Сегодня, когда про кого-то говорят, что он «изобретает велосипед», под этим подразумевается, что человек занимается бесполезной деятельностью, изобретая то, что уже давно изобретено. А кто и как на самом деле изобрёл велосипед? В действительности изобрести велосипед оказалось совсем не таким простым и быстрым делом, и свой вклад тут внесли множество разных людей. Итак, в этом посте — об истории изобретения велосипеда.
У изобретения велосипеда длинная предыстория. Имеется немало свидетельств, что колёсные устройства, приводимые в движение мускульной силой человека, создавались талантливыми изобретателями в разное время и в разных странах. Первые свидетельства о таких устройствах относятся ещё ко времени Александра Македонского. Согласно античным источникам, ещё в 4 в. до н. э. у правителя Сиракуз Дионисия был некий «гамаксион» — повозка, приводимая в движение мускульной силой. О подобных устройствах упоминают и более поздние римские источники. Строили самодвижущиеся повозки, приводимые в движение при помощи педалей и рычагов, и в средние века.
Достаточно распространена неправильная версия о том, что первый .
В России в 18 в. создание довольно совершенных для своего времени «самобеглых колясок» связано с именами талантливых изобретателей Леонтия Шамшуренкова и Ивана Кулибина.
самоходный экипаж Кулибина (1791 г.)
Но, как ни странно, на протяжении тысяч лет подобные изобретения оставались лишь интересными диковинками и так и не получили массового распространения. Лишь в 19 веке появились и получили массовое распространение первые устройства, которые, постепенно совершенствуясь, и стали известными нам сейчас велосипедами.
Кто именно построил первое устройство, напоминающее современный велосипед, доподлинно неизвестно. Есть немало версий на этот счёт. Например, в российских архивах сохранились свидетельства о Ефиме Артамонове, крепостном, который ещё в 1801 г. изобрёл велосипед и даже приехал на нём с Урала в Москву. Правда, некоторые считают этот случай легендой и подвергают сомнению, т. к. об этом событии сохранилось очень мало информации в письменных источниках. А первым изобретателем, чьё имя достоверно связано с появлением велосипеда, обычно называют Карла Дреза.
Карл Дрез был лесничим из Баварии, и натолкнули его на мысль об изобретении нового средства передвижения обстоятельства. После 1812 г. в течение нескольких лет в Европе наступило последовала череда неурожаев. Овёс для лошадей стал дорогим и тогда Дрез придумал простое двухколёсное приспособление с рулём и сидением, которое позволяло человеку передвигаться быстрее. Педалей у «дрезины» — так прозвали изобретение Дреза — не было, и передвигаться на нём нужно было, отталкиваясь ногами от земли. Тем не менее, и такой способ передвижения был заметно быстрее, чем передвижение пешком. При помощи дрезины можно было передвигаться со скоростью около 15 км/ч.
Так выглядела первая «машина для бега», изобретённая Дрезом
В 1817 г. изобретение Дреза стало популярным и вскоре подобные машины стали производить в разных странах. Через некоторое время «дрезин» стало столько, что власти некоторых городов начали вводить запреты и штрафы, чтобы обладатели этих машин не мешали пешеходам ходить по тротуарам.
Такие машины выпускались в Англии
Но чтобы велосипед стал велосипедом, в нему ещё нужно было приделать педали. В 1840 попытку совершенствовать велосипед сделал шотландец Макмиллан. Он добавил педали, которые при помощи рычагов соединялись с задним колесом.
Макмиллан и его велосипед
Однако изобретение Макмиллана осталось малоизвестным и не получило распространения.
В 1863 г. французский изобретатель Пьер Лалман предложил другой вариант, установив педали на переднее колесо. Во Франции нашлись люди, которые подержали изобретателя — инженер Пьер Мишо и промышленники братья Оливье. Вскоре новые машины, которые назвали велосипедами, стали выпускать серийно.
Пьер Лалман и его велосипед
После этого велосипеды продолжили совершенствоваться. Велосипеды начали выпускать с металлической рамой, затем для облегчения конструкции её стали делать из металлических трубок. В 1867 г. англичанин Каулер разработал конструкцию колеса с металлическими спицами. В 1870-х получила распространение конструкция велосипеда, обычно называемая «паук» — с огромным передним колесом и маленьким задним.
Велосипед «паук»
На «пауках» можно было ездить довольно быстро — со скоростью около 30 км/ч, но езда была небезопасной. Небольшая кочка могла стать причиной падения, а падать с велосипеда было довольно высоко.
В 1878 году английский изобретатель Лоусон делает следующее важное усовершенствование — добавляет в конструкцию велосипеда цепную передачу. Теперь огромное переднее колесо велосипедам больше не нужно. А в 1888 г. шотландец Джон Данлоп придумывает ещё одну важную часть современного велосипеда — надувные резиновые шины. Благодаря им езда на велосипедах, которые успели прозвать «костотрясами», становится заметно более комфортной.
Велосипед «Ровер» Джона Старли — один их первых, похожих на современны е
К концу 19 века велосипеды стали очень популярны, число велосипедистов во всём мире превысило миллион, стали проводиться регулярные соревнования по велосипедному спорту, велосипедами стали оснащать почтальонов и армию.
