НОВАЯ ГЕОМЕТРИЯ РАМЫ ВЕЛОСИПЕДА ДЛЯ ТУРИЗМА
(концепция "живая" рама)
ЦЕЛЬ: создать прочную раму с хорошей динамикой, накатом и комфортом, жесткую в поперечнике и вертикально «мягкую».
Рама состоит из двух треугольников:
а) заднего, образованного задними нижними перьями, задними верхними перьями и подседельной трубой;
б) общего, образованного верхними трубами, нижними трубами вместе с нижними перьями, верхними перьями.
Предполагается, что общий треугольник будет компенсировать и перераспределять нагрузки, идущие от обеих осей (при наездах на неровности дороги), а задний треугольник будет гасить вертикальные нагрузки, идущие вниз-назад от веса велосипедиста. При этом контакт переднего колеса с дорогой будет обеспечивать амортизационная вилка, а контакт заднего колеса – амортизационный штырь параллелограмного типа, ноги и попа велосипедиста.
Рама и все составляющие ее трубы, в т.ч. подседельная, изготавливаются из титана и работают как многолистовая многоуровневая рессора, компенсируя самые разнонаправленные нагрузки, возникающие в вертикальной плоскости. При этом байк остается поперечно жестким за счет двойных верхних и нижних труб, поперечного овала низа подседельной трубы, косынок усиления кареточного узла, перемычек верхних и нижних перьев.
Впереди будет стоять колесо на 24» - на нем легче подниматься в гору. А это одна из важных составляющих дорог в нашей местности.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
1. Общий треугольник
А) Верхняя труба состоит из двух расходящихся от места примыкания к рулевой колонке труб диаметром 19 мм.
Примыкание к рулевой колонке делается под углом, близким к 90 градусам. Подседельная труба проходит внутри верхних труб, их не касаясь (оставить по 2 мм с каждой стороны).
Концы верхних труб горизонтальны, упираются в верхние задние перья и привариваются к ним.
Верхние трубы прогнуты вниз, что должно улучшить амортизацию велосипеда в вертикальном направлении.
Место примыкания верхних труб к подседельной должно обеспечить стендовер в 69 см.
Б) Нижние трубы также расходятся от рулевой колонки и составляют одно целое с нижними перьями. Диаметр труб 22 мм. Обе трубы приварены к подседельной трубе и к каретке. Соединение усилено косынками.
Нижние трубы также прогнуты вниз, но с радиусом меньшим, чем верхние трубы (несколько круче). Эти радиусы определяются требованиями конструкции, технологией и эстетическими соображениями. Байк не должен выглядеть рыхлым и пузатым. Наоборот, он должен создавать впечатление поджарого и устремленного. Поэтому прогибы труб везде, по возможности, минимальны и не очень выразительны. Задняя часть верхних труб горизонтальна и не повторяет профиль изгиба нижних труб. Изгиб верхних труб зрительно поддерживает небольшой прогиб верхних перьев.
В) Рулевая колонка более пологая – 69 градусов. Нагрузка на рулевой стакан увеличится, для компенсации чего диаметр колонки должен быть больше стандартного. Зато вилка будет эффективнее работать, база велосипеда также увеличится и байк станет накатистее, улучшится его курсовая устойчивость. Правда, ухудшится маневренность, что частично компенсируется передним колесом меньшего диаметра.
Потребуется усилить узел примыкания нижних труб к рулевой колонке (наварить небольшие косынки).
Г) Проводки под гидролинию (для задних V-brake) и для двух тросов планетарной втулки сделать между верхними трубами (внутри и под ними).
Д) Крепления под велобачки: приварить по две пластинки с резьбовыми отверстиями (либо приваренными гайками). Креплений должно быть четыре: на подседельной трубе изнутри (для велобачка) и между колесом и трубой (для насоса), на нижних трубах сверху (бачок не должен упираться в другой бачок, установленный на подседельной трубе) и снизу (как можно ближе к каретке, но бачок не должен выступать за клиренс, задевать за переднее колесо и мешать установке переднего крыла, которое крепится в отверстие штыря вилки).
Бачки (термосы) имеют высоту 260 мм, вместе с держателями они шириной 90 мм.
2. Задний треугольник.
