Kitobni o'qish: «История колеса. От гончарного круга до шасси авиалайнера»

Предисловие

Ещё не все колёса изобретены:

мир слишком удивителен,

чтобы сидеть, сложа руки.

Ричард Брэнсон

Изобретение – это результат интеллектуальной деятельности человека в любой технологии. Изобретения окружают нас в обыденной жизни повсюду, но мы об этом даже не задумываемся. Есть такие изобретения, которые не устареют никогда. Мы без них не представляем своей жизни. К ним относится самое обычное, известное всем с раннего детства колесо. А ведь оно признано во всём мире одним из самых старых и самых важных изобретений человечества. Пожалуй, трудно найти другое открытие, которое дало бы такой мощный толчок развитию техники. Колесо, круг являются основой очень многих механических вещей.

Представьте – из нашей жизни исчезло колесо. Тут же остановили бы своё движение прялка, гончарный круг, водяные колёса перестали бы поднимать воду в оросительные каналы, жернова прекратили бы размол зерна. Остановили бы свою работу все механизмы, работающие на шестерёнках. Мы бы не увидели часов, кроме песочных и солнечных. Не узнали бы телеги, велосипеда, машины, самолёта. У нас не было бы ни одного транспортного средства. А с появлением транспортных средств началось строительство первых дорог и первых мостов, виадуков.

При помощи колеса человек смог преобразовать энергию воды в механическую энергию.

Изобретение колеса способствовало развитию ремёсел. В ирригационных сооружениях, на мануфактурных фабриках, рудниках и т. п. применялись водяные колёса. Изобретение колеса дало толчок к развитию науки в целом. Так, оно применяется в астролябии и других научных инструментах. В механике широко используется зубчатое колесо.

Наша жизнь «крутится, как белка в колесе». Всем известны понятия «колесо истории», «колесо жизни», «колесо баланса» и т. д.

Конечно, в такой маленькой работе рассмотреть все механизмы, где применяются различные типы колёс, невозможно. Обратим внимание на развитие колёсных транспортных средств.

Круг и окружность

Для первобытных людей важную роль играла форма окружающих их предметов. По форме и цвету они отличали съедобные грибы от несъедобных, пригодные для построек деревья и деревья, которые годятся лишь на дрова, вкусные орехи от горьких или ядовитых. Особенно вкусны орехи кокосовой пальмы. Эти орехи очень похожи на шар. А добывая каменную соль или горный кварц, люди наталкивались на кристаллы, потом научились шлифовать их. Отшлифованные орудия позволили быстро срубить дерево, разделать тушу убитого животного, возделать землю. Специальных названий для геометрических фигур тогда не было. Говорили: «Такой, как кокосовый орех», (т. е. круглый), «такой, как соль» (т. е. имеющий форму кристалла, куба). Некоторые формы фигур казались особо красивыми. И действительно, нельзя без восхищения смотреть на красоту цветов, фигур, имеющих правильную круглую форму.

С глубокой древности человека интересовали круглые тела. Так, в Древнем Египте для постройки знаменитых египетских пирамид никаких технических сооружений ещё не было. Шлифовать огромные каменные глыбы приходилось вручную, а перемещали их с помощью брёвен круглой формы. Позже вместо брёвен стали использовать их части – в виде колёс, которые катились уже легче.

Круг в жизни человека имеет очень важную роль, и без использования круглых предметов обойтись невозможно.

Окружность и круг – удивительно гармоничные, совершенные, простые фигуры. Окружность – единственная замкнутая кривая, которая может «скользить сама по себе», вращаясь вокруг центра, поэтому колёса делают круглыми, а не квадратными или треугольными.

Круг и окружность – одни из древнейших геометрических фигур. И только в Древней Греции окружность и круг получили свои названия.

По сути, окружность – это линия. Она не является фигурой, она является кривой замкнутой линией, не имеющей ни конца, ни начала. А то пространство, что расположено внутри неё, – это пустота. Простейшим примером окружности выступает обруч или, по-иному, хула-хуп, который дети используют на занятиях физической культуры.

