Первый — самый неприятный — когда точка приложения силы, перпендикулярной движению, находится впереди (или сзади) туловища. Дело в том, что момент инерции тела человека при повороте вокруг вертикальной оси, проходящей через центр туловища, самый минимальный из всех возможных. Причем эта разница очень значительна. Вместе с тем позиция посередине ведущего телегу наиболее удобна. Второй момент связан с тем, что даже тогда, когда точка приложения вышеуказанной силы приходится на центр туловища (в поперечном плане), человеку значительно труднее противостоять этой силе в движении, нежели той, что совпадает по направлению с движением. Это можно проверить на практике, то есть покатать телегу значительно больших размеров: груженый прицеп для легкового автомобиля на одной оси, сварочный агрегат (САК), бочку для кваса… Думается, не следует строить иллюзий, что существует какой-то порог, после которого величина сил в горизонтальной плоскости, перпендикулярных движению, практически, не оказывает влияния. В данном случае иллюстрацией к вышесказанному может служить тачка — тележка с одним колесом. Расположение груза на тележке, когда наиболее длинное ребро параллельно движению, делает возможным везти телегу впереди себя (благодаря центровке и устойчивости в продольной вертикальной плоскости), что позволяет значительно эффективнее выбирать дорогу.
Следует отметить, что наши рассуждения могут теоретически скорректировать второй подпункт — центр тяжести телеги должен быть чуть ниже осей колес. Так как дальнейшее понижение центра тяжести хоть и сделает незначительными флюктуации (случайные колебания) вертикальных сил при движении по неровностям, но уменьшит момент инерции телеги при повороте вокруг оси х — то есть при наезде на кочку.
Тележку необходимо сделать как можно более длинной для увеличения момента инерции тележки с грузом в продольном плане (то есть при повороте вокруг осей колес), эффективной центровки грузом, увеличения рычага приложения силы при движении. Достаточная длина обеспечивает при стоянке малый наклон телеги в продольном плане без специальных подставок, что исключает смещение незакрепленного груза. Будем считать, что устойчивость на курсе и в продольной вертикальной плоскости пропорциональна моменту инерции телеги с грузом или может быть близка к квадратичной зависимости от длины телеги. Кроме того, эта же устойчивость прямо пропорциональна рычагу приложения силы для придания устойчивости телеге при движении. Предельная длина большой тележки не должна превышать 1300–1400 мм — это предельная длина, при которой еще возможно передвижение по обычной квартире и провоз в электричке. Длина сиденья в электричке приблизительно равна 1350 мм, и если тележка будет длиннее, то будет слишком вылезать в проход, что вызовет определенные неудобства. Конечно, это может случиться, если вы везете такой груз, который не дает возможности поставить тележку на попа.
Подытожить обсуждение длины телеги необходимо следующим Вместо длинной ручки, обеспечивающей продольную устойчивость двухколесной тележки в вертикальной и горизонтальной плоскостях (в основном своим большим рычагом), использованы более эффективные приемы, а именно:
1) уменьшение влияния неровностей дороги сужением колеи;
2) в результате уменьшается ширина пакета груза (на телегах, где груз находится между колесами), что увеличивает момент инерции тележки с грузом в продольном плане;
3) центр тяжести груженой тележки размещают по вертикали ниже осей колес, что делает ее устойчивой в продольной вертикальной плоскости;
4) большим моментом инерции тележки в продольном плане (результат большой длины) создают ей устойчивость как в горизонтальной, так и в продольной вертикальной плоскостях;
5) при возможности центровки тележки грузом добиваются устойчивости в продольной вертикальной плоскости;
6) большая длина тележки обеспечивает также больший рычаг приложения силы для стабилизации положения телеги при движении (аналог длинной ручки в обычных тележках, выпускаемых промышленностью).
Простейшие прикидки показывают, что более 90 % усилий на повсеместно встречающихся тележках тратится на несение части груза и стабилизации движения в горизонтальной плоскости. При изменении конструкции тележки все эти усилия можно уменьшить почти на два порядка.
2. Из первых двух подпунктов первого пункта следует, что очень желательно предусмотреть возможность помещения груза на двух уровнях: между колесами и выше уровня колес (в экстремальном случае). В приводимой здесь конструкции телеги, если нет возможности расширить ее, если габариты груза превышают максимальную ширину телеги, ну, и если еще что-то, груз можно разместить на периметрах-поручнях, которые намного выше колес.
3. Для телег на колесах от взрослого дорожного велосипеда необходим жесткий периметр-поручень высотой от поверхности земли не менее 800 мм — высота кисти слегка согнутой в локте руки человека среднего роста. На тележках с колесами диаметром меньше 702 мм поручни в бортовых частях, видимо, можно опустить до уровня чуть выше колес, то есть сделать высоту поручней от плоскости движения меньше 800 мм. Этот периметр выполняет роль ограничителя груза при погрузке между колесами, фиксатора-ограничителя дополнительного оборудования (здесь короба-кузова, ограничительных пластин кресла инвалида), а также поручней, за которые ведут телегу.