А) Поперечная жесткость задних перьев усилена перемычками. Между колесом (с резиной 2,35 дюйма) и подседельной трубой, а также между колесом и перемычками стоек должно оставаться по 20 мм на случай грязи или липкого мокрого снега. При необходимости верхние стойки заднего треугольника в подседельном узле можно приварить выше на 15 мм, чем у моей рамы. Более толстая резина потребует выраженный S-изгиб нижних стоек. Ширина между перьями в районе покрышки должно быть 74 мм. Это возможно, поскольку первой (малой) звезды на системе не будет. Не исключено, что придется немного сплющить перья в этом месте изнутри и снаружи.
Верхние перья сделать из труб диаметром 19 мм, перемычки тоже.
Б) Крепления тормозов сзади под V-brake для колес 26».
Установка гидравлических V-brake потребует S-изгиба и верхних стоек. Ширина между перьями в районе покрышки также должна быть 74 мм.
В) Наклон подседельного штыря 74 градуса. Крутовато, но амортизационный штырь постоянно отрабатывает назад на 10-20 мм.
Г) Подседельная труба диаметром 32 мм, прокатана внизу в поперечный овал.
Д) На левой верхней стойке приварить крепления для двух тросов планетарки – поверху и понизу (но не снаружи).
Е) Крепление планетарной втулки осуществляется посредством горизонтальных подвижных дропаутов с петухом (см. фото). Колесо должно крепиться на эксцентрики. На петух, при необходимости, монтируется натяжитель цепи.
З) Крепление багажника: стандартные в районе дропаутов и подседельного узла.
3. Кареточный узел.
А) Кареточный патрубок приваривается к нижним трубам и подседельной трубе снизу (прикладывается к ним). Усиление узла четырьмя косынками – по две пары спереди и сзади (см. рисунок).
Б) Резьба для установки системы ХТ, интегрированной с кареточным блоком в единый узел (Hollowtech II), 68 мм.
В) Клиренс уменьшен на 10 мм до 290 мм (от пола до каретки) за счет того, что в системе не будет большой звезды.
Этот проект я направил изготовителю - TiTerra в Нижний Новгород и получил как одобрения, так и критику. Вот переписка:
Ti: В целом, концепция ясна и приветствуется. Сразу имеем следующие замечания:
1. Верхняя труба состоит из двух труб уходящих к задним перьям: отличная, осуществимая идея! Можно использовать 19 мм трубы. Верхние трубы, приваренные к верхним перьям, дадут большую жесткость заднего треугольника. При этом конструкция рамы в целом будет "мягче".
2. Нижняя труба состоит из двух труб диам 22 мм. Если использовать Вашу схему, при которой трубы обвивают подседелку, то общая ширина кареточного узла получается 22+22+32=76 мм. Таких кареток нет (максимум 73).
Два варианта выхода: а) вести трубы под кареткой (с точки зрения внешнего вида не очень...), б) приваривать в стык (как обычно): реально без потери дизайнерской мысли). Наше предложение пойти по второму варианту: использовать, либо две 22 мм трубы без гиба, прямые упирающиеся в каретку, либо как обычно одну 38 мм трубу. Мотивация: при прогибе верхней и нижней труб переднего треугольника мы очень сильно его смягчаем, что провоцирует очень сильную нагрузку на лобовую трубу, которая и так напряжена от вилки.
А: За комфорт все отдам. Мне не кажется, что байк так уж сильно помягчает, на его мягкость как раз и рассчитываю. Место примыкания нижних труб к рулевой колонке предполагается как следует усилить снизу, а саму рулевую сделать максимально большего диаметра и из трубы потолще. Все же хочу оставить двойные трубы внизу, дизайн нравится. В принципе, можно и разрезать их кареткой, но тогда низ может стать несколько жестче и объединенные с нижними перьями нижние трубы
уже не будут работать как рессора также эффективно. Основной-то замысел у меня: вертикальная мягкость. Но, возможно, ничего и не изменится. Учитывая жесткость и упругость титана, амплитуда реагирований будет составлять всего лишь миллиметры, а не сантиметры. Или это не так? Байк при педалировании раскачиваться точно не будет, а будет лишь гасить острые удары от неровностей дороги.
Профиль рамы я еще отшлифую, чтобы добиться вида утремленного и поджарого - это мое мироощущение. Несколько спрямлю
задние перья и сделаю меньший радиус верхних труб, поставлю их покруче, отработаю изгибы нижней части. Эти трубы должны работать в едином ансамбле, как бы нанизываясь на почти параллельные линии рулевой-вилки и подседельной трубы. Две черты и три небрежных мазка художника.
Ti: После 50 % предоплаты начинаем работу над чертежами, которые будем отсылать Вам на замечания и предложения до окончательного подтверждения.