Окружность – самая простая из всех кривых линий. Это одна из древнейших геометрических фигур. Философы древности придавали ей большое значение. Согласно Аристотелю, небесная материя, из которой состоят планеты и звёзды, как самая совершенная должна двигаться по самой совершенной линии – окружности. Сотни лет астрономы считали, что планеты двигаются по окружностям. Это ошибочное мнение было опровергнуто лишь в XVII веке учениями Коперника, Галилея, Кеплера и Ньютона.

Круг – это в первую очередь фигура, то есть некое множество точек, ограниченных линией. В случае круга этой линией выступает окружность, рассмотренная выше. Выходит, что круг – это окружность, в середине которой не пустота, а множество точек пространства. Если натянуть на хула-хуп ткань, то мы уже не сможем его крутить, ведь он будет уже не окружностью – его пустота замещена тканью, куском пространства.

Круг – геометрическая фигура, которая является частью плоскости, ограниченной окружностью. Для него также характерны такие понятия, как радиус и диаметр. Так как круг является частью плоскости, то у него есть площадь.

Кольцо, которое держит на себе связку ключей, – тоже окружность. А вот круглый магнит на холодильнике, тарелка или испеченные блинчики – это круг. Горлышко бутылки или банки при виде сверху – это окружность, а вот крышка, которая закроет это горлышко, при том же виде сверху является кругом.

Философы древности этим фигурам придавали большое значение. Круг – воплощение нескончаемого Времени и Пространства, символ всего сущего, Вселенной. «Из всех фигур прекраснейшая – круг», – считал Пифагор.

У круга есть одна великая тайна. Если взять абсолютно любую окружность – хоть пуговицу, хоть крышку от кастрюли или Луну в разрезе – измерить длину этой окружности и разделить на её диаметр, то всегда получится одинаковое число. Это любимое наше число то (Пи).

Оказалось, что независимо от того, каков диаметр круга, соотношение длины окружности и диаметра одинаковое, равное примерно 3,14.

Так происходит всегда для всех окружностей, которые существуют во Вселенной, когда-либо были или ещё только будут.

Чтобы нарисовать круг, надо от центра отступить со всех сторон на равное расстояние. В этом и состоит определение окружности – линия, точки которой находятся на равном расстоянии от центра.

Круг – общеславянское слово, имеющее соответствия в германских языках: в древнегерманском «кригер» – кольцо, круг, в греческом – колесо, круг.

Форма круга является интересной с точки зрения оккультизма, магии и древних значений, придаваемых ей людьми. Солнце круглое, Луна круглая, наша планета тоже в общем-то круглая. Молекулы воды – основы всего живого – тоже имеют круглую форму. Даже природа создаёт свою жизнь в кругах. Например, можно вспомнить про птичье гнездо – птицы вьют его также в этой форме.

Круг – это символ единства. Он присутствует в разных культурах. Сейчас мы не придаем столько значения этой форме, как делали наши предки. Издавна круг – это знак бесконечной линии, который символизирует время и вечность. В дохристианскую эпоху он был древним знаком солнца. Все точки в этой фигуре эквивалентны, линия круга не имеет ни начала, ни конца. А центр круга был источником бесконечного вращения пространства и времени для масонов.

Круг – конец всех фигур, недаром в нём была заключена тайна творения по мнению масонов. Форма циферблата часов, имеющая тоже такую форму, обозначает собой непременное возвращение в точку отправления.

Круг – это солярный символ, что обусловлено не только формой, но и круговым характером суточного и годового движения солнца. Соотносится со сферой как идеальным геометрическим телом, символом полного цикла, возвращения от множественности к единству. Движение по кругу означает постоянное возвращение к самому себе.

В различных культурах колесо является символом движения солнца, в буддизме оно символизирует закон и истину, симметрию и совершенство Дхармы, мирные перемены. Крылатое колесо ассоциируется со скоростью, колесо колесницы – с правлением и властью. В древнегреческой и древнеримской мифологии колесо с шестью спицами – атрибут Зевса (Юпитера) как небесного бога.

Круг – символ цикличности, повторяемости. Всё движется по кругу.