Солдаты со складными велосипедами (начало 20 в.)
Но и на этом история изобретения велосипеда не закончилась. Велосипеду ещё нужен был тормоз и механизм свободного хода, хорошие подшипники для уменьшения трения, механизм переключения скоростей, более совершенные материалы для рамы (первые велосипеды легко ржавели и после каждой поездки их нужно было смазывать и протирать бензином). Все эти усовершенствования заняли десятилетия.
Первый велосипед. Вступление.
Очень сложно отследить историю изобретения и возникновения велосипеда, каждая страна, как это принято в истории, «тянет одеяло» на свою сторону. Поэтому сейчас в интернете собралось очень много источников с самыми разными версиями, реальными, и не очень. По сути, есть две основные версии в истории о том, кто первым изобрел первый велосипед в мире. Одна версия утверждает, что первый велосипед в мире был изобретен в России, кузнецом Артамоновым. Но вскоре про это изобретение забыли. Его называли двухколесной тележкой. По второй версии в вопросе «кто изобрел первый велосипед» изобретателем считается Карл фон Дрез. О нем речь пойдет ниже.
Сама идея передвижения человека на колесах, за счет его собственной силы, появилась очень давно. Примером могут служить всевозможные коляски и повозки на четырех или двух колесах. Такие изобретения почти одновременно появились во всем развитом мире, например, Франции и Германии.
История создания первого велосипеда
Хоть и история создания первого велосипеда неоднозначна, все же родоначальником велосипеда как такового можно назвать Карла фон Дреза - немецкого барона.
В 1814 году он собрал некий двухколесный деревянный самокат, которому сам дал название «машина для хождения». Главным отличием того устройства о современных велосипедов было то, что у него не было педалей, человеку приходилось отталкиваться ногами от земли, чтобы передвигаться. В 1817 году Карл фон Дрез получил патент на свое изобретение. Это и была та самая история изобретения первого велосипеда.
В дальнейшей истории развития велосипеда это изобретение получило имя «дрезина», в честь имени своего создателя. Это слово и сейчас есть в нашем лексиконе, но обозначение у него совершенно другое.
К слову о различных версиях истории велосипеда - в некоторых источниках указывается совершенно другая дата изобретения первого велосипеда. Это якобы был российский изобретатель Артамонов, который опередил немецкого аж на 14 лет. К сожалению ему не дали патент на его изобретение, хоть и велосипед его работал исправно - как гласит история, Артамонов проехал на нем около 5000 километров.
Примерно в 1839-40х годах некий Киркпатрик Макмиллан, шотландский кузнец, решил усовершенствовать велосипед Дреза. Самое главное в этой модификации - это добавление педалей. Макмиллан немного опередил свое время и его работа не была оценена широкой публикой.
Дальнейшая история развития велосипеда происходит, в основном, из западной Европы и США. Различные предприятия проводили модификации в системах шатунов, которую прикрепляли на переднее колесо.
История развития велосипеда
В 1853 году благодаря французу Пьеру Мишо был запатентован педальный привод, прикрепленный к переднему колесу. В том числе велосипед обзавелся подпружиненным седлом и тормозом. В истории создания велосипедов эта модель называется «костотрясом».
После того, как 31 мая 1868 года в парижском пригороде Сен-Клу была проведена двухкилометровая гонка на «костотрясах», катание на велосипедах повсеместно превращается в весьма забавным увлечением. Кстати название велосипеда не двузначное - езда на нем была действительно непростым занятием, нужно было обладать достаточно большой силой и ловкостью.
Затем, в 1867 году история велосипеда была дополнена новым событием - изобретатель Каупер разработал новую конструкцию колеса со спицами. Через год после этого события в Париже фирма «Мейер и Ко» начала производство велосипедов с цепью - так называемым цепным приводом на заднее колесо.
1870-1885 годы - это время велосипедов-»пауков». Так называли велосипеды с большим передним колесом. К переднему колесу прикреплялись педали, а заднее колесо было в разы меньше. Такие большие колеса делались из-за желания проходить как можно больше расстояния за один оборот колеса. Как правило из-за таких колес увеличивалась максимальная скорость передвижения, и достигала почти 30 км/час, но езда на таком «пауке» была совершенно небезопасна - из-за малейшей кочки можно было перевернуться, а большая высота способствовала большим травмам. Альтернативам «паукам» были разве что трехколесные велосипеды.
Далее в истории велосипедов «пауков» значится небольшое усовершенствование - английский изобретатель Лоусон добавил в конструкцию цепную передачу. Эта модель называлась «кенгуру», ее скорость зависела от вида шестерен. В 1880 году городская управа Петербурга зарегистрировала примерно сто таких велосипедов, а вскоре, через два года, они стали появляться и в Москве. Для московских дорог тех времен эти велосипеды совсем не подходили, да и вовсе были запрещены правительством.
Затем совершенствование конструкций безостановочно продолжалось - только в Англии и США были поданы около 6000 патентов.
