…и я объеду на нем Землю. В этом заявлении, в отличие от всем известного про точку опоры, нет преувеличения — технически такое путешествие вполне реально. А еще поклонники езды на моно- и унициклах устраивают соревнования и на дальность, и на скорость, и на фигурное вождение — фристайл. Принципами конструкции эти «недомотоциклы» и «недовелосипеды» сильно отличаются друг от друга, непохожи и сами колеса.
Принцип первый — удержаться на…
Такие одноколесные велосипеды (обычно их называют унициклами) видел каждый, кто бывал в цирке. Главная их особенность: седло расположено над колесом, так что получается нечто вроде перевернутого маятника. Седоку при стоянке на месте приходится все время искусно балансировать, потому что одноколесник неустойчив и постоянно стремится упасть в любую сторону — в отличие от обычного велосипеда, который падает только влево или вправо. Падение можно предотвратить передвижением машины. Таким способом удерживают, скажем, трость на вытянутой ладони. Двигая руку в сторону наклона, можно удерживать трость в вертикальном положении. Главное — точно рассчитать и успеть сделать нужное движение. Именно так работает известный Segway, только его колеса (в отличие от велосипеда они «надеты» на одну ось) подкручивает электромотор по командам гироскопического датчика угла наклона. Да так быстро и точно, что, в отличие от циркового уницикла, его колеса кажутся неподвижными, так как компенсация осуществляется с точностью до миллиметра.
Унициклы делают для фристайла и триала (преодоление препятствий), для скоростной езды и дальних путешествий, с педалями прямо на оси, с цепной или фрикционными передачами и даже… с муфтой свободного хода и тормозом. А есть и вообще без педалей и седла (BC Wheel). По сути, просто колесо с торчащей наружу шероховатой ступицей увеличенного радиуса, на которой и стоит ездок, напоминая издали пришельца-колесонога. Диаметр колеса унициклов обычно лежит в интервале от 51 до 91 сантиметра. Маленькие используют для фристайла, где требуется крутое маневрирование, большие — для дальних путешествий. Между этими полюсами располагаются колеса для триала и горных унициклов.
Принцип второй — усидеть в…
Моноцикл (иногда его называют monowheel) получится, если снять беличье колесо с оси и поставить на землю. Перебирая лапками, зверек пытается взобраться наверх, но упрямая сила тяжести поворачивает барабан так, что белка вновь оказывается внизу. Уберите ось — и беличье колесо покатится. В моноцикле седло расположено внутри колеса так, что центр масс всей конструкции оказывается ниже оси вращения (которая в моноциклах всегда виртуальна). Поэтому седоку остается лишь удерживать равновесие в поперечном направлении. Но с этим умеет справляться каждый велосипедист. Первый моноцикл появился в 1869 году и имел педальный привод: ведущее колесо с педалями катилось по внутренней стороне большого полого колеса.
Сегодня моноциклы в подавляющем большинстве снабжены каким-либо двигателем, электрическим или бензиновым. При этом гнаться за мощностью нет особого смысла: все равно за разгон отвечает сила тяжести. Если чрезмерно «поддать газу», колесо просто не успеет повернуться и седок окажется вниз головой. Та же проблема и с торможением: замедление определяет опять же момент силы тяжести, так что без некоторых специальных мер быстро остановить моноцикл невозможно. Можно сказать, это аппарат для спокойных ездоков: резкие манипуляции тормозом или газом быстро выбросят вас из седла.
От теории к практике: японский segway
На прошлогоднем автосалоне Honda удивила весь мир электроунициклом U3-X. Японцы решили, что второе колесо у Segway лишнее, и совсем его убрали. Но как заставить получившийся уницикл не заваливаться набок? Решено было использовать тот же принцип, что и для продольной стабилизации, в итоге конструкция единственного колеса получилась весьма заковыристой. На его обод насадили множество маленьких колесиков, вращающихся в поперечном направлении. Таким образом U3-X может ехать не только вперед или назад, но и вправо или влево. В этом случае основное колесо стоит на месте, а вращаются маленькие поперечные колесики.
