Угол наклона рамы. Геометрия велосипедной рамы - недостижимый идеал

21.12.2023

От геометрии велосипеда (байка) - от размеров и углов - зависят многие параметры поведения велосипеда. Зависит управляемость, устойчивость, динамика разгона, проходимость (в положительном смысле), эффективность торможения, подъём на гору и спуск с горы, возможность заниматься экстремальной ездой и проходить крутые виражи. С давних времен геометрия велосипеда однозначно и жестко определялась геометрией рамы.

На сегодняшний день, это уже не соответствует истине. Появились подвески, задняя и передняя. А, следовательно, геометрия и поведение велосипеда во многом зависят от характеристик подвески (демпфирование, жесткость, ход) и от их настроек. Чтобы не углубляться в дебри, а, всего лишь, окинуть небрежным взором знатока, этот густой лес, перейдем к рассмотрению основных моментов.

КАКИЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ НАКЛОНЫ И УГЛЫ БАЙКА, ВЫБИРАЕМ ПРАВИЛЬНУЮ ГЕОМЕТРИЮ ВЕЛОСИПЕДА

По большей части, задаёт посадку велосипедиста и определяет удобство педалирования. Если труба расположена вертикально и каретка расположена непосредственно под седлом, то осуществлять педалирование неудобно, бедра некуда девать. Еще одним параметром, определяемым наклоном подседельной трубы, является развесовка байка, говоря проще, распределение нагрузки между задним и передним колёсом. Чем угол наклона меньше (его отсчет производится от линии горизонта) и чем выше расположение велосипедиста, тем меньшая нагрузка ложится на переднее колесо и большая на заднее.

При крутом подъёме в гору, если велосипедист сидит в седле, нагрузка на переднее колесо велосипеда может полностью исчезнуть и произойдет потеря контакта с дорогой. А велосипедист, в это время, рискует упасть на спину. При крутых спусках, процесс происходит в обратном порядке. Происходит загрузка переднего колеса, и чем больше велосипедист смещен назад, тем более устойчивое положение занимает велосипед, и, тем самым, уменьшается вероятность упасть через руль.

Принято считать, что если угол, с которым наклонена подседельная труба, равен 73° (с погрешностью 1°…2°), велосипедисту обеспечивается правильная, удобная посадка и правильно распределяется его вес. Это утверждение действительно для идеального велосипедиста, длина бедра которого составляет 813мм (32 дюйма). Чтобы произвести дополнительную корректировку этого угла и подгонку велосипеда к реальным габаритам велосипедиста (длина ног и рук, рост…), можно произвести замену прямого подседельного штыря на выгнутый (Thomson). Или можно сдвинуть седло назад или вперед, что ещё проще. Если седло установлено правильно, в крайнем нижнем положении педали нога должна практически полностью распрямится.

КАКАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ ВЫСОТА КАРЕТКИ ВЕЛИКА

Данный параметр определяет клиренс байка - расстояние между дорогой и педалью в тот момент, когда она находится в крайнем нижнем положении. Если клиренс слишком мал, то это не позволит вам сильно наклонить велосипед, тогда во время скоростного прохождения поворота велика вероятность того, что вы зацепитесь педалью за корень, кочку, камень, совершая ускорение при выходе из виража.

По этой причине, у велосипедов, предназначенных для разных способов катания, высота каретки над землёй имеет разную величину. К примеру, для фрирайда и DH каретку поднимают намного выше, чем в дорожниках (примерно 34…36 см). Как наглядный пример, приводитсяТаблица №1 (которую для данной статьи любезно предоставил Маджуга Алексей) в которой, на примере байков KONA, продемонстрировано изменение геометрических размеров в зависимости от стиля катания и назначения байка.

Примечание.По той причине, что в устройстве и работе задних амортизаторов, амортизационных вилок, а так же создании стабильных платформ наблюдается явный прогресс, ход амортизаторов в последние годы существенно увеличился и, велика вероятность того, что, со временем, он увеличится ещё больше.
Помимо этого, если каретка расположена высоко, выше нужно поднимать и седло, соответственно, высота велосипеда увеличивается и центр тяжести подвижной системы «велосипед + велосипедист», поднимается вверх. Нет никаких сомнений в том, что это влияет на управляемость и устойчивость. На высоком велосипеде проще держать равновесие, а при исполнении виража, угол наклона, который призван скомпенсировать при помощи силы тяжести возникающую при круговом движении (по радиусу) центробежную силу, будетБолее малым, чем у велосипеда с низкой кареткой.