«Безопасный велосипед»
Начало для современных велосипедов в истории их создания было положено в 1884 году Джеймсом К. Старли. Но действительно большой рывок в технологии произвел шотландский ветеринар Джон Бойд Данлоп, который добавил пневматическую полую шину. Для того чтобы его сыну было комфортнее ездить на «костотрясе» он надел на колеса поливной шланг и наполнил водой, но это сильно снизило скорость передвижения. Тогда он наполнил шланг воздухом, да еще и придумал специальный клапан, чтобы воздух не выходил из шины под собственным давлением. Это изобретение стало именно тем новшеством, которое послужило широкому распространению велосипедов.
В дальнейшей истории велосипедов их постоянно улучшали, уменьшали вес, увеличивали скорость, повышали комфортность и прочность.
Оцени пост:
Велосипед, одно из самых популярных средств передвижения по всему миру, миллионы людей ежедневно преодолевают огромные и не очень расстояния на самых разных моделях и типах велосипедов, но далеко не все задумывались о происхождении этого вида транспорта.
А всё началось в далёком IX веке. В 1817 году немецким профессором бароном Карлом фон Дрезом был изобретён и запатентован первый беговел, который он гордо именовал «машиной для бега».
Внешне он сильно напоминал современные велосипеды и имел деревянную раму. Однако велосипед, привычный по устройству современному человеку был сделан лишь в 1862 году Пьером Лалманом в Париже.
С 1870-х годов начала набирать популярность схема «пенни-фартинг», название даёт представление о соразмерности колёс, так как монета пенни гораздо больше монеты фартинг. Большая высота сидения и сильно смещённый вперёд центр тяжести делали такие велосипеды довольно опасными.
Дальше технический прогресс постепенно доводил вид и устройство велосипеда к тому, что мы с вами можем видеть ежедневно. Первый складной велосипед был сделан в 1878 году, активное использование алюминия при производстве рам началось в 1890-х годах.
Механизмы переключения начали появляться лишь на заре XX века, порой они были довольно забавными, например одним из первых способов было оборудование заднего колеса двумя звёздочками – по одной с каждой стороны, таким образом, чтобы переключить передачу, велосипедисту надо было остановиться, снять заднее колесо, перевернуть его и заново натянуть . 
Первый механизм переключения, идентичный сегодняшним по схеме работы появился только в 1950 году, его изобрёл итальянский велогонщик и производитель велосипедов Туллио Каманьоло.
Изобретение и развитие велосипедов сильно повлияло на общее техническое развитие общества. Многие технологии производства узлов велосипеда были впоследствии перенесены в автомобильную промышленность, а всем известные Братья Райт начинали как производители велосипедов. В США велосипеды сыграли свою роль в улучшении качества дорог, что привело к скорейшему развитию автотранспорта.
Ежедневно в мире тысячи людей используют велосипед не только для совершения прогулок, но и при выполнении своих служебных обязанностей. Многие страны Европы, например Великобритания и Венгрия используют велосипеды для доставки почты. Даже известный мультипликационный почтальон Печкин всю жизнь мечтал о велосипеде.
В густонаселённых городах часто можно встретить полицейских на велосипедах, патрулирующих улицы города, на этом виде транспорта им не страшны никакие пробки и они могут быстро перемещаться по пешеходным зонам. Что уж говорить о курьерах, для которых велосипед один из самых эффективных видов транспорта в современном городе. Активное применение велосипеды находили и в военное время. Во время первой мировой обе стороны достаточно активно использовали велосипеды. Основное применение они нашли в разведке, позволяя быстро и бесшумно передвигаться по территории, кроме того разведчики не нуждались в дефицитном топливе для своего транспорта.
Сегодня мы с вами познакомились и историей такого замечательного и полезного вида транспорта, как велосипед. Дальше нас ждёт еще много интересных и полезных статей!
До 1817 года
Сведения о велосипедах и самокатах до 1817 года неясны и противоречивы. Так, рисунок двухколёсного велосипеда с рулём и цепной передачей, приписываемый Леонардо да Винчи , или его ученику Джакомо Капротти, по мнению многих, является подделкой . На витраже в церкви Св. Егидия в английской деревне Stoke Poges изображена человеческая фигура на чём-то вроде самоката , которую Н. Певзнер называет "изображением потешной лошадки, выполненным в XVII веке (C17 representation of a hobby horse)". Самокат якобы 1791 года , приписываемый графу де Сивраку (Comte de Sivrac ) - фальсификация года, выдуманная французским журналистом Луи Бодри. В действительности никакого графа де Сиврака не было, прототипом его стал Джин Хенри Сиврак, получивший в году разрешение на импорт четырёхколёсных экипажей.
Легендой, скорее всего, является и история о крепостном крестьянине Артамонове , который якобы сконструировал велосипед примерно в 1800 году. Согласно этой легенде, изобретатель совершил успешный пробег на своём велосипеде из уральского села Верхотурье в Москву (около двух тысяч вёрст). Это был первый в мире велопробег. В сие путешествие крепостного Артамонова послал его хозяин - владелец завода, который возжелал удивить царя Александра I «диковинным самокатом». За изобретение велосипеда Артамонову со всем его потомством была дарована свобода от крепостной зависимости. Велосипед хранится в краеведческом музее Нижнего Тагила.
