки к земле и так далее.
И всё приходит к геометрии рамы — к обманчиво простому набору углов и длин, которые диктуют то, как все различные части горного велосипеда будут работать вцелом. К счастью, геометрия рамы — сложный комплекс правил, который поддаётся некоторым научным принципам и немножко везению дизайнеров. Познать это, значит вспомнить последние классы математики: синусы и косинусы. Над этим можно сломать голову, поэтому чтоб вас уберечь от этого, ниже прилагается полный гид по этому вопросу.
Разработчики горных велосипедов стоят лицом к лицу с тернистым набором проблем, которые доставляете им ВЫ?! Если быть более точным, то это ваш вес и где находится ваш центр тяжести. Любой велосипед с велосипедистом на борту это тяжёлая и нестабильная конструкция. Всё в порядке, пока вы катетесь по ровной асфальтной поверхности и ваш вес довольно равномерно распределён между двумя колёсами и всё это легко контролировать. Попробуйте выехать на внедорожье и правила меняются. Вместо равномерного распределения веса ситуация меняется косвенным образом — то 100% веса приходится на заднее колесо, а через миг 100% — уже на переднем. Как только меняется поверхность, опытный велосипедист перемещает вес для контроля над велосипедом и комфортного педалирования. Но начинающий байкер не справится с изменением рельефа в 45 градусов даже на двухподвесном велосипеде с злыми покрышками. Однако, для дизайнеров велосипедов, задача остаётся таже — нужно сделать такой велосипед, чтоб любой мог сказать — это произведение искусства!
Веский вопрос
Если всего этого недостаточно, амортизаторы также могут помочь справиться с проблемами. Теперь не только велосипедист перемещает центр тяжести, но также над этим вопросом работают амортизаторы. Когда работает передний, задний или оба амортизатора, эффективность геометрии рамы также изменяется. Строение амортизаторов должно принимать во внимание то, как велосипед будет вести себя в различных сиутациях, учитывая любые комбинации веса велосипедиста и реакцию амортизаторов. И всё это стоит в основе требований геометрии рамы любого байка — чтобы сделать посадку педалирования эргономичной, достигнуть комфортного движения, управления и торможения.
Сложите все эти факторы вместе и вы начнёте видеть, что логика строения горного велосипеда очень сложна. Чтобы более близко изучить важность геометрии велосипеда, прочтите ниже АНАТОМИЯ ГОРНОГО ВЕЛОСИПЕДА.
АНАТОМИЯ ГОРНОГО ВЕЛОСИПЕДА
Велосипедные понятия:
— Стабильность показывает сколько велосипедисту нужну преложить усилий, чтобы сохранять прямолинейность езды. Большая стабильность в основном хороша при фрирайде на целый день и в даунхильных гоночных машинах, в то время как на техничных участках трассы нужен велосипед, который можно легко переместить в сторону.
— Быстрота — как быстро велосипед реагирует на манёвры велосипедиста. Почти похоже на стабильность, но не совсем то же самое — идеально иметь стабильный вельчик, который также быстр в узких и извилистых условиях.
— Зазор — расстояние между кареткой и поверхностью почвы (скалы, корни, кочки и другие препятствия). Увеличение зазора обычно уменьшает стабильность велосипеда и наоборот — более стабильный велосипед должен иметь более низкую каретку.
— Сцепление — то, как легко заднее колесо цепляется за поверхность. Зависит от распределения веса велосипедиста и от факторов дизайна рамы, таких как угол подседельной трубы (подседельный угол), длина нижней трубы задних перьев и расстояния между колёсами (база).
ДЛИНА ВЕРХНЕЙ ТРУБЫ — расстояние между центрами рулевой колонки и подседельного штыря, воображаемая линия, идущая параллельно земле. Различные по размеру рамы отличаются как длиной, так и шириной.
БАЗА — расстояние между передним и задним эксцентриками колёс. Более длинная база, значит меньшая манёвренность и большая стабильность, и более короткая, значит более быстрый и вёрткий велосипед.
Эффект длины базы:
ДЛИНА ВЫНОСА — меряется от центра руля, до центра рулевой колонки. Длина выноса может оказывать существенное влияние на то, как реагирует ваш велосипед на повороты руля, также тут влияют другие факторы: длина верхней трубы, и рулевой угол. В основном, более короткий вынос лучше для большей манёвренности, более длинный — делает повороты более трудными и непредсказуемыми.
Эффект длины выноса:
ВЫСОТА КАРЕТКИ — расстояние между землёй и центром каретки (ЗАЗОР). Более низкая каретка даёт большую стабильность — легче тормозить — но больший ризк зацепить педалью земляные препятствия. Более высокая каретка придаёт больший зазор, лучше поворачивать, но меньшую стабильность.
Эффект высоты каретки:
ДЛИНА ЗАДНЕГО ПЕРА — расстояние между кареткой и осью задней втулки. Существует небольшая разница между велосипедами в длине заднего пера — длина обычна коротка насколько это возможно. Более короткое заднее перо рамы придаёт большее сцепление заднего колеса с поверхностью почвы и меньшую пробуксовку.
Эффект длины нижней трубы пера:
ПОДСЕДЕЛЬНЫЙ УГОЛ — угол между подседельной трубой и линией, параллельной земле. Меньшее число — ленивый угол — вес велосипедиста перемещается на заднее колесо и увеличевается сцепление, но уменьшается скоростная сила. Более крутой угол, перемещает вес гонщика вперёд, заставляя работать амортизационную вилку и обеспечивет лучшую посадку для быстрго и агрессивного педалирования.
Эффект подседельного угла:
РУЛЕВОЙ УГОЛ — угол между рулевой колонкой и линией, параллельной земле. Более меньший показатель — ленивый угол — придаёт более медленное, раслабленное управление велосипедом. Большее число — крутой угол — значит более быстрое реагирование на манёвры. Однако, реагирование на повороты руля также зависит и от других факторов, таких как длина, зазор и уход вилки (смотрите ниже) и длина выноса.
Эффект величины рулевого угла:
ЗАЗОР ВИЛКИ — расстояние между центром втулки переднего колеса и воображаемой линии, проведнной через рулевую колонку. Зазор — это характеристика вилки, а не рамы, но в комбинации с рулевым углом и длиной выноса, влияет на ответ велосипеда на повороты руля. Более короткий зазор делает велосипед более управляемым, более длинный зазор — придаёт стабильность велосипеду.
УХОД ВИЛКИ — Почти то же самое, что и зазор вилки. Меряется от точки соприкосновения переднего колеса до точки соприкосновения с землёй воображаемой линии, проведённой через рулевую колонку. Как и зазор, уход вилки влияет на поведение велосипеда при поворотах рулём. Разница в том, что в то время как зазор — постоянная величина, уход становится короче при амортизации передней вилки.
Эффект длины зазора и ухода вилки: