Inventare la bicicletta

Inventare la bicicletta Un certo segmento di persone creative probabilmente trova piuttosto spiacevole sentire il sarcastico detto: «E allora? Hai inventato la bicicletta». Questo strumento di trasporto, in effetti, non è cambiato nel principio fondamentale da un secolo e mezzo e continua a trasmettere la forza muscolare umana alla ruota.

Ma perché, ad esempio, non si dice qualcosa di simile sulle automobili? Anche in quel caso lo schema fondamentale del movimento non cambia: l’innovazione si concentra sul perfezionamento del motore di trazione, delle sospensioni, della facilità di controllo, del comfort degli interni, dell’aumento della sicurezza e così via.

Molti saranno probabilmente sorpresi, ma risulta che ci sono molti ingegneri creativi, progettisti, designer e semplici appassionati di biciclette che cercano costantemente nuove soluzioni per migliorare queste macchine a due ruote, lavorando negli stessi ambiti. E ci sono tantissime invenzioni nel “campo della bicicletta”, alcune delle quali sorprendono persino per la loro audacia e originalità.

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La trasmissione a catena è ormai superata?

Bicicletta senza catena Le prime biciclette erano azionate da pedali posizionati direttamente sull’asse della ruota, poi si fece un enorme passo avanti con l’introduzione della trasmissione a catena. Col tempo, questa è stata perfezionata, includendo la possibilità di regolare lo sforzo applicato tramite il cambio marce.

Sembrava che non ci fosse altro da desiderare: un sistema collaudato, semplice e affidabile. Ma i progettisti e gli inventori non si sono fermati.

Alcuni anni fa, un gruppo di ingegneri ungheresi ha presentato a Padova, in Italia, un tipo completamente nuovo di trasmissione della forza dei pedali alla ruota motrice. Questo sistema è stato chiamato Stringdrive, e ricorda un po’ la trasmissione a cinghia, ma si tratta solo di una somiglianza superficiale.

Durante la pedalata, la forza viene trasmessa ai bracci sagomati, che compiono movimenti oscillatori. Su questi bracci si trovano carrelli dotati di due pulegge ciascuno. I carrelli possono muoversi su e giù su una cremagliera dentata in base al cambio marce.

Ai lati della ruota posteriore motrice sono montati giunti a molla su cui sono avvolti e fissati saldamente dei cavetti che passano poi attraverso le pulegge sui bracci dei pedali e sono saldamente ancorati al telaio della bicicletta.

https://www.youtube.com/watch?v=AAvWD23nHBU#t=52

Il principio di funzionamento è il seguente. Quando il pedale viene spinto in avanti, i cavetti si tendono azionando il giunto sulla ruota motrice, che trasmette il movimento rotatorio. Quando il pedale torna indietro, il giunto, guidato dalla molla, ritorna nella posizione iniziale, riavvolgendo i cavetti sulle sue pulegge. L’azione alternata dei pedali destro e sinistro garantisce un movimento regolare della bicicletta.

Il movimento dei carrelli lungo la cremagliera dei bracci consente di selezionare il rapporto di trasmissione: il modello Stringbike dispone di 19 marce.

È interessante notare che il cambio marce può avvenire sia durante la pedalata sia a bicicletta ferma. Inoltre, è possibile regolare non solo la trasmissione in sincronia su entrambi i lati del telaio, ma anche individualmente per ogni pedale – una funzione che potrebbe essere utile per persone che, per motivi anatomici, presentano differenze significative nello sviluppo degli arti inferiori.

Questa bicicletta si distingue anche per la simmetria della sua struttura, che ne aumenta stabilità e manovrabilità. I test hanno dimostrato che la macchina offre un’eccezionale fluidità di movimento, tanto che tornare a utilizzare una bicicletta con lo schema classico può risultare un po’ scomodo.

Un altro vantaggio significativo è che i cavetti polimerici, a differenza della catena, non richiedono lubrificazione o pulizia, non temono sabbia e acqua, e hanno una durata operativa superiore alla trasmissione a catena, da 2 a 3 volte.

E-Bike Yamaha PAS Esistono anche altre soluzioni molto originali per trasmettere la forza alla ruota. Ad esempio, progettisti tedeschi e giapponesi hanno migliorato la trasmissione a cardano, che era già stata utilizzata occasionalmente in precedenza. La novità sta nel fatto che l’hanno dotata di una trasmissione automatica computerizzata, che sceglie autonomamente la modalità di guida ottimale in base al rilievo del tracciato e alla situazione stradale. Inoltre, queste innovazioni delle aziende Yamaha e Mercedes sono equipaggiate con sistemi di illuminazione e segnalazione “intelligenti” che si accendono automaticamente quando si riduce la luminosità generale dell’ambiente.