Круг даёт ощущение взаимосвязи с Космосом. Сама природа выбирает такую удобную и компактную форму, как шар и круг.

Круг – это божественное начало. Это жизнь, это сила, это защита. Круг делит Вселенную на две части: одна внутри – другая снаружи. Одна – порядок, другая – хаос. В любом веровании он играет особую роль, имеет большое значение.

Круг – одна из форм созидания пространства. Различные архитектурные строения являются круглыми в плане, в форме окружности возводятся поселения.

Круг – это форма кочевых шатров и поселений, символизирующая динамизм и бесконечное движение в противовес квадратам домов, участкам земли и городам оседлых и зерносеющих народов.

Использование слова «круг»

В физике и астрономии.

Движение небесных тел происходит по круговым орбитам. Форму круга имеют Солнце, Луна, Земной шар и т. д. Зодиакальный круг, астрономический круг.

В географии.

Круговые процессы-циклы: круговорот воды и веществ в природе.

Меридианы и параллели, определяющие положение тела на земном шаре, экватор. Смена времён года, смена дня и ночи.

В химии.

Строение атома: ядро круглое, электроны вращаются вокруг ядра по круговым орбитам.

В биологии.

У всех клеток есть круглое ядро. Круглую форму имеют клетки крови, цилиндрическую – клетки многих желез. Стебли растений и стволы деревьев, кости человека – в сечении круглые. Кровообращение идёт по кругу. Овощи и фрукты имеют шарообразную или конусовидную форму. Цикличность развития живых существ.

В русском языке.

В русском языке слово «круглый» означает высокую степень чего-либо: «круглый отличник», «круглый сирота» и даже «круглый дурак».

От слова круг образовано множество различных слов: круглый, кругленький, округлить, округлиться, округлый, кругом, вокруг, окружать, кружить и многое другое.

Округлые формы, круглое лицо, кругленькие щеки, круглый год, голова идёт кругом, ходить по кругу – часто употребляемые выражения.

В истории, обществознании.

«Круглый стол» – конференции, кругооборот капитала, круг семьи, колесо истории, «большой и малый круг истории» – исторические циклы.

Только круглые предметы могут катиться, и поэтому их легче перемещать.

Потому что, куда бы мы ни пошли, мы возвращаемся, т. е. идем по кругу.

У круга нет углов, и поэтому он удобен в применении, например круглые монеты не могут порвать карман, о них не уколешься, не порежешься.

Мячик не может быть квадратным, он не будет отпрыгивать.

Посуду делали из глины, и округлую форму было легче ей придать, чем квадратную. Круглую посуду легче мыть, не надо выскребать из углов, в ней удобней размешивать.

Легче изготовить круглое, чем угловатое. Многие технические процессы легче для тел вращения.

На круглую форму идёт меньше материала, чем на квадратную.

Круглая крышка люка никогда не провалится, в отличие от квадратной.

Все банки и крышки круглой формы, т. к. каждая точка окружности является точкой концентрации напряжения, и её легко открыть, у прямоугольной формы такими точками являются только углы.

Круглая форма универсальна в природе. Как пример рассмотрим мыльный пузырь, т. к. он идеально круглой формы. Силы поверхностного натяжения не дают лопнуть мыльному пузырю и стремятся придать мыльному пузырю максимально компактную форму. Самая компактная форма в природе – это шар. При шарообразной форме воздух внутри пузыря равномерно давит на все участки его внутренней стенки.

В небе много круглых объектов: Солнце, Луна, планеты, звёзды. Все они имеют круглую форму. Есть сила, которая во всей Вселенной превращает миры в шары. Эта сила – сила тяготения. Каждый предмет имеет свою гравитацию, притягивает к себе другие тела, а также и собственные части. Чем больше тело, тем больше сила тяжести. Земля наша огромная, поэтому она имеет свою силу тяжести, которая заставляет притягиваться всё к её центру, а тело – преобразовываться в шар. Если бы в силу каких-либо причин удалось изменить нашу планету и придать ей иную форму, не шара, то спустя некоторое время она снова стала бы шарообразной. С телами на Земле это не происходит, потому что их сила очень маленькая и сила тяжести Земли препятствует этому. Но если взять, например, каплю воды и запустить в космос, она сразу же преобразуется в шар. Именно жидкость способна преобразовываться в шарообразную форму. Земля состоит в основном из магмы (жидкости), поэтому и имеет форму шара.

