Kodėl dviračio vairo šakė apačioje yra lenkta į priekį?

Ar kada esate pastebėję, kad apatinė dviračio vairo šakės dalis yra lenkta į priekį? Priekinio rato ašis taip yra tarsi pastumta toliau nuo vairo ir dviratininko. Kodėl?

Beje, ar žinote, kodėl skiriasi moteriški ir vyriški dviračiai? Ir kokiais privalumais pasižymėjo kadaise gana populiariais buvę aukštieji dviračiai?

Retas dviratis turi tiesią vairo šakę su rato ašimi pačiame gale. Taip, yra ir tokių, bet dauguma dviračių turi bent šiek tiek lenktas šakes. Pažvelkite į šią nuotrauką, jei nelabai suprantate apie ką kalba:

Tas pats efektas kartais pasiekiamas kitomis konstrukcijomis. Pavyzdžiui, rato ašis gali būti pritvirtinta prie šakės priekio, o ne pačioje apačioje. Geometriškai tai yra tas pats sprendimas – vairuojamo rato ašis pastumiama į priekį. Kodėl įprasto dviračio vairo šakė apačioje yra lenkta į priekį?

Dviračio geometrija yra gana sudėtinga tema, kurią mokslininkai iki šiol intensyviai tiria. Sakoma, kad dviračio vairavimo principas iki šiol nėra visiškai suprastas. Dviratininkas (ar, beje, motociklininkas) pasvyra į posūkį visiškai intuityviai, nesąmoningai valdydamas dviratį kūnu ir vairu. Mažai, kas gali detaliai paaiškinti visą dviračio valdymo mechanizmą ir mokslininkai tuo vis dar aktyviai domisi.

Paaiškinti, kodėl dviračio vairo šakė yra lenkta, nėra lengva. Bet, jei trumpai, į priekį lenkta vairo šakė gerina vairo jautrumą ir padeda vairui natūraliai sukti į posūkį. Tai – dar 19 amžiaus išradimas. Bet patyrinėkime tai išsamiau – įsižiūrėkite į šią schemą:

Dviračio vairo šakė visada yra pasvirusi atgal. Jei vaizduotėje pratęstume vairo ašį žemyn (kaip parodyta schemoje), žemę ji pasiektų (taškas a) priešais padangos kontakto tašką (b). Dėl to, beje, važiuojant tiesiai vairas tarsi pats nori likti tiesioje padėtyje, nes kontakto, didžiausios trinties taškas visada yra už vairavimo ašies ir tempia vairą į tiesą padėtį (tai vadinama kasterio efektu).

Dviračio valdymo charakteristikos labai priklauso nuo visų šių rodiklių: vairo šakės kampo, ratų bazės ilgio, ratų diametro, šakės linkio, skirtumo tarp virtualios vairavimo ašies galo ir padangos kontakto taško. Šie dydžiai yra susiję. Pavyzdžiui, jei sumontuotume didesnius ratus, atstumas tarp a ir b taškų padidėtų. Bet atstumą tarp a ir b veikia ir kitas faktorius – vairo šakės linkis.

Įsižiūrėję į schemą pastebėsite kelis dalykus. Visų pirma, linkis vairo šakės apačioje pastumia b tašką arčiau a. Kitaip tariant, lenkta vairo šakė stumia rato aš šiek tiek arčiau virš virtualios vairavimo ašies galo. Antra, šakės linkio dėka daugiau nei pusė priekinio rato yra priešais vairavimo ašį. Šie dalykai keičia dviračio valdymo charakteristikas.

Nuo atstumo tarp virtualios vairavimo ašies galo ir padangos kontakto ploto priklauso dviračio vairo jautrumas – paprastai sakant, kuo tas atstumas mažesnis, tuo vairas jautresnis. Dviračiui tai suteikia manevringumo judant labai lėtai.

Be to, žinote, kad važiuodami labai lėtai lygsvarą laikote greitais, bet mažais vairo judesiais – jautresnis vairas čia taip pat padeda.

Be to, vairo šakės linkio dėka, vairavimo ašis dviračio rato nedalina lygiai per pusę. Priešais vairavimo ašį liekanti rato dalis yra šiek tiek didesnė. Kadangi vairavimo ašis yra įkypa, ta didesnė rato dalis yra aukščiau. Dėl to dviračiui pasvyrant vairas natūraliai suka į tą pusę, o tai padeda užtikrinti vairo stabilumą posūkiuose. Dėl tos pačios priežasties ant kojelės atremto dviračio vairas suka į kojelės pusę.

Galiausiai, lenkta šakė šiek tiek pailgina ratų bazę, o tai dviračiui suteikia šiek tiek patogumo.

Bet visa tai tėra bendri principai. Gamintojai gali ieškoti tobulo balanso, stabilumo ir patogumo derindami vairo šakės linkį, kampą, ratų bazės dydį ir kitus dydžius.