Как показал химический анализ железа, велосипед из нижнетагильского музея сделан не ранее года. Что касается Артамонова, то он впервые упоминается в книге В. Д. Белова «Исторический очерк уральских горных заводов» (издание г., С.Петербург): «Во время коронования императора Павла, следовательно в 1801 г., мастеровой уральских заводов Артамонов бегал на изобретённом им велосипеде, за что по повелению императора получил свободу со всем потомством». В действительности Павел I короновался в году, а в 1801 - Александр I . Белов не приводит никаких ссылок на документы, подтверждающие его поразительную находку. Не найдены они и впоследствии. Никаких упоминаний об Артамонове не удалось найти ни в камер-фурьерских церемониальных журналах 1796, 1797 и 1801 годов, ни в «повестке по случаю кончины Его императорского величества государя императора Павла Петровича», ни в описании коронации Его императорского величества Александра Павловича, ни в «Списке о всех милостях, излиянных покойным государем Павлом 1 в день его коронации 5 апреля 1797 года», ни в архивах канцелярии Н. Н. Новосильцева, созданной в 1801 году и занимавшейся рассмотрением технических изобретений, ни в подборке материалов о крепостных изобретателях, публиковавшейся в «Отечественных записках» П. П. Свиньина (1818-1830). Не найдено и никаких других документов, которые бы подтверждали рассказ Белова. Железный «велосипед Артомонова», демонстрировавшийся в одном из уральских музеев, оказался самоделкой конца XIX века, выполненной по английским образцам .
Прототипом легенды, возможно, послужили крепостной изобретатель Е. Г. Кузнецов-Жепинский, действительно получивший вольную (вместе с племянником Артамоном) в 1801 году за свои изобретения. Однако Кузнецов сконструировал не велосипед, а дрожки с верстометром и музыкальным органом.
1817 год и далее
Эволюция велосипеда
Велосипед с деревянными колёсами в стиле середины XIX века.
Хотя велосипед воспринимается нами как некое простое и гениальное целое (о чем свидетельствует поговорка «изобретать велосипед»), в реальности его изобрели как минимум в три приёма.
Общества велосипедистов добивались улучшения качества дорог. Примером такой организации является Лига Американских Любителей Колёсного Транспорта (League of American Wheelmen ), в конце XIX века в США возглавлявшая и финансировавшая Движение за Хорошие Дороги (Good Roads Movement ). Улучшение качества дорог также ускорило развитие автомобилей.
Велосипеды сыграли свою роль в эмансипации женщин. В частности, благодаря им в 1890-х в моду вошли женские шаровары , что помогло освободить женщин от корсетов и другой сковывающей одежды. Кроме того, благодаря велосипедам женщины обрели беспрецедентную мобильность. Так, например, знаменитая американская суфражистка Сюзан Энтони (1826-1906) заявила 2 февраля в интервью газете «New York World»:
Я думаю, что велосипед сделал больше для эмансипации женщин, чем всё остальное вместе взятое. Он даёт женщинам ощущение свободы и независимости. Сердце моё наполняется радостью всякий раз, когда я вижу женщину на велосипеде… это - зрелище свободной, неугнетённой женщины.
Велосипеды позволили сельским жителям чаще ездить в соседние деревни и города, благодаря чему участились браки между жителями разных населённых пунктов. Это улучшило генетическое здоровье населения благодаря гетерозису . Велосипеды уменьшили скученность в городах, позволив рабочим и служащим жить в пригородах, относительно далеко от места работы.
Применение
Почтовые службы многих стран используют велосипеды с конца XIX века. Так, британская почта (англ. Royal Mail ) использует велосипеды с 1880-х . Общее количество почтальонов-велосипедистов составляет 37 000 в Великобритании , 27 500 в Германии , 10 500 в Венгрии .
Полиции многих стран используют велосипеды для патрулирования улиц, особенно в сельских районах. Велопатрули, как и велосипедная почта, появились в конце XIX века. К примеру, полиция английского графства Кент закупила 20 велосипедов в году, а к году число полицейских велопатрулей составило уже 129. Преимуществами велопатрулей является свобода от автомобильных пробок, возможность патрулировать в пешеходных зонах, возможность скрытно подобраться к подозреваемому.
В Великобритании велосипеды традиционно используются для доставки газет. Это позволяет брать на работу подростков, у которых ещё нет водительских прав. В бедных странах велосипеды иногда используются для доставки обедов.
Даже автомобильная индустрия использует велосипеды. На заводе «Мерседес-Бенц » (нем. Mercedes-Benz ) в Зиндельфингене (нем. Sindelfingen ), Германия, рабочие передвигаются по территории завода на велосипедах. У каждого отдела - велосипеды своего цвета.
Велосипеды использовались на войне. В ходе Второй бурской войны (1899-1902) обе стороны (Великобритания и южноафриканские республики) использовали велосипеды в разведке и для доставки сообщений. Специальные части патрулировали железные дороги на велодрезинах . В первой мировой войне обе стороны активно использовали велосипеды в разведке, для доставки сообщений, для транспортировки пострадавших. Япония успешно использовала велосипеды для вторжения в Китай в году и для вторжения в Сингапур через Малайзию в .