Они, разумеется , тоже получают команду от компьютера, обрабатывающего сигналы гироскопического датчика угла поперечного наклона. Иными словами, получился тот же Segway, только с двумя степенями свободы. Ездят на U3-X не стоя, а сидя на раскладывающемся сиденьице. Наклонились вперед — поехали вперед, наклонились вправо — поехали вправо. А можно и по диагонали! При этом думать о поддержании равновесия не нужно: на то и система стабилизации. Уницикл Honda получился куда легче и компактнее, чем Segway: весит меньше 10 килограммов, в высоту всего 650 миллиметров, а в ширину — 160. Литий-ионный аккумулятор может работать в течение часа — хватит, чтобы покататься по офису или супермаркету. Как и у Segway, скорость U3-X ограничена «пешеходными километрами». Ведь резкое торможение для унициклов — невыполнимая миссия.
В Бразилию за моноциклом
Если уницикл U3-X пока уникален, то моноциклы собирают любители по всему миру. Но обычно энтузиасты ограничиваются изготовлением одного аппарата — для себя любимого, а вот бразильский инженер Тито Лукас Отт поставил свой WheelSurf на конвейер. Его колесо диаметром 1,7 метра позволяет довольно удобно разместиться внутри вместе с моторчиком Honda рабочим объемом 31 см3 и мощностью 1,6 л. с. Этого вполне хватает, чтобы разогнаться до 40 км/ч секунд за восемь. Изобретатель утверждает, что в экстренном случае остановить WheelSurf можно на отрезке всего в 8–10 метров. Для этого впереди выдвигаются маленькие опорные колесики, предотвращающие кульбит седока.
Бразильский WheelSurf стоит около 3500 долларов. Впрочем, его производство, говорят, уже организовано в Китае, так что цена не может не снизиться. Собственно говоря, на подобном моноцикле можно и в кругосветку отправиться, проблема лишь в том, что далеко не во всех странах готовы допустить столь необычный экипаж на дороги общего пользования. Терпимее всех в этом отношении, пожалуй, американцы и, конечно, бразильцы. (Заметим, что и Segway довольно долго пробивал бюрократические препоны в странах Евросоюза. Проводили даже крэш-тесты, имитирующие наезд на пешехода и столкновение с автомобилем.)
Между прочим, катиться по дороге внутри колеса на скорости даже в 40 км/ч само по себе довольно острое ощущение. Но можно и еще добавить адреналина. Например, поставить «восьмерку» от Buick, разогнаться до 85 км/ч, заявив теоретически достижимую «максималку» в 160 км/ч… Это, кстати, не фантастика: таков Monowheel, созданный Kerry McLean из Мичигана и (самое удивительное) получивший дорожный допуск!
Поперед колеса
Наш экскурс в мир моноциклов был бы неполным без упоминания аппарата RIOT Wheel, созданного в 2003 году Джейком Лайоллом (Jake Lyall). В самом названии конструктор выражает честолюбивую претензию изобрести колесо, аббревиатура RIOT (буквально — «бунт») расшифровывается как Re-Invention Of The. И ему это практически удалось. Дело в том, что сиденье водителя здесь расположено не внутри, а перед колесом. Упасть на землю ему не позволяет противовес массой 204 килограмма. Вот он-то как раз внутри. Потому и тяжелее седока. Центр масс, как и во всех моноциклах, тут ниже оси вращения, которая (важное отличие!) здесь не виртуальна, а вполне осязаема. На ней закреплены и все агрегаты, и своеобразные неравноплечные качели. Такая схема позволила сделать диаметр колеса меньше (прятать внутрь человека уже не нужно). Появилось место для пружинной подвески сиденья, которое при разгоне и торможении качается в пределах 15°. Двигатель от скутера Honda имеет рабочий объем 80 см3 и может обеспечить крутящий момент в 163 Н•м. Колесо RIOT хоть и невелико в диаметре, зато широкое: целых 50 сантиметров. Повернуть его довольно трудно, поэтому рулить помогает тридцатикилограммовый гироскоп с отдельным электроприводом. Под левой рукой водителя расположен селектор газа, а под правой — джойстик для поворота вправо или влево.
Итак, для совершения путешествия вокруг света на (а чаще «в») единственном колесе если и остались препятствия, то, скорее, бюрократического свойства. По сильно пересеченной местности на моноцикле не поедешь, а на шоссе пока не везде пускают. Но рано или поздно появится энтузиаст, который возьмется осуществить на нем кругосветное путешествие. А подходящее колесо для этого ему, конечно, дадут. Уже не проблема.