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Si può modificare il telaio?

Cavo al posto del tubo Un gruppo di ingegneri americani è giunto alla conclusione che lo schema classico del telaio triangolare in alcune biciclette sia un eccesso che aumenta inutilmente il peso complessivo del veicolo.

In effetti, il tubo che collega i pedali al tubo dello sterzo presenta una tensione costante solo alla trazione, quindi perché non sostituirlo con un cavo robusto?

Non solo il design della bicicletta viene notevolmente alleggerito. L’uso di un ammortizzatore a molla nella parte anteriore del cavo d’acciaio inossidabile e di un giunto articolato tra il tubo orizzontale e il tubo verticale del telaio consente di ammortizzare gli urti ricevuti dalla ruota anteriore, senza compromettere la robustezza complessiva della struttura.

Questa bicicletta può essere facilmente piegata quasi a metà e riposta in una custodia, un ulteriore vantaggio per la conservazione o il trasporto.

Ma non è tutto. I test hanno dimostrato un significativo aumento dell’efficienza di una bicicletta di questo tipo.

La molla situata nella parte anteriore del cavo ha la capacità di accumulare energia, che prima veniva sprecata nella parte “morta” della rotazione dei pedali, e persino l’energia degli urti ricevuti dalla ruota anteriore.

Allungandosi, il cavo con molla aumenta leggermente il passo della bicicletta, mentre contraendosi le conferisce una spinta propulsiva aggiuntiva.

Non aver paura di cadere!

Caduto dalla bicicletta La bicicletta in movimento mantiene la stabilità per diverse ragioni, tra cui il fatto che le ruote che girano possiedono proprietà giroscopiche – la capacità di mantenere l’orientamento della propria asse nello spazio.

Ma questo non basta a rassicurare un ciclista principiante; ciò che conta per lui è superare la paura iniziale di cadere, il resto verrà da sé. Come aiutare un principiante, sia esso un bambino o un adulto che per qualche ragione non ha imparato a pedalare da piccolo?

La soluzione è una sola: dargli una bicicletta a due ruote con maggiore stabilità, offrendogli qualche secondo di sicurezza durante i quali potrà mantenere l’equilibrio o fermarsi facilmente.

La risposta ovvia è aumentare l’effetto giroscopico della ruota. È proprio questa la strada seguita da alcuni progettisti nella realizzazione di biciclette con maggiore sicurezza.

Ruota stabile con giroscopio integrato Una delle opzioni prevede l’installazione di un volano aggiuntivo – un giroscopio – sull’asse della ruota anteriore, montato all’interno dei raggi.

Il giroscopio, iniziando a girare con la ruota al movimento della bicicletta, grazie alla sua massa e inerzia elevata, continua a ruotare anche quando la velocità della bici diminuisce significativamente, garantendo così stabilità verticale.

A rendere questa idea una realtà ci ha pensato un gruppo di studenti del Dartmouth College, che ha chiamato la loro invenzione GyroBike. Tra l’altro, la loro soluzione è stata brevettata ed è entrata in produzione di serie, e il nome del primo modello è diventato il marchio della società «GyroBike», successivamente fondata.

Gli esperimenti iniziali hanno dimostrato che i principianti imparano a pedalare su queste biciclette molto più velocemente. Inoltre, queste bici sono una vera manna per persone con certe limitazioni fisiche o problemi al sistema muscolo-scheletrico.

Un solo inconveniente – il giroscopio inizia a ruotare solo quando la bicicletta è in movimento. È possibile farlo partire prima, ad esempio per i più piccoli che si avvicinano alle loro prime pedalate? Certo che sì! A tal proposito sono state create le ruote Gyrowheel con giroscopio elettrico integrato.

I primi prodotti disponibili sono stati ruote da 12 pollici per biciclette per bambini. La loro configurazione consente di alloggiare un motore elettrico, batterie e un pesante volano-giroscopio. Il motore elettrico permette di avviare il sistema di stabilizzazione prima che la bicicletta inizi a muoversi, e l’aumento significativo della velocità angolare del giroscopio aumenta notevolmente la stabilità della bicicletta.