Это следует из школьного курса геометрии. Соответственно, на велосипеде с высокой посадкой гораздо легче ездить по лесным синглтрекам и проще укладываться в резкие повороты. Это означает, ещё раз, чтобы пройти вираж с заданной скоростью и по фиксированному радиусу, низкий велосипед нужно наклонить вбок на более чем высокий угол. Однако, при спуске и торможении, все выглядит совершенно наоборот. Во время крутых подъёмов, спусков и при моментальном торможении с помощью переднего тормоза, на велосипеде с высокой посадкой вероятность потери равновесия, падения назад или кувырка через руль, намного увеличивается. Чтобы свести к минимуму этот неприятный эффект, стараются увеличить колесную базу байка - длину от оси переднего колеса до оси заднего.

Одновременно с этим достигается большая плавность и мягкость хода, велосипед меньше подпрыгивает на кочках, колдобинах и корнях. Но велосипед с большой колесной базой имеет большую курсовую устойчивость и хуже входит в крутые виражи, что, опять же, можно понять благодаря школьному курсу геометрии. Чтобы повысить показатели маневренности и управляемости, приходится «крутить» угол наклона рулевой трубы и делать Trail (вынос переднего колеса) меньше.

КАК ИЗМЕНИТСЯ ГЕОМЕТРИЯ БАЙКА ПРИ ЗАМЕНЕ ВИЛКИ

Стоит отметить следующий момент. Чем больше значение этого угла, тем ближе к вертикальной плоскости находятся перья вилки, тем выше скорость разгона велосипеда, и тем более качественно вилка отрабатывает всевозможные мелкие неровности и кочки на дороге. И, соответственно, если угол будет уменьшаться, перья вилки будут становиться более пологими по отношению к поверхности (острее), в следствии, ухудшается управляемость и динамика, но, одновременно с этим, вилка начинает легче переносить крупные кочки и колдобины, и они, в меньшей степени, влияют на движение велосипеда.

Для кросс-кантрийных велосипедов угол рулевой чаще всего от 71 до 69 градусов, а расстояние между осями колес – от 100 до 107 см, а в DH угол равен примерно 64…65 градусов, а длина колесной базы составляет 110…117 см (См. табл. №1). Невысокий наклон передней вилки в паре с длинными перьями, что довольно часто используется в велочопперах, приводит к значительному ухудшению маневренности велосипеда, остроты (эффективности) управления, увеличению минимально-возможного радиуса виража и заставляет поворачивать руль на более высокий угол.

TRAIL (ВЫНОС ПЕРЕДНЕГО КОЛЕСА) И ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДНЕЙ ВИЛКИ ВЕЛОСИПЕДА

Небольшой эксперимент. Если уставить велосипед правильной конфигурации вертикально на два колеса, взять за раму и произвести наклон в сторону, то в ту же сторону должен сам повернуться и руль. Причина этого явления кроется в геометрии рулевой колонки и передней вилки. Именно эти детали определяют расположение пары важных точек между собой. Точки А - точки контакта дороги и переднего колеса, и точки В – точки пересечения оси, проходящей через рулевую колонку, и дороги. Взаимное расположение этих точек определяет не только направление поворота руля во время наклона велосипеда, но и его управляемость, курсовую устойчивость, стабильность при виражах, строгость управления и многое другое. Байки можно условно разделить на два вида: АВ и ВА. Велосипед АВ-типа, это тот, в котором точка касания переднего колеса и дороги располагается впереди точки В(рисунок №2а). Велосипед ВА-типа - тот, в котором точка А находиться позади точки В(рисунок №2б).

Если наклонить велосипед АВ-типа в одну сторону, то руль повернется в противоположную сторону и, по вполне понятной причине, точка А, в которой прикладывается сила трения, будет находиться ближе, чем ось рулевой трубы (точка В). Велосипед, если осуществлять поворот без рук, сложится пополам, как книжка, и со стуком упадет на землю. Совершенно по-другому реагирует на наклон велосипеда переднее колесо и руль велосипеда ВА-типа - они будут клониться в сторону наклона байка сами и без помощи рук.