Транспортировка плодов банана
Велосипеды позволяли скрытно и внезапно перебросить тысячи солдат, застав противника врасплох. Кроме того, они не требовали ни грузовиков для своей переброски, ни дефицитного топлива. Союзники использовали в своих операциях парашютистов, экипированных складными велосипедами. Велосипеды использовались партизанами для перевозки грузов в ходе вьетнамской войны . В Швеции велосипедные войска просуществовали до , а в Швейцарии - до . По некоторым данным, велосипеды использовались американскими частями спецназа в ходе афганской кампании.
Велосипедные гонки
Велосипеды в настоящее время
Европа
В настоящее время велосипеды наиболее популярны в странах Северной и Западной Европы . Самая «велосипедная» страна Европы - Дания , средний житель этой страны проезжает за год на велосипеде 893 километра. Следом идут Нидерланды (853 км). В Бельгии и Германии средний житель проезжает за год на велосипеде около 300 километров. Наименее популярен велосипед в странах Южной Европы - среднестатистический испанец проезжает за год на велосипеде всего 20 километров .
Современная популярность велосипеда в Европе - результат проводимой правительствами политики, так как популяризация велосипеда способствует разгрузке центров городов от автомобилей, а также улучшает здоровье людей.
Для популяризации велосипеда и велосипедного туризма принимаются следующие меры: устройство велосипедных дорожек и прочей инфраструктуры; меры, облегчающие использование велосипеда в сочетании с общественным транспортом (велосипедные стоянки, как правило, крытые, а зачастую и охраняемые, на вокзалах и автостанциях, оборудование пассажирских поездов специальными вагонами для пассажиров с велосипедами и тому подобное).
Во многих городах Европы велосипед можно взять напрокат на вокзале.
Fietsflat , трёхэтажная велостоянка у Центрального вокзала в Амстердаме
Устройство велосипеда
Наименования узлов и деталей
Велосипед классической конструкции состоит из рамы , шарнирно закреплённой на ней рулевой вилки с рулём и передним колесом , заднего колеса, седла на подседельном штыре , педалей с кривошипами (а не шатунами, как указано на рисунке), цепной передачи и тормозов. Дополнительно велосипед может оборудоваться одним или двумя амортизаторами, багажником , светотехникой (лампами и/или световозвращателями), звуковым сигналом, подставкой-"подножкой".
Колёса
Как правило, на велосипеде устанавливаются два колеса одинакового диаметра. Каждое колесо состоит из металлического обода,который соединяется с передней втулкой с помощью спиц, резиновой камеры (она аналогична автомобильной,но более тонкая) и покрышки (шины) с протектором. Протектор обычно большой у горных велосипедов, он уменьшает тормозной путь велосипеда и защищает камеру от проколов стеклами, гвоздями и т.д. при движении по асфальту.
Рама
Рама - часть велосипеда, к которой крепятся другие его компоненты - колёса, педали, седло, руль. По мнению многих, рама - самый главный и дорогостоящий компонент велосипеда .
Рама состоит из труб, или перьев, образующих два треугольника - передний и задний, причём задний треугольник раздвоен и образует заднюю вилку для крепления заднего колеса. Такая форма обеспечивает наибольшую жёсткость рамы при минимальном её весе.
Передний треугольник образован подседельной трубой, соединяющей седло и каретку; нижней трубой, соединяющей каретку с рулевой колонкой; и верхней трубой, соединяющей рулевую колонку с подседельной трубой. Задний треугольник образован двумя парами труб, идущих от подседельной трубы и каретки к втулке заднего колеса.
Существуют рамы без верхней трубы или с верхней трубой, идущей рядом с нижней. Такие рамы называются женскими. Женская рама тяжелее мужской с аналогичными характеристиками, но на велосипед с женской рамой удобнее садиться и слезать. В прошлом велосипеды с женской рамой использовались женщинами (можно было сесть на велосипед, будучи в юбке и не нарушая приличий), сейчас они популярны среди обоих полов.
Комфортабельность рамы и ходовые качества велосипеда зависит от мягкости материала. Мягкие рамы лучше поглощают вибрацию и имеют лучший накат на неровных поверхностях. Жёсткие рамы позволяют передавать энергию от педалей к колёсам с меньшими потерями.
Рамы могут делаться из стали, сплавов алюминия, титана, магния, молибдена, а также из углепластика (карбона).
Хорошие стальные рамы делают из хромомолибденовых сплавов. Рамы из хромомолибденовой стали (Cr-Mo steel) лишь немного тяжелее, чем алюминиевые, комфортабельны благодаря своей относительной мягкости и обладают отличными усталостными характеристиками. Если всё же стальная рама страдает от усталости материала, она даёт знать об этом скрипом и снижением жёсткости. Сейчас Cr-Mo в основном используется только в производстве рам для велосипедов ВМХ и туристских велосипедов (en:Touring bicycle).
Рамы из других марок стали (hi-ten, высокоуглеродистые) отличаются низкой прочностью и большим весом и используются только в дешёвых велосипедах.