4. Второй подпункт первого пункта требует исключить консольное крепление колес и крепить их по-велосипедному. То есть каждое колесо имеет свою ось (или вал), которую крепят на концах с двух сторон колеса. Это также делает крепление более прочным и легким. Часто можно видеть тележки с погнутой осью, то есть нарушением схождения и развала колес, что практически невозможно при креплении колес по-велосипедному. Кроме того, такое крепление обеспечивает жесткое ограждение колес (см. рис. 6), не увеличивая ширины тележки, что немаловажно при движении в узких проходах. При таком креплении необходимо обеспечить параллельность осей обоих колес — сделать схождение ноль.
Рис. 6
5. Симметричность (или почти симметричность) в продольном плане. Это условие необходимо для эффективной центровки тележки размещением груза. Оно также делает возможным эффективно как тянуть, так и толкать тележку, не разворачивая ее, что очень немаловажно
6. Блочность конструкции. На телегу можно ставить:
— кресло (стул), передвигаемое в продольном направлении для центровки. При сдвиге вперед до упора упрощается «выгрузка» (или выход) пассажира. Эти операции с пассажиром в кресле производят за доли секунды;
— платформу, являющуюся дном кузова-короба при снятых бортах;
— кузов-короб со съемными торцевыми бортами для загрузки как сыпучих, так и несыпучих грузов;
— прилавок для одного продавца — короб-кузов с верхней крышкой. Можно вести торговлю во время езды или остановившись в бойком месте;
— пирамиду с фиксаторами для перевозки стекол;
— зажимы или другие специальные приспособления для определенных грузов. Байдарку, например, прижимают с боков резьбовыми зажимами, внизу устанавливают обрезиненные деревянные бруски с пазами для привального бруса;
— ничего не ставить, что очень удобно при перевозке длинномерных грузов: труб, досок, бревен (последние также удобно перевозить с коробом-кузовом, сняв торцевые борта или вытащив их до определенного уровня, так как одни бревна длинны, другие коротки), а также листовых грузов (оргалита, фанеры, шифера). Причем, вышеперечисленные грузы, как правило, закреплять не надо. Негабаритные грузы также можно перевозить на периметре-поручнях без всякого дополнительного оборудования. Очень хорошо перевозить байдарку в собранном виде, положив ее дном на поперечные поручни (последние прикрывают куском тряпки, чтобы не повредить обшивку).
7. Из пункта 6 следует необходимость поэтапного изготовления или приобретения дополнительного оборудования. Сначала изготавливают шасси с периметром-поручнями на стойках (рис. 6), затем съемное оборудование: кузов, кресло инвалида и т. д.
8. Возможность быстрого съема колес и относительно быстрой (15–30 мин.) разборки и сборки всей тележки. Здесь речь также может идти о частичной разборке или сборке. Например, достаточно после снятия колес снять периметр-поручни со стойками — и габариты уменьшатся (ширина на 200 мм). После такой частичной разборки (достаточно отвернуть 8 гаек, без ущерба для прочности можно сделать и на четырех) тележка пролазит в двери шириной 600 мм.
9. По всей видимости, для больших тележек такого же класса, как приводимая здесь, наиболее предпочтительны следующие материалы: дерево и дюраль (дюраль можно заменить листовым железом меньшей толщины). Эти материалы прочны, долговечны, легки, недороги, удобны для монтажа дополнительного оборудования.
Авторы обычно не красят готовые деревянные изделия, считая достаточным покрыть их горячей олифой. Если изделие из строительной фанеры часто находится в воде (лодка), то оно должно быть разогрето перед покрытием горячей олифой до полного насыщения. Желательно олифить в относительно холодном помещении.
10. Применение для крепления самых ходовых болтов М6.
Руководствуясь вышеперечисленными принципами конструирования, легко можно спроектировать тележки малого класса, которые можно постоянно видеть на улице и в транспорте. Думается, они будут достаточно превосходить по эффективности и удобству обычные тележки, хотя, надо заметить, чем меньше тележка, тем менее эффективно работают вышеприведенные принципы. Здесь не приводятся конструкции малых тележек, но если какая-либо организация изъявит желание заняться их производством, авторы могли бы оказать помощь в разработке конструкции.
Тележка (см. рис. 6) может изменять свою длину от 1450 до 1580 мм, ширину от 550 до 800 мм. При ширине 600 мм между колесами помещается стандартное сидение и упомянутая байдарка в сложенном состоянии, поэтому остальное дополнительное оборудование сделано для этой ширины. Высота 840 мм, колея от 410 до 660 мм при ширине 600–460 мм. Вес 20 кг без дополнительного оборудования. Клиренс 220 мм. Длина и ширина сделаны изменяемыми из-за того, что при увеличении вместимости байдарки дополнительными призматическими секциями увеличиваются размеры в сложенном состоянии.