Мотоцикл внутри колеса: как устроен советский интроцикл инженера Мельникова и почему он остался экзотикой

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Авто и транспорт

Идея посадить водителя внутрь огромного колеса кажется кинематографическим трюком, но в 1970 году советский инженер Эдуард Мельников воплотил ее в реальном прототипе. Его аппарат, названный интроциклом, мог разгоняться до 70 км/ч по асфальту и до 20 км/ч по грунту. Концепт выглядел компактным и проходимым, однако серийным так и не стал. Все уперлось в физические законы и специфику единственного пятна контакта с дорогой.

Устройство аппарата

Конструкция интроцикла напоминает большой подшипник, разделенный на две основные части:

  • Внешнее подвижное кольцо. Это массивный обод, который катится по земле. Снаружи на него надета резина с протектором, а изнутри нарезаны зубья.
  • Внутренняя рама. Она остается неподвижной относительно вращения колеса. Здесь находятся кресло водителя, руль, бак и бензиновый двигатель.

Крутящий момент передается напрямую, без привычных цепей или карданных валов. Ведущая шестерня редуктора двигателя цепляется за внутренние зубья внешнего обода. Шестерня крутится, отталкивается от зубьев и заставляет все колесо катиться вперед.

Автор: Nationaal Archief / общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Как это движется и управляется

В статике центр тяжести машины находится в самой нижней точке, точно над местом соприсновения с землей. При движении физика процесса меняется:

  • Разгон и продольный баланс. Когда водитель нажимает на газ, ведущая шестерня пытается ехать вверх по внутренним зубьям обода. Вместо того чтобы сразу прокрутить колесо, мотор сначала приподнимает внутреннюю раму вместе с человеком вперед по ходу движения. Центр тяжести смещается, возникает плечо силы. Сила тяжести стремится вернуть водителя в нижнюю точку, и этот постоянный перевес заставляет внешнее колесо катиться вперед.
  • Повороты. На обычном мотоцикле для поворота используют наклон кузова и контрруление. С интроциклом это не работает: если водитель наклонится влево, нижняя точка колеса просто сместится вправо, и машина продолжит ехать прямо, но с опасным креном. Мельников решил проблему, установив систему подвижных грузов-противовесов, соединенных с рулем. Поворот руля сдвигает тяжелые балансиры влево или вправо вдоль оси. Общий центр тяжести смещается, обод наклоняется, и траектория движения меняется по дуге.
  • Стабилизация. Направление вращения коленвала и маховика двигателя совпадает с направлением вращения самого колеса. За счет этого на скорости выше 15-20 км/ч возникает гироскопический эффект, который удерживает интроцикл вертикально. Если бы маховик вращался в обратную сторону, он бы гасил устойчивость колеса, и аппарат падал бы от малейшего толчка.
Автор: Karl Baron / Лицензия: CC BY 2.0 Источник: commons.wikimedia.org

Почему конструкция оказалась тупиковой

Для реальных дорог интроцикл подошел плохо из-за нескольких системных проблем:

  • Эффект «белки в колесе». При резком старте или сильном торможении сила инерции или крутящий момент двигателя превышают силу тяжести, удерживающую кабину внизу. Рама срывается со своего места и начинает вращаться по кругу вместе с водителем вокруг центральной оси. Из-за этого экстренное торможение здесь сильно ограничено — замедляться можно только до тех пор, пока кабина не ушла слишком далеко вверх.
  • Потеря контроля при движении накатом. Когда водитель сбрасывает газ или тормозит двигателем, центр масс смещается назад. В этот момент рулевые противовесы практически перестают влиять на траекторию. Чтобы вернуть управляемость, нужно снова открыть газ и дать тягу, что полностью противоречит рефлексам человека в опасной ситуации.
  • Грязь в кабине. Так как водитель сидит внутри вращающегося колеса, центробежная сила подхватывает с земли воду, камни и грязь и сбрасывает их прямо в обитаемую зону. Сделать полностью закрытую герметичную кабину сложно: это закроет боковой обзор и отрежет вентиляцию, из-за чего внутри начнут скапливаться выхлопные газы.

В конце 1970-х годов в СССР даже выпускали детскую инерционную игрушку в виде интроцикла. Она наглядно показывала главный недостаток конструкции: при ударе о любое препятствие пластиковый человечек внутри начинал бесконтрольно крутиться по кругу, в точности повторяя поведение реального прототипа.

Изображение в превью:
Автор: Karl Baron / Лицензия: CC BY 2.0
Источник: commons.wikimedia.org
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)
Об авторе
Интересуюсь технологиями и рассказываю о них вам.

3 комментария

Добавить комментарий

Петя Гелич
В южном парке был такой ну вы поняли
E
Не уловил, о чём Вы хотели сказать.
В поисковик забейте интроцикл.
Мельников в 1976 свой интроцикл изобрёл. Его показали, если не ошибаюсь, в киножурнале «Хочу всё знать». Можете самостоятельно поискать видео и посмотреть, как Мельников в нём ездил. И до него уже были. В «Люди в чёрном 3 они засветились».
Отдельные люди делают. Массовым оно точно не будет.
https://tel.yandex.ru/video/touch/preview/3751237619620770676
А вот и тот номер «Хочу всё знать», из которого мы узнали о Мельникове и его интроцикле. Смотрите с 7:24 https://m.vk.com/video-224257651_456243038

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему Игарский порт пришёл в упадок, а Дудинский продолжил развиваться, хотя оба когда-то играли ключевую роль в судоходстве Енисея

На берегах Енисея, в арктических широтах Красноярского края, расположены два порта, Игарка и Дудинка. Оба возникли в первой половине XX века в связи с освоением Северного морского пути и ресурсами...

✦ ИИ  Почему дерево росло прямо из соли посреди Мертвого моря — и росло ли вообще

Есть фотографии, которым практически не требуется подпись. Белоснежный остров из соли, вокруг густая голубая вода Мертвого моря, а ровно посередине стоит одинокое дерево. Никакой земли вокруг не...

✦ ИИ  Как Фарадей заставил провод вращаться вокруг магнита: начало истории электродвигателя

В сентябре 1821 года Майкл Фарадей собрал прибор, который сегодняшнему инженеру показался бы почти игрушкой. Стеклянный сосуд, немного ртути, кусок медной проволоки, постоянный магнит и...

Почему косточка бюстгальтера выходит наружу именно у конца канала: механика циклической нагрузки

Нижнее белье женское как мягкая механическая конструкция: почему косточка выходит из канала у края и как циклическая нагрузка накапливает износ.

✦ ИИ  Как выбрать робота-мойщика окон: сравниваем базовые, средние и продвинутые модели

Круглый или квадратный, с распылением или без, с пультом или станцией — по карточкам товаров трудно понять, что действительно повлияет на уборку. Ниже разберём критерии выбора и сравним...

«Романтик-306»: магнитофон, который выживал после падения с третьего этажа

Однажды автору этих строк пришлось участвовать в драке, где у одного из оппонентов в руках был магнитофон Романтик-306. Мой товарищ получил этим аппаратом настолько сильный удар, что несчастного...