Алюминиевые рамы легче стальных и жёстче. Благодаря этому они часто используются для гоночных моделей. Однако усталостные характеристики алюминия плохи; кроме того, алюминиевая рама, разрушающаяся от усталости материала, разрушается внезапно.
Титановые рамы также весьма легки, но титан - очень мягкий металл, что часто является недостатком. Титановые рамы не боятся ни холода, ни жары, ни химических веществ, и практически вечны.
Магниевые рамы легки примерно так же, как титановые. Магний очень неустойчив к коррозии, поэтому такие рамы необходимо беречь от царапин. Кроме того, магний, как и алюминий, имеет плохие усталостные характеристики.
Рамы из углепластика (карбона) легче всех остальных, но очень дороги. Их главным недостатком, кроме цены, является хрупкость: карбон может быть повреждён сильным точечным ударом. Кроме того, у карбона очень плохие усталостные характеристики - спортсмены предпочитают менять такие рамы не реже, чем раз в год.
В настоящее время на большинстве велосипедов используются рамы из алюминиевых сплавов, вытеснившие стальные с массового рынка. Дорогие гоночные велосипеды используют либо алюминиевые рамы с карбоновыми задними перьями, либо полностью карбоновые. Другие материалы (титан, скандий, магний) - скорее, экзотика.
Передача
Задний переключатель скоростей
Планетарная втулка Shimano Nexus Inter 8 с ножным тормозом
Ролофф-планетарный механизм переключения передач
Крутящий момент с педалей на заднее колесо обычно передаётся с помощью цепной передачи. Она состоит из ведущих звёзд, ведомых (задних) звёзд, собственно цепи и дополнительных механизмов. Совокупность ведущих звёзд называется системой, совокупность ведомых звёзд - кассетой.
В простейшем случае велосипед имеет только по одной ведущей и ведомой звезде. Однако максимальную мощность человек развивает при достаточно узком диапазоне усилий, поэтому многие велосипеды оборудованы механизмами переключения скоростей.
Переключатель скоростей в том виде, в каком он применяется сегодня на большинстве велосипедов, изобрёл известный итальянский велосипедист Туллио Кампаньоло (en:Tullio Campagnolo) в г. Звезды (как сзади, так и спереди) смонтированы в блоки, и переключение осуществляется с помощью бокового смещения цепи направлением её на нужную звезду. Чтобы обеспечить равномерное натяжение цепи при разных передаточных отношениях, задний переключатель оборудован специальным устройством натяжения. Велосипед может иметь от 3 до 10 ведомых звёздочек и 1-3 передних, что позволяет таким образом обеспечить до 30 передач. Впрочем, передачи зачастую частично пересекаются (например, положения 48/16 и 36/12 эквивалентны); но такое пересечение необходимо для более удобного и плавного переключения. Кроме того, эффективность передач не одинакова: при большом перекосе цепи (например, с первой передней на последнюю заднюю звезды) трение и износ цепи сильно возрастает, потому такими передачами активно пользоваться не рекомендуется.
Переключатели управляются с помощью натяжения тросиков, которое регулируется специальными ручками переключения. У велосипедов до конца 1980-х - начала 90-х натяжение тросиков регулировалось плавно, из-за чего велосипедисту необходимо было самому определять положения, соответствующие переключению на очередную передачу. Позднее получили распространение системы индексного переключения, в которых механизм дискретно управляет перемещением тросика и, соответственно, переключателя. Само переключение осуществляется нажатием кнопок или дискретным перемещением рычагов.
Существуют противоречивые мнения о полезности шлемов. С одной стороны, даже единичная предотвращённая травма - это уже существенный эффект. С другой, среди противников использования велошлема есть мнение, что он может привносить ложное чувство безопасности, затруднять обзор. Поэтому некоторые велосипедисты и организации считают пользу шлемов сомнительной .
Закон об обязательном ношении шлема, по некоторым данным, приводит к уменьшению числа велосипедистов. Так, количество велосипедистов в Мельбурне после введения закона уменьшилось на 29 % , на 30 % в штате Виктория и на 20-40 % в других частях Канады и Австралии .
Британский учёный Иэн Уолкер обнаружил, что велосипедистам, носящих шлем, водители оставляют меньше места для проезда. В среднем водители приближались к велосипедисту на 8.5 см ближе. Количество водителей, проезжающих на расстоянии меньше метра от велосипедиста, увеличилось на 23 %, если велосипедист был в шлеме. По мнению Уолкера, это повышает риск несчастного случая.
Велосипедные трусы и штаны, в отличие от обычных, хорошо обтягивают тело (за исключением моделей для экстремальных дисциплин, таких, как фрирайд). Обычно они снабжены накладкой из мягкого материала («памперс»), защищающей промежность от возникновения потёртостей и смягчающей удары о седло. Велотрусы и велоштаны являются одновременно верхней и нижней одеждой, надевать под них нижнее белье (кроме термобелья в холодную погоду) не следует.