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Il successo dei primi modelli è stato così evidente che è stata presa la decisione di produrre ruote da 16 pollici e persino ruote per biciclette “adulte” di dimensioni standard. Inoltre, nei piani dell’azienda c’è la cooperazione con i produttori di biciclette per creare un modello proprietario di bicicletta ad alta sicurezza.

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Diamo un po’ di riposo alle gambe!

Bicicletta con elica La stragrande maggioranza dei modelli di biciclette utilizza la forza muscolare delle gambe del ciclista per muoversi. Esistono sviluppi interessanti in cui la propulsione è assicurata dalle mani, ma assomigliano più a strumenti da palestra che a mezzi di trasporto.

Il pensiero ingegneristico si è sempre occupato di trovare modi per facilitare la vita del ciclista e di applicare nuove soluzioni per il movimento propulsivo di queste piccole macchine.

Ci sono biciclette equipaggiate con motori a combustione interna compatti. Esistono molti tipi di motori elettrici, inclusa la tecnologia del motore a ruota .

Alcuni sviluppatori stanno persino creando biciclette elettriche alimentate da pannelli solari integrati nelle ruote.

E se, invece di cambiare radicalmente la struttura della bicicletta, si potesse dare una spinta direttamente al ciclista? È questa la strada intrapresa dai creatori dei motori a zaino.

In verità, questa idea è stata già presa in considerazione molto tempo fa e diversi appassionati hanno realizzato dispositivi artigianali. Ma qualche anno fa, la compagnia americana PacificWind ha lanciato una linea di motori a zaino progettati appositamente per muovere le biciclette.

L’idea ha avuto successo anche tra gli appassionati di pattini a rotelle, sciatori e skater.

Zaino Thrustpac Lo zaino è di dimensioni ridotte, non molto rumoroso, ma racchiude una potenza equivalente a circa uno e mezzo cavalli. Questo consente al ciclista di raggiungere velocità superiori a 50 km/h senza pedalare. Per garantire la sicurezza, l’elica è protetta da una copertura imbottita.

Il motore è dotato di un sistema di controllo interessante: un cavo flessibile è collegato a un guanto speciale e il ciclista regola i vari regimi del motore con un semplice gesto delle dita.

Il sistema è estremamente economico: consuma in media da un litro e mezzo a due litri di carburante per 100 chilometri percorsi, con un peso dello zaino che varia tra 5 e 8 chilogrammi, a seconda del modello e della sua potenza.

Esistono anche idee più “stravaganti”, come l’installazione di propulsori portatili a razzo su una bicicletta; tuttavia, questi esperimenti restano nel campo della creatività tecnica e non sono destinati a un uso quotidiano.

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Bicicletta anfibia

Bicicletta anfibia Non è un mito: le biciclette si stanno evolvendo per attraversare superfici acquatiche, permettendo ai loro proprietari di fare gite su acque tranquille. E non si tratta più di semplici esperimenti audaci, ma di modelli prodotti in serie.

La compagnia italiana SBK Engineering di Vigevano ha sviluppato un kit che trasforma una bicicletta da strada in un catamarano autotrasportato in pochi minuti.

L’intero kit, ad eccezione di alcune parti che rimangono fissate sulla bicicletta, può essere comodamente stipato in un piccolo zaino che pesa soltanto 11 chilogrammi. La conversione della bicicletta da mezzo terrestre a “mezzo galleggiante” richiede 10–15 minuti e non necessita di utensili speciali.

La propulsione avviene grazie a un’elica montata sulla ruota anteriore, che fornisce sia spinta che manovrabilità a questo mezzo acquatico.

Il ciclista si siede normalmente sulla sella, pedala e controlla la direzione di movimento come sulla terra, usando il manubrio.

Il movimento viene trasmesso dai pedali alla ruota posteriore e poi, tramite un cavo flessibile, all’elica. Questo stesso cavo viene utilizzato durante il montaggio per azionare la pompa che gonfia i due galleggianti del kit: basta sedersi sulla bicicletta come su una cyclette e pedalare per gonfiare rapidamente entrambi i galleggianti.

La capacità di carico del catamarano risultante è di 125 chilogrammi, mentre la velocità massima raggiungibile è di 10 km/h, che per un mezzo acquatico è un ottimo risultato.

Gli instancabili progettisti e designer non smettono di inventare nuove biciclette. Viene da chiedersi: quali altre innovazioni hanno in cantiere? Ma che abbiano idee rivoluzionarie ora e in futuro, su questo non c’è dubbio.