Трёхколёслый и двухколёсный велосипеды — две абсолютно разных конструкции с точки зрения механики. Инженеры из Корнельского университета решили объединить их, построив четырёхколесную машину весьма необычной конфигурации.
"Представьте себе коробку, лежащую на полу в салоне автобуса. Если он повернёт влево, то коробка продвинется прямо, однако пассажирам будет казаться, что она сдвинулась вправо. Так проявляется действие центробежной силы", — напоминает ведущий разработчик Энди Руйна (Andy Ruina).
В отличие от бездушной коробки, пассажиры никуда не упадут и не уедут. Они будут наклоняться влево, когда автобус поворачивает налево, сдвигая свой центр тяжести и используя гравитацию для противостояния центробежной силе, толкающей их вправо.
Тот же принцип использует человек для управления велосипедом: он направляет переднее колесо влево и сам наклоняется в ту же сторону, балансируя, чтобы оставаться в вертикальном положении. Когда мы едем на трёхколёсном велосипеде, всё значительно проще. Для баланса он оснащён двумя задними колёсами, и ездоку не нужно совершать повороты корпусом.
Руйна заметил, что ездящими на велосипеде людьми гравитация воспринимается как враг — сила, заставляющая нас падать на землю. Но это также и сила, позволяющая нам спокойно поворачивать, не падая. Трёхколёсным велосипедам необходима сила тяжести для давления на землю задними колёсами, что обеспечивает баланс.
Мысленная модель гибрида двухколёсного мотоцикла и трицикла казалась учёным неосуществимой. Исследователи понимали, что даже в теории такая модель будет неуправляемой, но решили построить прототип, чтобы доказать свой тезис.
Руйна и его коллеги определили, что гибрид двух велосипедов будет сводить на нет эффект гравитации, противодействуя прилагающейся силе задними колёсами, как трицикл, и позволяя при этом ездоку наклоняться под любым углом для смещения центра тяжести.
Получившаяся в результате модель прототипа Bricycle оснащена двумя колёсами-стабилизаторами, прикрепленными с помощью пружины. Когда пружина жестко зафиксирована, велосипед поворачивает, как трёхколёсный, когда она немного распущена — как двухколёсный. Но в определённом промежуточном состоянии пружины колёса-стабилизаторы и заднее колесо компенсируют силу тяжести друг другом.
Как и ожидалось, транспортное средство оказалось неуправляемым. То есть, на нём можно ездить прямо и даже немного маневрировать, но поворот вправо или влево под большим углом совершить невозможно — боковой наклон увеличивается, и ездок уже не может удержаться в вертикальном положении.
Концепт был представлен на встрече Американского физического общества, прошедшей в Денвере.
Практического применения Руйна и его коллеги своему изобретению пока не придумали — это скорее фундаментальное исследование механики и упражнение в инженерии, чем реальная разработка. Однако учёные понимают, что такая работа — ещё один важный шаг на пути к созданию универсальных гибридных транспортных средств.
Также по теме:
Видео: Вперед и вверх: создан первый в мире летающий велосипед
Видео: Трехколесный вездеход
Американские инженеры скрестили грузовик и мультикоптер
Тестовый полёт нового электровертолёта прошел успешно
Молодой петербуржец представил концепцию идеального вездехода