Таким образом, мы пришли к выводам, что сама природа выбирает эту удобную и компактную форму – шара.

Кроме того, окружность и круг в виде сферы и шара – самая распространённая форма во Вселенной.

Круг и окружность – это ещё и траектория движения Земли вокруг Солнца, это перемещение звёзд на небе, это цикличность всех процессов, происходящих в мире. Если бы необходимо было бы выбрать форму, наиболее точно передающую устройство мира, то это были бы окружность и круг.

С незапамятных времён люди используют в своей жизни круг.

– Около 3300 года до нашей эры стали применять гончарный круг, делать круглую посуду – тарелки, вазы, кастрюли, горшки, сковородки. У посуды есть окружность (верхний край) и круг (дно).

– Мы не можем представить свою жизнь без машин: автобус, трактор, велосипед, швейная, стиральная и пишущая машинки, самолёт, вездеход, луноход, различные станки, подъёмный кран…Они не похожи друг на друга, но присмотримся к ним по-внимательнее. Есть у них у всех похожие части – детали, и одна из них – колесо. Сначала колёса были круглые и гладкие, чтобы по земле легко катились, а потом человек придумал много разных колёс. Зубчатые колёса спрятаны внутри многих машин, одно колесо заставляет вращаться другое, колёса с желобком – блоки, помогающие поднимать тяжёлые грузы. Машины из века в век совершенствовались и совершенствуются, но неизменным остаётся использование в них колеса как основной детали.

– Круг и окружность широко применяются в архитектуре и искусстве: круглые арки, своды, купола. Круг – это форма кочевых шатров и поселений, у многих народов символизирующая динамизм и бесконечное движение в противовес квадратам домов, участкам земли и городам оседлых и зерносеющих народов. Ещё древние греки обнаружили, что с помощью циркуля и линейки можно построить множество фигур, включая шестиугольники, квадраты и другие правильные многоугольники, и создавать волшебные узоры.

– Необозрима сфера применения круга в математике: тригонометрический круг, круги Эйлера, задачи на построение, круговые диаграммы и т. д. Многие приборы имеют круглую шкалу, в математике таким прибором является транспортир.

Есть в математике задачи, которые до сих пор не разрешены, например, знаменитая задача о «квадратуре круга» – о построении квадрата, равновеликого данному кругу, и т. д.

– Картинки с волшебными кругами люди используют в медицинских целях, когда на них смотришь, кажется, что они двигаются. Если смотреть на них несколько минут, то проходит головная боль.

– Также человек использует круг как универсальный символ, означающий целостность, непрерывность, первоначальное совершенство, бесконечность, отсутствие начала и конца, верха и низа, цикличность, повторяемость, завершенность. Три концентрических круга символизируют прошлое, настоящее и будущее; три сферы: землю, воздух и воду; небесные миры, землю и преисподнюю; фазы луны; восходящее, полуденное и заходящее солнце. Многие народы используют круг в религии как символ связи земного с космосом.

– Существует много понятий, связанных с кругом: кругловязальная машина, круглочулочный автомат, круглогубцы, кругломер, «круговая система» в спорте, кругозор, круг друзей, круг общения, спасательный круг, святой круг, спиритический круг, круговая оборона, круговая порука, круглосуточная аптека, круги вокруг глаз.

Круг в жизни человека имеет очень важную роль, и без использования круглых предметов обойтись невозможно.

Бусинки были шарообразными, браслеты и кольца имели форму окружности. Древние мастера научились придавать красивую форму бронзе, золоту, серебру, драгоценным камням. Художники, расписывавшие дворцы, тоже использовали окружность.

В Древней Греции круг и окружность считали венцом совершенства. «В каждой своей точке окружность устроена одинаковым образом, что позволяет ей двигаться самой по себе». Это свойство окружности стало толчком к возникновению колеса.