А при сбалансированных углах и размерах, велосипед будет возвращаться в вертикальное положение именно так, как если бы его руль поворачивали руками, рулю только нужно немного помочь, подправить его в правильном направлении, и все получится просто великолепно! По данной причине байков АВ-типа в магазинах не найти.

ТЕПЕРЬ НЕМНОГО О ГЕОМЕТРИИ ПЕРЕДНЕЙ ВИЛКИ.

Исполнения, которые изображены наРисунке №3, а) и б), дадут нам чрезмерно большое расстояние от точки А до точки В, что вызывает эффект сверх устойчивости байка. Чем длиннее расстояние от одной из этих точек до другой, тем более высокий момент силы, осуществляющей поворот переднего колеса и, естественно, руля в ту же сторону, в которую наклонен велосипед. Результат понятен, вертикальная и курсовая устойчивость достаточно хороши, а управляемость хуже некуда. По этой причине, чтобы уменьшить расстояние между этих точек, вилку на байках изгибают вперед,Рисунок №3, в).

Однако, даже если велосипед оснащен прямой вилкой, то меняется её наклон, по отношению к оси, проходящей сквозь рулевую колонку, или петухи, к которым монтируется переднее колесо, сдвигают вперед.Рисунок №4. Расстояние от оси, проходящей сквозь втулку переднего колеса, до оси рулевой колонки, имеет разные названия, и Fork Offset, и Rake, а у нас иногда можно наткнуться на выбег, смещение или вылет вилки. Значение величины вылета вилки R, чаще всего, укладывается в значение от 30 до 50 миллиметров.

Если вылет вилки, угол оси, проходящей сквозь рулевую колонку, и реальный диаметр (если учитывать толщину и деформацию шины) колеса известны, то с легкостью можно произвести расчет расстояния между точками В и А. Данное расстояние называют Trail-ом или выкатом (выбегом) переднего колеса, случается, что его можно отыскать в каталогах. В итоге, при известном Trail-е, можно рассчитать коэффициент управляемости (устойчивости) (Ку), который равняется: Trail-у (Т), деленному на сумму того же Trail-а и длины колесной базы велосипеда (G), результат проведенных операций умножается на 100%. Посмотрим на формулу: Ку=(Т/)*100%(1), нет ничего сложного. У современных моделей велосипедов Ку находиться в пределах 5 … 7,5 %, и обычно выбирается значение, наиболее приближенное к границе устойчивости. Причина этого достаточно проста - велосипед такой конструкции легче в управлении.

КАК МЕНЯЕТСЯ ГЕОМЕТРИЯ ВЕЛОСИПЕДА ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ АМОРТИЗАТОРОВ

В момент, когда происходит торможение и велосипед клюёт носом во время сжатия амортизационной вилки, колесная база уменьшается, но, в то же время, Trail ещё больше уменьшается, а следовательно, становиться меньше и Ку. Получается, что во время торможения, управляемость велосипедов становится больше, но падает устойчивость. Та же ситуация наблюдается и при педалировании стоя, в момент, когда велосипедист приближает корпус ближе к рулю и во время спуска с горки, особенно, если осуществляется интенсивное притормаживание передним колесом.

Теперь, если нагрузить багажник тяжелым грузом (красивой девушкой) или сделать меньше ход заднего амортизатора (установить менее длинный амортизатор) у двухподвеса, то положение изменится на прямо противоположное. Trail станет больше, Ку повысится, велосипед будет более устойчив, но управлять им станет труднее. Это, без сомнений, знакомо большинству вело-туристов. С плотно нагруженным багажником, велосипед едет уверенно, как танк, в особенности, если набран хороший разгон. Но осуществить поворот или проезд по извилистой тропинке с невысокой скоростью, ой как непросто.

Сегодня многие байки, предназначенные для экстрима, оснащены длинными дропаутами задних перьев, дающими возможность в широких пределах сдвинуть заднюю ось или установить колесо, имеющее меньший диаметр, вместо 26-ти - 24 дюйма. Никого не удивит тот факт, что во время этого изменяется управляемость и устойчивость велосипеда.