Физика
Для того, чтобы двухколёсный велосипед не упал, нужно постоянно поддерживать равновесие. Поскольку площадь опоры велосипеда очень мала (в случае двухколёсного велосипеда это всего лишь прямая, проведённая через две точки, в которых колеса касаются земли), такой велосипед может находиться только в динамическом равновесии. Это достигается с помощью подруливания : если велосипед наклоняется, велосипедист отклоняет руль в ту же сторону. В результате велосипед начинает поворачивать, и центробежная сила возвращает велосипед в вертикальное положение. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому двухколёсный велосипед не может ехать строго прямо; если руль закрепить, велосипед обязательно упадёт. Чем выше скорость, тем больше центробежная сила и тем меньше нужно отклонять руль, чтобы поддерживать равновесие.
При повороте нужно наклонить велосипед в сторону поворота так, чтобы сумма силы тяжести и центробежной силы проходила через линию опоры. В противном случае центробежная сила опрокинет велосипед в противоположную сторону. Как и при движении по прямой, идеально сохранять такой наклон невозможно, и подруливание осуществляется точно так же, только положение динамического равновесия смещается с учётом возникшей центробежной силы.
Конструкция рулевого управления велосипеда облегчает поддержание равновесия. Ось вращения руля расположена не вертикально, а наклонена назад . Кроме того, она проходит ниже оси вращения переднего колеса и впереди той точки, где колесо касается земли. Благодаря такой конструкции достигаются две цели :
- При случайном отклонении переднего колеса движущегося велосипеда от нейтрального положения возникает момент силы трения относительно рулевой оси, который возвращает колесо обратно в нейтральное положение.
- Если наклонить велосипед, возникает момент силы, поворачивающий переднее колесо в сторону наклона. Этот момент вызван силой реакции опоры. Она приложена к точке, в которой колесо касается земли и направлена вверх. Из-за того, что рулевая ось не проходит через эту точку, при наклоне велосипеда сила реакции опоры смещается относительно рулевой оси.
Таким образом, осуществляется автоматическое подруливание , помогающее поддерживать равновесие. Если велосипед случайно наклоняется, то переднее колесо поворачивается в ту же сторону, велосипед начинает поворачивать, центробежная сила возвращает его в вертикальное положение, а сила трения возвращает переднее колесо обратно в нейтральное положение. Благодаря этому, можно без особых проблем ехать на велосипеде «без рук». Велосипед сам поддерживает равновесие. Сместив центр тяжести в сторону, можно поддерживать постоянный наклон велосипеда и выполнить поворот.
Можно заметить, что способность велосипеда самостоятельно сохранять динамическое равновесие зависит от конструкции рулевой вилки. Определяющим является плечо реакции опоры колеса, то есть длина перпендикуляра, опущенного из точки касания колеса земли на ось вращения вилки; или, что эквивалентно, но проще измерить - расстояние от точки касания колеса до точки пересечения оси вращения вилки с землёй. Таким образом, для одного и того же колеса возникающий момент будет тем выше, чем больше наклон оси вращения вилки. Однако для достижения оптимальных динамических характеристик нужен не максимальный момент, а строго определённый: если слишком малый момент приведёт к трудности удержания равновесия, то слишком большой - к колебательной неустойчивости, в частности - «шимми» (см. ниже). Поэтому положение оси колеса относительно оси вилки тщательно выбирается при проектировании; многие велосипедные вилки имеют изгиб или просто смещение оси колеса вперёд для снижения избыточного компенсирующего момента.
Распространённое мнение о существенном влиянии гироскопического момента вращающихся колёс на поддержание равновесия является неправильным.
На высоких скоростях (начиная примерно с 30 км/ч) переднее колесо может испытывать т. н. скоростные виляния (speed wobbles ) , или «шимми» - явление, хорошо известное в авиации . При этом явлении колесо самопроизвольно виляет вправо и влево. Скоростные виляния наиболее опасны при езде «без рук» (то есть когда велосипедист едет, не держась за руль). Причина скоростных виляний - не в плохой сборке или слабом креплении переднего колеса, они вызваны резонансом . Скоростные виляния легко погасить, снизив скорость или изменив позу, но если этого не сделать, они могут быть смертельно опасными .
На высоких скоростях для управления велосипедом можно применять приём контрруление , знакомый мотоциклистам. Кратковременно отталкиваем правую ручку руля от себя, в результате чего велосипед быстро наклоняется вправо (буквально «ныряет»), затем, при достижении нужного угла наклона, руль выравниваем и удерживая в таком положении - поворачиваем направо, после чего выравниваем велосипед или мотоцикл. Соответственно, если толкаем от себя левую ручку - поворачиваем налево. Основная цель контрруления - быстрое (менее чем за секунду) достижение нужного угла наклона велосипеда или мотоцикла для быстрого входа в поворот. В принципе, данный приём работает на любых скоростях от 10-15 км/ч и выше, то есть когда начинают проявляться гироскопические свойства колеса, которые помогают осуществлять и контролировать наклон и вхождение в поворот.