К сожалению, неизвестен изобретатель колеса. Колесо – это чудо! Представьте себе на секунду, что вдруг случилась катастрофа: на Земле исчезли все колёса!

Круг – это колесо. Колесо – это прогресс – движение вперёд. Если остановится колесо, то остановится колесо Истории. Остановятся все виды транспорта, остановятся все часы и механизмы, фабрики и заводы. Не произойдет движения вперёд.

Изобретение первого колеса

Колесо – движитель, свободно вращающийся или закреплённый на вращающейся оси диск, позволяющий поставленному на него телу катиться, а не скользить. Широко применяется для транспортировки грузов, повсеместно используется в различных механизмах и инструментах.

Слово «колесо» произошло от общеславянского «коло» (круг), оно идёт ещё из праиндоевропейского языка, поэтому в языках индоевропейских народов, географически далёких друг от друга, обозначения колеса едины. От слова «колесо» образовано слово «колесница».

Без изобретения колеса, действительно, трудно представить современный мир. Изобретение колеса стало настоящим благословением для человечества. Оно используется почти во всех современных транспортных средствах от телеги, велосипеда, мотоциклов до машин и грузовиков, не стоит забывать о поездах и самолётах.

Давным-давно для перемещения громоздких грузов на относительно большие расстояния использовались обычные бревна. На первый взгляд, революционный по тем временам способ, но у него был один существенный недостаток – требовалось подкладывать под бревна много каменных роликов, небольших колёс. При этом они всё время выскальзывали из-под брёвен.

Но древние люди решили эту проблему – они соорудили специальную платформу из досок. Им удалось закрепить на ней ролики таким образом, что давящий сверху груз не выталкивал их из-под досок, а, наоборот, прижимал к земле. С помощью колёс стало гораздо проще перевозить тяжёлые грузы на дальние расстояние. С изобретением колеса началось взрывное развитие человеческой культуры и экономики. Ни ремёсла, ни эффективное земледелие не были бы возможны без этого.

До появления колёс люди таскали грузы на себе. Позже они стали приручать животных, таких как лошади, волы, ослы и верблюды, и начали перевозить грузы с их помощью.

Постепенно люди стали делать это, привязывая к животным деревянные доски. Спустя долгое время, около 3500 года до н. э., одному мудрому человеку, который проживал в Месопотамии (современный Ирак), пришла в голову идея. Он вырезал диск из ствола дерева и сделал отверстие в его центре; конечным продуктом стало колесо – возможно, величайшее изобретение в истории человечества!

Колесо, которое он изготовил, предназначалось не для транспортировки грузов, а для гончарного дела.

Гончарный круг

Долгое время колесо использовалось только в гончарном деле, вот однажды кто-то придумал использовать два колеса и создал телегу. В ней колёса были соединены стволом дерева, который играл роль оси. Это была первая тележка в мире. В ней оба колеса и ось двигались.

Предшественники колеса – бревна-катки, использовавшиеся для перемещения тяжёлых предметов, строительных материалов и лодок. Люди заметили, что катки с более тонкой серединой имеют большую устойчивость, и стали обтесывать и обжигать их. Со временем такая конструкция приобрела вид колеса и оси, сделанных из единого бревна. А потом, наконец, колесо стали изготавливать отдельно от оси.

Следующим шагом эволюции колёс стало закрепление оси на транспортном средстве, что делало возможным их свободное вращение. Первыми средствами передвижения, в которых использовался этот принцип, стали повозки, запряжённые буйволами, военные колесницы и четырёхколёсные повозки для знати.

Чуть позже, около 2000 года до н. э., было изобретено колесо со спицами, что значительно уменьшило его вес.

А вот идея заключить колёса в металлические обода и тем самым уберечь их от быстрого износа принадлежит кельтам. В 1000 году до нашей эры они оснастили такими усовершенствованными колёсами свои колесницы.

Самым ранним «колесом» считается находка в Жудеце Яссы в Румынии – её датируют последней четвертью V тысячелетия до н. э. В одном из поселений культуры Кукутень румынский археолог М. Дину нашёл глиняные модельки колёс от игрушечных повозок, о чём сообщил в 1981 году. В Цюшенской камерной гробнице (вартбергская культура) на мегалитической плите середины IV тыс. до н. э. были найдены гравировки, схематически изображающие волов, запряжённых в повозку.