В продаже уже есть первые трейловые велосипеды, геометрия которых изменяется прямо во время езды, причем в широких пределах. К примеру, новинка сезона, велосипед BIONICON EDISON. При помощи промышленного клапана, применяемого в устройствах пневмолиний и пневмоавтоматики, можно изменить геометрию рамы на 6 градусов! Наклон рулевой трубы – от 67,5° до 73.5°. Наклон подседельной трубы от 71°до 77°. Ход переднего амортизатора от 69 до 147 мм, ход заднего амортизатора 142 мм при учете колёсной базы в 1056 мм. Теперь, на одном велосипеде можно и эффектно съезжать с крутого склона, и катить в стиле кросс-кантри.

Тюнинг байка или как улучшить ездовые качества велосипеда Замена заднего амортизатора и передней амортизационной вилки на более короткие или длинные влияет на управляемость и устойчивость велосипеда. Это обязательно нужно учесть.

Продолжительность верхней трубы - это расстояние от оси подседельного штыря до оси рулевой трубы. Данное расстояние, совместно с длиной выноса, по большей части, определяет посадку велосипедиста. Помимо этого, размер верхней трубы существенно влияет на развесовку байка. Труба большой длины позволяет разгрузить переднее колесо, из-за чего могут возникнуть проскальзывания во время поворотов. Более короткая верхняя труба может стать причиной того, что колени будут цепляться за руль во время педалирования способом танцовщица. Люди, которые предпочитают ездить в стиле кросс-кантри, обычно выбирают трубу подлиннее, с длинным выносом (от 100 до 130мм), чтобы получить низкую, растянутую посадку.

Это затрудняет прохождение крутых поворотов и преодоление затрудненных участков, однако, основная борьба, чаще всего, происходит во время подъемов. Для фрирайда и скоростного спуска используют сочетание слегка укороченной верхней трубы и короткого выноса. Благодаря этому, на склоне велосипедист переносит свой вес далеко назад, тем самым, обеспечивая верное распределение нагрузки на каждое колесо. Помимо этого, дополнительная загруженность переднего колеса, при перемещении велосипедиста слегка вперёд, поможет преодолевать технически сложные участки.

УГОЛ НАКЛОНА ВЕРХНЕЙ ТРУБЫ БАЙКА

Прежде всего, определяет высоту стендовера - расстояние от верхней трубы велосипедной рамы до жизненно необходимых органов велосипедиста. Этот параметр очень важен для экстремальных видов спорта.

Помимо этого, становится меньше строительная высота велосипедной рамы, вследствие чего, еще больше её прочность и жёсткость, что важно для прыжковых дисциплин и жесткого фрирайда. В последнее время стало модным использовать заниженную верхнюю трубу в кроссовых и шоссейных велосипедах. Это дает возможность произвести уменьшение размеров производимых рам и их массы.

ДЛИНА НИЖНИХ ВЕЛОСИПЕДНЫХ ПЕРЬЕВ

Длина нижних перьев определяется по параллельной горизонту линии, от оси задней втулки до оси каретки, длина которых оказывает влияние на динамику велосипеда и его развесовку. Причем, неважно, находится велосипедист в сидячем или стоячем положении, этим и отличается влияние длины нижних перьев на развесовку и влияние, оказываемое наклоном подседельной трубы. Потому что, когда велосипедист встает с седла, угол наклона подседельной трубы перестает влиять на распределение тяжести между колёсами.

Перья небольшой длины повышают нагрузку на заднее колесо и способствуют увеличению его сцепления с дорогой, и, одновременно, делают более компактным, жестким и поджатым задний треугольник. Велосипед легче едет в гору, более быстро преодолевает повороты и шустрее разгоняется. Для турингов и прогулочных велосипедов база, чаще всего, увеличена и растянут задний треугольник. Это делает хуже динамику и заставляет прикладывать больше энергии, чтобы подняться в гору. Но на эти жертвы приходится идти для того, что бы на багажнике разместить объемный и тяжелый вело рюкзак и не цепляться за него пятками во время вращения педалей.