Ti: 24 дюймовое переднее колесо дает преимущества в маневренности, и по всей видимости более выигрышно при кантрийных гонках и поездках до 40-60 км по пересеченке. Вообще очень интересно будет проверить в деле такой велосипед. Но я не думаю, что для велопутешествия 24 дюйма лучше, чем 26 или 28 дюймов. Это конечно совершенно разные вещи кросс-кантри и велотуризм, но Вы-то я помню, хотите использовать один и тот же велосипед?
А: Да. Но я катаюсь агрессивно, с азартом, по плохим дорогам. Хотя и помногу. Еду налегке, проезжать стараюсь везде, где возможно или переношу байк,подвешивая его на плече за носок седла. Багажник использую небольшой и на нем у меня всего 3-4 кг. В рюкзаке тоже не более 5 кг. Еду от деревни до деревни с небольшим запасом продуктов, плюс одежда на холод. Колесо на 24" сейчас испытываю. Однако столкнулся с проблемой легкого обода и отсутствием нужных покрышек. Возможно буду практиковать оба колеса. Например, через месяц еду в Монголию на озеро Хубсугул по льду, а шипованной резины на 24" у меня нет.
Ti: Позиция на велосипеде кроме рамы определяется еще и вилкой. Поэтому, чтобы рассчитать правильную геометрию нужно задать параметры вилки, а именно выбег и длину.
А: Вилка уже куплена, обкатывается. Это "умная" FOX F 80.
Ti: Провал каретки очень большой. Наш провал-30мм, при Вашем провале Вы будете цеплять педалями за дорогу при повороте.
А: Уже много лет как выработал привычку, еще с шоссейника, на повороте убирать шатун. Другое дело, что при езде в колее от трактора возможно буду цепляться за неровности и грязь. Но опускаю каретку всего на 10 мм. Это не принципиально.
Ti: Геометрия (в частности угол подседельной трубы), которую Вы прислали, имеет целью компенсировать 24'' колеса при стандартной 450мм вилке или Вы хотите измененную геометрию - отличающуюся от более-иенее стандартной кросскантрийтой посадки?
А: Более крутой угол подседельной трубы сделан отчасти для компенсации постоянного отхода сиденья из-за срабатывания амортизационного штыря параллелограммного типа, а более всего для облегчения педалирования: смещение тела (бедра и стопы соответственно) вперед сдвигает верхнюю мертвую точку педали также вперед и крутить становится легко. Если отъехать
на сиденьи назад, то из-за смещения мертвой точки ближе к вертикали приходится педаль выдавливать. Это под силу только толстоногим здоровякам и то на небольших расстояниях. Педалирование становится толчковым, контакты не нужны.
Вы еще не оспорили более пологий угол рулевой. Тоже есть о чем подумать. Боюсь, что с 69-ю градусами байк не повернешь даже с 24"-м колесом.
Ti: Между верхними трубами и нижней трубой нужно обязательно вварить косынки, иначе передний треугольник будет болтаться в воздухе.
А: Тут я пас, у вас опыта больше. Я думал, что достаточно будет нижних косынок для нижних труб.
Ti: Внизу лучше одну трубу 38, чем две 22, иначе рама будет слишком играть вверх - вниз даже при педалировании. Мы уже проходили это с Кольнагой, у нас был очень похожий дизайн для шоссейного велосипеда. Тоже две тонкие трубы внизу. Очень симпатичный дизайн, но..
А: Очень уж не хочется отказываться от идеи комфорта и дизайна. Тем более, что частично она была воплощена еще английскими военными во 2-ю мировую.
Ti: Задний верхний треугольник просто блестящее решение, мне очень понравилось!
А: Вношу корректировку по креплениям для тросов для планетарки. Судя по инструкции, тросики крепятся через переходник, который прикручивается на болт левого Ви-брейка. Так что по задним верхним перьям никаких креплений делать не нужно.
Прошлую ночь почти не спал, все думал, как обойтись без прогнутых нижних труб. Несколько раз вставал, чертил. Все же хочу оставить их. Два дня подряд катался в разных режимах. Думаю, что вряд ли мне удастся раскачать раму педалированием. Все же я не профи, ноги пожиже и вес поменьше. Может быть существуют какие-то другие способы (кроме прямой толстой трубы) сделать нижние трубы и гнутыми, и достаточно жесткими? Например, пустить их рядом, параллельно и сварить между собой. Тогда они "играть" не будут.