Ведущий инженер-конструктор КБ «Южное» (Днепропетровск) Александр Иванович Дорожко через 200 лет после изобретения велосипеда нашёл способ увеличить скорость движения и одновременно максимально сократить нагрузку на ноги велосипедиста.
Всё началось с попыток усовершенствования велосипедной звёздочки, а в итоге была разработана принципиально новая кинематическая схема движителя велосипеда. Это открытие, без преувеличения, сможет в недалеком будущем заставить вертеться быстрее весь мир.
— На современном велосипеде человеку во время езды необходимо каждой ногой выполнить движение по кругу, сопровождая педаль, — поясняет суть своего изобретения Александр Иванович. — Активный (рабочий) участок этого движения составляет примерно 110°-120° при движении педали вниз. Остальные 240°-250° ноги давят на педали с достаточно большой мышечной нагрузкой, но совершенно бесполезно. Две трети поворота педалей каждой ногой выполняются практически вхолостую и не влияют на скорость движения велосипеда. Мне удалось разработать компактную кинематическую схему движителя, у которого педали выполняют возвратно-поступательное движение в диапазоне рабочего хода. Такой ход начинается около 30° ниже верхней мертвой точки положения педали и заканчивается около 150° перед нижней мертвой точкой. В процессе езды образуется автоматически наиболее рациональный угол хода педалей в зависимости от сопротивления движению. Таким образом, велосипедист одной ногой выполняет рабочий ход вниз, а вторую готовит, перемещая ее вверх на величину рабочего хода. При этом максимально сокращается нерациональная нагрузка на мышечную группу ног, потому что исключается прохождение через верхнюю и нижнюю мертвые точки в диапазоне 60°.
Если при использовании традиционного движителя существует разрыв во времени между рабочими фазами воспроизведения движения, то в движителе Дорожко рабочие фазы следуют без перерыва одна за другой. При этом КПД мышечных усилий возрастает более чем в два раза. Очевидно, что изобретение выгодно для всех велосипедистов, не желающих расходовать свои силы понапрасну. Например, в велоспорте с внедрением новой кинематической схемы движения велосипеда спортсмены смогут значительно улучшить динамику движения ног. Очень важно и то, что облегчится преодоление сопротивления качения и прохождение подъемов, в результате чего увеличится скорость преодоления подъемов и общая скорость. Аналогичные перспективы у тех, кто использует велосипед для перевозки грузов. По мнению А. И. Дорожко, его изобретение в первую очередь получит признание на рынках дальнего зарубежья. Особенно в таких странах, как Китай или Индия, где население массово использует велосипеды в разных целях. Наверняка обратят внимание на новинку с повышенным КПД и европейцы.
Однако изобретатель не спешит оформлять все полагающиеся документы в Украине, так как украинский патент не защищает интеллектуальную собственность за рубежом, а зарубежный патент для него неподъемный в финансовом плане. Поэтому надеется привлечь к реализации этой идеи украинских товаропроизводителей, заинтересованных в продвижении новой идеи на мировых рынках.
Вообще у днепропетровского изобретателя особенная страсть к исследованию возможностей колеса. В его творческом багаже есть также супер-колеса, позволяющие выдерживать колоссальные нагрузки, перемещать многотонные грузы, передвигаться в любых направлениях и по различным поверхностям.
Собственными руками, с помощью обычной «болгарки» он изготовил опытный образец — небольшую платформу 400 мм х 500 мм из крышки железного ящика. Под платформой установил четыре колеса диаметром 200 мм, которые не выходили за её габариты. После демонстрации ходовых качеств платформы все скептики вынуждены были признать, что транспортное средство на базе колеса новой конструкции имеет три степени свободы движения качением и не имеет трения скольжения при любом варианте движения. Кроме того, обладает целым рядом уникальных свойств, а именно: во время маневра все колеса не меняют своей ориентации относительно транспортного средства; в транспортном средстве отсутствуют механическое рулевое управление и поворотные механизмы; можно использовать необходимое количество пассивных колёс, которые не требуют рулевого управления во время маневра; благодаря креплению осей колес с двух сторон и отсутствию поворотных механизмов несущая характеристика колеса и транспортного средства более чем в четыре раза превосходит несущую характеристику традиционного транспортного средства. Кроме того, направление и скорость движения предлагаемого транспортного средства — это векторная составляющая направлений и скоростей движения колес. Четыре колеса с независимыми приводами имеют бесконечное число сочетаний направлений и скоростей вращения, а, следовательно, и конфигураций движения. Поэтому транспортное средство может выполнять одновременно поступательное, криволинейное и вращательное движения относительно произвольного центра.
Оказалось, что даже такая небольшая платформа на колесах, придуманных Дорожко, способна легко перемещать полтонны груза, при этом двигаться в любом направлении и по любым поверхностям. По маневренности Александр Иванович сравнивает её с вертолетом — единственным транспортным средством, которое не требует дополнительного технического оснащения для выполнения всех вариантов направлений движения в горизонтальной плоскости.
Основные детали первых колес он выточил из дерева, внешне они чем-то напоминают поплавки. В качестве осей вращения использовал обычные гвозди диаметром 6 мм. Но в серьезных конструкциях и для серьезных целей, конечно же, надо использовать другие материалы.
Наличие электронной системы управления транспортным средством на колесах оригинальной конструкции позволяет исключить, если потребуется, труд водителя и обеспечить передвижение с помощью дистанционного управления или в автоматическом режиме, по заранее составленной программе.
В 80-х годах похожую идею американской фирмы Airtrax пытались реализовать на военных кораблях ВМФ США (хотели усовершенствовать тележки для перемещения боеприпасов), но она потерпела фиаско.
— Ведь в армии всё должно быть предельно надёжным, легким в управлении, — говорит А. Дорожко. — А тут военные столкнулись с тем, что тележки на необычных колесах при небольших перегрузках не могли свободно передвигаться по палубе авианосца из-за трения скольжения. А у меня вместо трения скольжения — качение. Далее: у них крепление колес к оси консольное. А у меня конструкция позволяет делать защемление оси с двух сторон. И это означает, что несущая характеристика в 4 раза больше. Тот же принцип используется в поворотных механизмах, что ещё больше увеличивает несущую характеристику.
А. Дорожко убежден, что благодаря множеству уникальных качеств, высокой маневренности и грузоподъемности, новое транспортное средство на его колесах можно применять во всех сферах хозяйства и отраслях промышленности.