И ещё несколько слов по поводу различия в геометрии велосипедов в соответствии с разными стилями катания.
Чем больше велосипед заточен для скоростного спуска и жесткого фрирайда, тем более длинным будет ход амортизаторов, более острым наклон рулевой трубы, более высоким расположение кареточного узла и длиннее колесная база. Велосипед для дерта выделяется укороченной подседельной трубой, заниженным стендовером (расстоянием от центра подседельной трубы до земли) и коротким выносом. Это обеспечивает безопасность и удобство велосипедиста во время выполнения трюков и прыжков, и более высокую прочность рамы велосипеда.

Геометрия рамы велосипеда – параметр, от которого зависит поведение вашего двухколесного байка, его суть, характер, уровень соответствия с вашим ростом и собственными возможностями. Геометрия велосипедных рам складывается из углов, под которыми сварены трубки рамы и длины этих трубок. В своем сочетании они образуют различную высоту кареточного узла (если очень грубо, то высоту ваших ног от земли), могут варьировать распределение массы райдера по осям велосипеда, создают различные углы наклона рулевой колонки, меняя остроту и особенности управления, создают разные длины базы, переднего и заднего треугольника, варьируют высоту велосипеда.

Каждый из перечисленных параметров оказывает непосредственное влияние на все, и выбирая себе велосипед, райдеры часто озадачиваются тем, какую геометрию рамы им следует выбрать. Мы обобщим основные геометрические характеристики велорам, попытаемся рассказать то, на что и как оказывает непосредственное влияние каждая особенность геометрии, и объясним – почему универсальный велосипед с идеальными характеристиками невозможно построить.

Ростовка рамы привязана к длине трубы подседельного штыря. Размеры M, L, XL, 17, 19, 21 дюйм – все это исходит от ее размера, но если производитель байка серьезный и с умом подходит к проектированию геометрии, то изменение ростовки будет влиять и на другие геометрические характеристики. В хорошей раме плотно взаимосвязана между собой каждая деталь.
На что влияет ростовка? Если велосипед вам велик, то вы упретесь промежностью в верхнюю трубу в месте стэндовера рамы (см.схему), если ростовка мала, то вам придется излишне вытаскивать подседельный штырь, и рама, зачастую, окажется еще и короткой (коленями вы будете задевать руль).

Но этим все не ограничивается. Малая ростовка делает байк более комфортным для исполнения множества трюков, а случае с триалом, минимальный размер подседельной трубы позволяет осуществлять максимально возможные поджатия байка под себя с последующим запрыгиванием на препятствия.

Суть ростовки триальной геометрии в одном кадре

Эффективная длина рамы - величина, зависимая от длины переднего треугольника и наклона подседельного штыря, измеряется от макушки рулевого стакана до подседельного штыря (в горизонтальной плоскости). Если эта величина мала, то велосипед будет хорошо ощущаться на техничных извилистых тропах. Часто такая геометрия соотносится с короткими перьями и в итоге перерастает в очень интересного «коротыша» для техничного катания с максимальной степенью свободы в движениях. Длинные байки, если это достигнуто не смещением массы райдера назад, а увеличением длины верхней трубы переднего треугольника делают посадку удобной для поддержания высоких скоростей и для преодоления апхилл-участков.

Угол наклона рулевой колонки - один из явных классификаторов предназначения современного велосипеда.

На велосипедах для даунхилла и лютого фрирайда угол часто заваливается – вилка, словно челюсть бульдога, начинает выпирать вперед относительно рамы. Рулевое управление теряет свою остроту, благодаря чему рулежка становится более стабильной и склонной к прямым траекториям. А это важно при скоростном спуске. Также при заваленном угле рулевой колонки вилка получается повернутой подвижной частью амортизатора в сторону встречающихся препятствий, и как результат, амортизатор начинает эффективно отрабатывать всякие встречающиеся неровности. А обратная сторона медали – потеря остроты управляемости и гасящее КПД размещение вилки. Последнее особенно серьезно чувствуется на подъеме – байк словно упирается колесом в каждый встречающийся камень.