Керамический горшок из польского Броночице со схематическим изображением повозок с запряжёнными в них быками относится к культуре воронковидных кубков и датируется 3635–3370 годами до нашей эры.

Следующие по времени модели колёс были обнаружены археологами А. Д. Резепкиным в погребениях майкопской культуры (Пхагугапе, Пшикуйхабль, Чишхо) на Северном Кавказе и А. В. Кондрашовым в погребении новосвободненской культуры в Краснодарском крае (середина IV тысячелетия до н. э.).

Деревянный диск-колесо

В Люблянском барье в Словении нашли сделанное из ясеня колесо с диаметром 72 см, возраст которого превышает пять тысяч лет (3350–3100 годы до н. э.). Модели четырёхколёсных повозок, сделанные из глины, были найдены в двух погребениях поздней баденской культуры в Будакалаше и Сигетсентмартоне (Восточная Венгрия), которые датируют 3300–3100 годами до н. э. На поселении хоргенской культуры в Прессехаусе (Швейцария) было найдено колесо с квадратным отверстием для крепления оси, которая вращалась вместе с колёсами. Методом дендрохронологии оно датируется 3200 годом до н. э. В отличие от находок в Швейцарии и Германии, в регионе, а также в Нидерландах и Дании отверстия в колёсах были круглыми, ось крепилась к корпусу повозки, а это значит, что различные европейские традиции изготовления повозок возникли ещё до 3200 года до н. э.

В степной полосе от реки Дунай на западе до верховьев реки Маныч на востоке насчитывается примерно 160 погребений ямной культуры с остатками колёсного транспорта (колёс, возов), а также их глиняные модели и остатки рисунков. Древнейшие из находок датируются XXXII веком до н. э.

Таким образом, всё больше материальных доказательств говорят в пользу того, что «самое первое» колесо появилось не на Ближнем Востоке, как было принято считать ранее, а в Европе.

В Дмитровском кургане в Запорожской области у входа в погребальную камеру была найдена деревянная повозка катакомбной культуры с целиком сохранившимся колесом возрастом 5 тысяч лет.

Двухколёсная повозка с сохранившимся колесом диаметром 0,6 м известна из катакомбного погребения «Тягунова Могила» (около 5 тыс. лет) в запорожском селе Марьевка. Оба колеса двухколёсной деревянной арбы из Сторожевой могилы ямной культуры под Днепропетровском (III тысячелетие до н. э.) были сделаны из сплошного куска дерева, рассечённого продольно, с круглыми отверстиями для оси и толстыми ступицами.

Изображения салазок (3000 год до н. э.) с колёсиками найдены в Месопотамии в шумерском городе Урук. К 2700 году до н. э. там же появляются рисунки повозок. В это же время шумеры начинают хоронить своих царей вместе с колесницами. Эти погребения найдены в Кише, Уре, в эламском городе Сузы.

Колесница, вырезанная в стене храма солнца в Конарке, Индия

Четырёхколёсная повозка из погребального комплекса Улан IV западноманычской катакомбной культуры в Ростовской области была изготовлена в XXIII веке до н. э. Д. Энтони и Виноградов (1995) датировали колесницу классического типа в захоронении синташтинской культуры в районе Кривого озера (Челябинская область) 2026 годом до н. э.

Во II тысячелетии до н. э. конструкция колеса совершенствуется: на Южном Урале появляется колесо со спицами, в Малой Азии – со ступицей и гнутым ободом. Позднее, в I тысячелетии до н. э., кельты для увеличения прочности колёс своих колесниц стали применять металлический обод, который в промышленную эпоху в большинстве транспортных машин был заменён резиновыми шинами для амортизации.

Примечательно, что колёса, оснащённые спицами из дерева, оставались неизменными до начала XIX века. В то время изобретатель Ф. Бауэр запатентовал первые спицы, изготовленные из металла. Он просто взял длинную проволоку, продел её много раз через обод колеса и закрепил на обоих концах ступицы. Классическим примером его изобретения является велосипедное колесо.