Езда на велосипеде эффективнее (по затратам энергии на километр) как ходьбы, так и езды на автомобиле. При езде на велосипеде со скоростью 30 км/ч сжигается 15 ккал/км (кило калорий на километр), или 450 ккал/ч (килокалорий в час). При ходьбе со скоростью 5 км/ч сжигается 60 ккал/км или 300 ккал/ч, то есть езда на велосипеде в четыре раза эффективнее ходьбы по затратам энергии на единицу расстояния. Поскольку при езде на велосипеде расходуется больше калорий в час, она также является лучшей спортивной нагрузкой. При беге затраты калорий в час ещё выше. Необходимо учитывать, что ударные нагрузки при беге, а также неправильная езда на велосипеде (например, езда в гору на высоких передачах, переохлаждение коленей, отсутствие достаточного количества жидкости и т. д.) могут травмировать колени и голеностопный сустав. Тренированный мужчина, не являющийся профессиональным спортсменом, может в течение длительного времени развивать мощность 250 ватт, или 1/3 л. с. Это соответствует скорости 30-50 км/ч по ровной дороге. Женщина может развивать меньшую абсолютную мощность, но большую мощность на единицу веса. Поскольку на ровной дороге почти вся мощность расходуется на преодоление сопротивления воздуха, а при езде в гору основные затраты - на преодоление силы тяжести, женщины, при прочих равных условиях, едут медленнее по ровному месту и быстрее в гору.
Расход калорий необходимо рассчитывать на килограмм массы тела. 4 км/ч - 0,04; 10 км/ч - 0,07; 15 км/ч - 0,11; 20 км/ч - 0,14; 30 км/ч - 0,18; далее выбранный коэффициент умножить на массу тела, и мы получим расход калорий в минуту. Например я ехал 2,5 часа со средней скоростью 30 км/ч, мой вес 95 кг итого 0,18*95*150=2565 ккал. Некоторые к собственной массе добавляют массу велосипеда, что достаточно спорно. В любом случае можно получить лишь приблизительные данные.
Существует очень много версий в истории создания велосипеда и его первого изобретателя, правда, основными из них считаются две. Согласно первой версии впервые велосипед с педалями и рулем построил русский крепостной кузнец Артамонов. В сентябре 1801 года он демонстрировал свое изобретение изумленной публике на Ходынском поле в Москве. Патент на свое изобретение Артамонов не получил, велосипед поместили в царскую коллекцию диковинных вещей и вскоре о нем забыли.
Согласно второй версии родоначальником велосипеда считают немецкого барона Карла фон Дреза. Прототипом современного велосипеда был двухколесный деревянный самокат без педалей. Чтобы передвигаться, человек отталкивался от земли ногами, затем поджимал их и ехал какое-то время по инерции, балансируя при этом, чтобы не упасть. К. Дрез 
снабдил брус седлом и в 1815 году сделал важное усовершенствование, установив рулевое управление над передним колесом. Свое изобретение будущий профессор механики назвал «машиной для ходьбы». В дальнейшем изобретение назовут «дрезина» в честь его создателя. Лишь в 1818 году Дрез запатентовал свое изобретение. В этом же году француз Динер взял патент на это изобретение в своей стране и назвал его привычным для нас «велосипедом», что переводится с латинского, как «быстроногий». Изобретение очень быстро завоевало популярность, на них с увлечением гоняли люди из высшего общества.
В 1839 году шотландский кузнец Макмиллан решил добавить к велосипеду Дреза педали, соединив их с задним колесом с помощью железных стержней и обыкновенных шатунов. В 1845 году Томпсон создал первую, пусть пока несовершенную и непрактичную, надувную шину. В 1853 году Пьер Мишо запатентовал педальный привод, 
который крепился к переднему колесу. Модель обзавелась тормозом, полупружиненным седлом и метким названием «костотряс». В 1863 году парижский мастер по изготовлению колясок собрал свой первый велосипед, прикрутив к переднему колесу педали. Долгое время велосипеды были деревянными. Пьер Мишо предложил заменить первоначальную деревянную конструкцию металлической рамой. Пьер Лалман, Пьер Мишо, скооперировавшись с лионскими промышленниками Оливье, с 1864 года начали массовое производство велосипедов. Только в 1866 году Пьер Лалман получил патент на изобретение, в результате чего официально его стали считать первым создателем велосипеда.
В 1867 году англичанин Каупер изобрел очень удачную легкую конструкцию колеса с металлическими спицами (до этого они были деревянными). Чуть позже во Франции Тевенона изобрел велосипедные шины из каучука, а 
фабрикант Сюрирей применил впервые в велосипедах шарикоподшипники. Через год (в 1870-м) англичанин Лоусон сумел намного увеличить скорость велосипеда за счет предложенной им цепной передачи, поступающей от педалей на заднее колесо. Стремясь повысить быстроходность велосипеда, в 70-е годы некоторые конструкторы предложили делать переднее колесо большим (до 180 см), а заднее — маленьким (до 30 см). Получили машину, названную «паук», конструкция которой была неустойчивой, а езда — небезопасной. С изобретением цепной передачи необходимость в «пауках» отпала.
К концу XIX века мир потряс настоящий велосипедный «бум». 
В Англии, Франции, США было выдано около 6 тысяч патентов на новые конструкции велосипедов. Велосипеды приобрели современные очертания. У них уже были пневматические шины с раздельной камерой и покрышкой. В наше время имеются велосипеды всевозможных конструкций и назначений. Например, велосипеды грузовые, почтовые, детские, спортивные, водные и т. д.