На шоссейных байках наклон вилки минимален (рулевая колонка практически не завалена), чуть больше наклон рулевой на циклокроссовых велосипедах. В кросс-кантрийных геометриях наклон по-прежнему незначителен, но позволяет гармонично сочетать достойный накат и удобство штурма вершин с хоть каким-то контролем велосипеда на спусках. Геометрия AllMountain имеет больший завал рулевой колонки, что делает байк более интересным на спусках с потерей скорости на ровных участках и на проездах апхилл-участков дистанции, на велосипедах для DH подъем в гору потребует огромных растрат энергии впустую, но на самих спусках контроль будет на высоте. В триальных геометриях завал рулевой позволяет получить более длинную базу для удобства продерга на препятствия, но трюки через переднее колесо, ровно как и общий контроль велосипеда уменьшатся.

Угла наклона рулевой колонки не всегда хватает велосипеду для кросс-кантри, превращая спуск в полную зависимость от точного просчета траектории вниз, что видно на этом фото.

Угол наклона подседельного штыря - важный элемент размещения массы райдера по осям велосипеда. Заваленный назад подседельный штырь уводит за собой массу тела, частично разгружая переднее колесо. Как результат, в сочетании с короткой базой это позволяет получить прямую посадку уровня «комфорт», и в сочетании практически со всем остальным – улучшить простоту выдергивания велосипеда. Последнее важно в экстремальных дисциплинах велосипедного спорта.

Если угол подседельного штыря не завален, то масса распределяется по осям байка более равномерно, и как бонусом, райдер получает оптимальное размещение тела относительно кареточного узла (долго работать педалями становится проще).

Высота каретки - это не просто клиренс вашего велосипеда, а высота центра тяжести, влияющего на контроль над конем. Практически везде, кроме триала, производители стремятся каретку занизить (в триале высокая каретка улучшает стабильность велосипеда в стойке на заднем колесе и упрощает процесс исполнения большинства трюков).

У фрирайдных велосипедов высота каретки относительно осей часто стремится к нулю, на кантрийных байках высота отрицательная. Низко расположенные педали проще крутить в гору, тогда как нулевая высота относительно оси дает запас хода прожимающейся на препятствиях вилки.

В велосипедах для стрита и парка ситуация с кареткой неоднозначна. Низкая каретка улучшает стабильность полета, и в целом, имеет право на жизнь в катании на дертах и на парковых AIR-фигурах. С другой же стороны, на низкой каретке невозможно использовать пеги и выполнять некоторые стритовые трюки. Нулевая каретка – популярный вариант в стрите.

Высокая каретка прибавляет устойчивости в триале при стойке на заднем колесе.

Длина задних перьев - важнейший параметр геометрии рамы велосипеда. Чрезмерно короткие перья усложняют подъем на велосипеде в гору и прочность всей конструкции (больше нагрузок в итоге идет на рулевой стакан), но зато дают неплохую управляемость и свободу в исполнении множества трюков. Длинные и умеренно длинные перья открывают производителями невиданное поле для сложнейшей велосипедной инженерии. В них можно заложить моменты качения байка при обработке препятствий, снизить негативную жесткость рамы, улучшив ее показатели комфорта и накатистости. Никогда у хорошего XC-велосипеда не будет слишком коротких перьев, ровно как и у серьезного велосипеда для даунхилла. И никогда у современного велосипеда для фан-райдинга и трюков не будет длинных перьев рамы.

Перья - сложнейший компонент велосипеда. Хорошо спроектированный задний треугольник можно встретить только у достойного уровня рам.

Но я все равно хочу универсальный велосипед!

Золотая середина велосипедного мира – это велосипеды All Mountain. Их геометрии наиболее сбалансированы и такие велосипеды, при должных навыках, позволяют получать удовольствие от катания практически в любых ситуациях. Но следует понимать, что All Mountain уступит во всем более специализированным вариантам.

Универсальные геометрии рам велосипедов существуют, но идеального решения для всех дисциплин найти не получится.

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).

А - подседельная труба, B1 - подседельная труба, В2 - эффективная длина верхней трубы, С - нижние перья, R - смещение вилки, Е - угол наклона рулевой трубы, F - угол наклона подседельной трубы, G - база, Н - стендовер, Т - выкат/вылет передней вилки (Trail), Z - высота каретки

1. Угол наклона подседельной трубы во многом задает посадку байкера и удобство вращения педалей: если труба торчит вертикально, и каретка находится точно под седлом, педалировать неудобно, некуда девать бедра. Этим же параметром определяется «развесовка» байка, распределение нагрузки на переднее и заднее колесо. Чем меньше угол наклона от горизонтали, тем больше 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. Велосипедист рискует опрокинуться на спину. 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 (Thomson). Или просто сдвинуть седло вперед или назад. При правильно установленном седле нога в нижнем положении практически полностью распрямляется.