Следующим прорывом в эволюции колеса стало изобретение шины. Идея её создания принадлежит У. Томпсону, своё изобретение он запатентовал в 1845 году. Однако в 1888 году его разработку усовершенствовал шотландский ветеринар Д. Данлоп. Для изготовления шин он использовал твёрдую резину.

Несмотря на то что колесо было неизвестно цивилизациям доколумбовой Америки, некоторые народы (инки), вплотную приблизились к его открытию. Некоторые культуры (ольмеки) изготовляли керамические и деревянные фигурки животных на колёсиках – возможно, они выполняли ритуальные функции, или были просто игрушками.

Также до прихода европейцев колеса не знали коренные народы Австралии и южной Африки.

Изобретение колеса способствовало развитию множества ремёсел. Колесо было применено в гончарном круге, мельнице, прялке, токарном станке. В ирригационных сооружениях, на мануфактурных фабриках, рудниках и т. п. применялись водяные колёса.

Изобретение колеса дало толчок к развитию науки в целом. Так, оно применяется в астролябии и других научных инструментах. В механике широко используется зубчатое колесо.

Изобретение колеса имеет важное значение в хозяйственной сфере.

Колесо существенно уменьшает затраты энергии на перемещение груза по относительно ровной поверхности. При использовании колеса работа совершается против силы трения качения, которая в условиях дорог существенно меньше, чем сила трения скольжения.

Колёсная ось является одним из шести простейших механизмов. Она позволяет получить механическое преимущество путём увеличения приложенной силы за счёт крутящего момента. Суть в том, что сцепление механизма с землёй происходит только по подошве колёс, они выполняют роль поддерживающей системы для транспортного средства, что уменьшает потери энергии. При использовании колёс для различных транспортных средств также необходимо обеспечивать сцепление их с землёй, что может быть достигнуто применением рифлёных колёс.

Транспортные средства бывают:

– одноколёсные (моноциклы): моноцикл, моноколесо;

– двухколёсные (бициклы): велосипед, мотоцикл;

– трёхколёсные (трициклы): велосипед, мотоцикл, автомобиль;

– четырёхколёсные (квадроциклы): всё, что с четырьмя колёсами.

Виды колёс

Рельсовый транспорт

Элементом ходовой части рельсовых транспортных средств является колёсная пара, представляющая собой пару колёс, жёстко посаженных на ось и всегда вращающихся вместе с осью как единое целое. Такая конструкция фактически из одной детали отличается высокой надёжностью. Пробег колёсных пар локомотивов с колёсами бандажного типа может достигать нескольких сотен тысяч км.

Колёсные пары предназначены для направления движения вагона по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсы и обратно. Они должны удовлетворять определённым требованиям: обладать достаточной прочностью, износостойкостью, иметь небольшую массу для снижения веса вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути, а также обладать некоторой упругостью для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона. За состоянием колёсных пар установлено особо тщательное наблюдение на ремонтных предприятиях вагонного хозяйства (заводы, депо) и в эксплуатации.

Любая колёсная пара как сборочная единица теоретически состоит как минимум из трёх деталей: двух колёс и оси. Фактически в реале это сложно-составное колесо, имеющее как минимум бандаж. Другой конструктивной особенностью колёсной пары является то, что она зачастую соединяется с тележкой рельсового подвижного состава через наружные буксы, так как только при такой схеме контроль износа подшипников и их замена относительно просты и доступны.

Вагонные колёсные пары

Для поддержания профиля железнодорожных колёс, обеспечивающих нормальное движение, применяется обточка колёс, а в случае бандажных колёс – и смена бандажей.

Основной геометрический параметр колёсной пары – это расстояние между внутренними гранями колёс колёсной пары. Для российских дорог это расстояние равно 1440 мм с допусками ±3 мм (для колеи шириной 1520 и 1524 мм) и 990 мм с допусками ±3 мм (для колеи шириной 1067 мм).

