کمک ‌فنر در دوچرخه

سیستم تعلیق دوچرخه‌ها برای بالا بردن سطح راحتی و بهره‌وری آن‌ها تولید شده است اما به کارگیری آن‌ها تبعاتی همچون پیچیدگی، گران قیمت بودن و سنگین بودن را در بر دارد.

ممکن است با وجود این سیستم،‌ دوچرخه‌سوار نیاز به استفاده از انرژی بیشتری داشته باشد زیرا سیستم کمک فنر مقداری از انرژی راننده را اتلاف می‌کند.

به همین خاطر است که سیستم تعلیق دوچرخه‌ها در سال‌های 1800 معمول بودند، با تولید لاستیک‌های بادی و کارآمد کنار گذاشته شدند.

امروزه سیستم تعلیق دوچرخه‌ها به لطف دوچرخه سواری در کوهستان دوباره استفاده می‌شود.

مهندسین برای اینکه دوچرخه‌های کوهستان بتوانند از زمین‌های سخت و ناهموار بالا بروند، ابتدا کمک فنر چرخ جلوی دوچرخه و سپس کمک فنر برای هر دو چرخ جلو و عقب را طراحی کردند.

محققین در آزمایش‌های علمی خود فواید و مضرات راندن دوچرخه را در 3 حالت بررسی کردند. دوچرخه با قالب خشک، دوچرخه با کمک فنر چرخ جلو و دوچرخه با هر دو کمک فنر جلو و عقب.

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که به هنگام عبور از یک مانع 6 سانتی متری، کمک فنر چرخ جلو نیروهای وارده عمودی را تا 37 درصد و نیروهای وارده افقی را تا 28 درصد کاهش می‌دهد. این نیروهای افقی سرعت را کاهش می‌دهند بنابراین اگر بتوان فشار آن‌ها را کمتر کرد، انرژی کمتری برای به جلو راندن دوچرخه صرف می‌شود.



* تعادل دوچرخه

دوچرخه برای تعادل باید حرکت کند


یک دوچرخه به طور حیرت‌آوری می‌تواند در سرعت 12.8 کیلومتر بر ساعت یا بیشتر بدون راننده به حرکت خود ادامه دهد.

برای این اتفاق تنها چند عامل لازم است اول از همه چرخ جلوی دوچرخه که آن را هدایت می‌کند، باید آزاد باشد.

دوما هرچقدر محور دسته دوچرخه آزادتر باشد، حرکت دوچرخه مدت بیشتری ثابت می‌ماند.

سوما توزیع جرم دسته و محور دسته دوچرخه بر مسیر حرکت دوچرخه تاثیر دارد. اگر این سه عامل در تناسب درست با هم وجود داشته باشند باعث ثابت ماندن نیروی محرکه دوچرخه می‌شوند.



* چرا دوچرخه نمی‌افتد!؟


این مساله یک دلیل عجیب و جالب توجه دارد. وقتی دوچرخه در حال حرکت به یک سمت منحرف می‌شود نیروی گشتاور، چرخ جلو را از مسیر مستقیم خارج کرده و می‌چرخاند، بنابراین دوچرخه حرکتی دایره‌وار را آغاز می‌کند.

در مقابل سطح جاده نیرویی مایل به مرکز را اعمال می‌کند و چرخ دوچرخه دوباره به مسیر مستقیم خود بازمی‌گردد. در واقع نیروی مایل به مرکز، نیروی گشتاور به دوچرخه وارد می‌کند که از حالت انحراف خارج می‌شود.

کارل داریس در سال 1817 در مانهیم آلمان دوچرخه‌ای به نام hobby horse طراحی کرد.

برای ساختن این دوچرخه که در صنعت دوچرخه‌سازی پیشرو بود و یک پیشرفت فنی محسوب می‌شد، او از چوب درخت زبان گنجشک استفاده کرد.

چوب این درخت مرغوب است زیرا شاخه‌های صافی دارد، به راحتی شکل می‌گیرد و قطعاتش به هم متصل می‌شود، همچنین با توجه به وزنش، پوسته محکمی دارد.

بعد از تولید این دوچرخه، طراحی ساختمان دوچرخه‌ها از نظر فنی و از حیث مواد مورد استفاده، پیشرفت کرد.

امروز با ترکیبات درست، دوچرخه‌های مطلوب به اندازه کافی محکم، سبک و مقاوم هستند و می‌توانند با سرعت 80 کیلومتر بر ساعت از کوه‌ها پایین بیایند، در جاده‌های سنگی حرکت کنند و یا پس از ضربه‌های شدید و ناگهانی سالم بمانند.


سازندگان دوچرخه‌ها از فلزات، پلیمرها و ترکیبات دیگر استفاده می‌کنند تا به دوچرخه‌سواران امکان راندن در مسیرهای طولانی‌تر با سرعت بیشتر را بدهند. روش‌های جدید تولید قطعات د وچرخه عبارتند از، تغییر قطر داخلی تیوب‌ها که باعث می‌شود از وزن‌شان کاسته شود اما همچنان مقاوم بمانند، شکل دهی آلومینیوم با آب و غیره.

اولین hobby horse تولید شده 45 (اندکی بیش از 20 کیلوگرم) پوند وزن داشت. امروزه ساختمان دوچرخه‌ها به حدی سبک است که اتحادیه بین‌المللی دوچرخه‌سواران (UCI)، استفاده از دوچرخه‌های زیر 15 پوند( 6.8 کیلوگرم) را ممنوع کرده است.

منبع: ایسنا