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.

	Кросс-кантри хардтейлы	Кросс-кантри двухподвесы	Велосипеды бэк-кантри (трейловые байки)	Велосипеды для фрирайда со средним ходом подвески	Велосипеды для даунхилла
Ход амортизаторов					200мм/203 мм
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.

6. Наклон верхней трубы задает, прежде всего, 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.

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.

20 мая 2009 выходит в свет второе издание книги Современный Велосипед. Книга сильно переработана и обновлена. Но обложка без изменений. В Петербурге книгу можно будет купить в сети магазинов Буквоед, а также в велосипедных магазинах города, а в регионах вы сможете ее заказать через интернет магазин www.tuloma.ru

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:

Составляющие геометрии рамы

Ростовка рамы привязана к длине трубы подседельного штыря. Размеры M, L, XL, 17, 19, 21 дюйм – все это исходит от ее размера, но если производитель байка серьезный и с умом подходит к проектированию геометрии, то изменение ростовки будет влиять и на другие геометрические характеристики. В хорошей раме плотно взаимосвязана между собой каждая деталь.
На что влияет ростовка? Если велосипед вам велик, то вы упретесь промежностью в верхнюю трубу в месте стэндовера рамы (см.схему), если ростовка мала, то вам придется излишне вытаскивать подседельный штырь, и рама, зачастую, окажется еще и короткой (коленями вы будете задевать руль).

Суть ростовки триальной геометрии в одном кадре

Эффективная длина рамы - величина, зависимая от длины переднего треугольника и наклона подседельного штыря, измеряется от макушки рулевого стакана до подседельного штыря (в горизонтальной плоскости). Если эта величина мала, то велосипед будет хорошо ощущаться на техничных извилистых тропах. Часто такая геометрия соотносится с короткими перьями и в итоге перерастает в очень интересного «коротыша» для техничного катания с максимальной степенью свободы в движениях. Длинные байки, если это достигнуто не смещением массы райдера назад, а увеличением длины верхней трубы переднего треугольника делают посадку удобной для поддержания высоких скоростей и для преодоления апхилл-участков.

Короткая рама для дертджампинга

Угол наклона рулевой колонки - один из явных классификаторов предназначения современного велосипеда.

Угол наклона подседельного штыря - важный элемент размещения массы райдера по осям велосипеда. Заваленный назад подседельный штырь уводит за собой массу тела, частично разгружая переднее колесо. Как результат, в сочетании с короткой базой это позволяет получить прямую посадку уровня «комфорт», и в сочетании практически со всем остальным – улучшить простоту выдергивания велосипеда. Последнее важно в экстремальных дисциплинах велосипедного спорта.

Высота каретки - это не просто клиренс вашего велосипеда, а высота центра тяжести, влияющего на контроль над конем. Практически везде, кроме триала, производители стремятся каретку занизить (в триале высокая каретка улучшает стабильность велосипеда в стойке на заднем колесе и упрощает процесс исполнения большинства трюков).

Высокая каретка прибавляет устойчивости в триале при стойке на заднем колесе.

Длина задних перьев - важнейший параметр геометрии рамы велосипеда. Чрезмерно короткие перья усложняют подъем на велосипеде в гору и прочность всей конструкции (больше нагрузок в итоге идет на рулевой стакан), но зато дают неплохую управляемость и свободу в исполнении множества трюков. Длинные и умеренно длинные перья открывают производителями невиданное поле для сложнейшей велосипедной инженерии. В них можно заложить моменты качения байка при обработке препятствий, снизить негативную жесткость рамы, улучшив ее показатели комфорта и накатистости. Никогда у хорошего XC-велосипеда не будет слишком коротких перьев, ровно как и у серьезного велосипеда для даунхилла. И никогда у современного велосипеда для фан-райдинга и трюков не будет длинных перьев рамы.