Ввиду высоких требований по прочности и надёжности, предъявляемых к колёсным парам, разработаны и существуют правила формирования и ремонта колёсных пар, строго нормирующие весь технологический процесс: токарную и фрезерную обработку заготовок (например, класс чистоты обработанной поверхности), температурные режимы при формировании колёсных пар, допуски, посадки и т. д.

Колёсная пара вагонной тележки воспринимает нагрузку от вагона и служит для направления движения вагона по рельсам. Колёсная пара состоит из цельнокатаных колёс, напрессованных на ось. На наружные концы оси через буксы и рессоры опирается рама тележки.

Цельнокатаное вагонное колесо состоит из ступицы, диска и обода. У обода, обращённого внутрь колеи, имеется выступ, называемый гребнем или ребордой. Гребень предохраняет колёсную пару от выхода из пределов колеи.

Некоторые типы вагонов используют дисковые тормоза + магниторельсовый тормоз. Колёсные пары таких вагонов оборудованы тормозными дисками. На ось между колёсами напрессовываются два (четыре поверхности трения) или три (шесть поверхностей трения) тормозных диска.

В 1868–1878 годах в российском вагоностроении существовали определённые проблемы с обеспечением качественными материалами. В связи с этим появились вагонные колёсные пары с деревянными сплошными центрами системы Манзеля и стальными бандажами. При условии добросовестного изготовления из качественного твёрдого дерева (дуб, тик) и после проварки в масле колёсные пары с центрами системы Манзеля служили долго, имели мягкий бесшумный ход, меньший износ бандажей. В этот период все вагоностроительные заводы в Москве выпускали товарные вагоны с колёсами системы Манзеля, также часть пассажирских вагонов имели такие колёсные пары. Впоследствии эти колёса были переформированы и получили железные и чугунные центры.

Ведущие (локомотивные) колёсные пары с шестернями в ремонтной мастерской

Локомотивная колёсная пара, должна обеспечивать реализацию силы тяги локомотива. Для этого колёсная пара локомотивов (кроме паровоза) имеет зубчатое колесо, через которое передаётся крутящий момент от тягового электродвигателя или гидропередачи. На паровозах с внешней стороны колёсной пары выполнялись кривошипные буксы, с помощью которых ведущие колёсные пары соединялись между собой и с крейцкопфами цилиндров паровой машины специальными тягами. Встречались паровозы и с коленчатой осью колёсной пары. Такая схема применялась в случае одноцилиндровой (на узкоколейных паровозах) и трёхцилиндровой паровой машины.

Колёсные пары локомотивов, как правило, выполняются с бандажом. При износе профиля колеса по кругу катания и по выкружке гребня производится обточка колеса в большинстве случаев на специальном токарном или токарно-фрезерном станке без снятия колёсной пары с локомотива. Рельсы под колёсной парой опускаются, а в смотровой яме находится специальный токарный станок. Колёсная пара получает вращение от тягового электродвигателя тепловоза или электровоза. После проведения нескольких обточек (от 3 до 5) бандаж колеса достигает минимальной величины, нормируемой по условиям прочности. Бандаж срезается и заменяется новым. Тем самым продлевается срок службы колёсной пары.

На моторвагонном подвижном составе (электросекции, электропоезда, дизель-поезда, автомотрисы) колёсные пары прицепных вагонов имеют необмоторенные оси – по конструкции они аналогичны вагонной колёсной паре; обмоторенные оси имеют колёсные пары, аналогичные по конструкции локомотивным.

Некоторые типы вагонов используют дисковые тормоза. Колёсные пары таких вагонов оборудованы тормозными дисками. У обмоторенных колёсных пар тормозные диски не напрессовываются на ось между колёсами (поскольку место между колёсами, как правило, занимает двигатель или другие части ходовой системы), диски прикрепляются болтами на колёса с внешней и внутренней сторон (таким образом получается четыре тормозные поверхности). У необмоторенных пар тормозные диски напрессовываются на ось, как на колёсных парах несамоходных вагонов.

Колёсная пара специального самоходного подвижного состава. Различают ведущие и бегунковые колёсные пары. Ведущие по конструкции подобны локомотивным, бегунковые – вагонным. Отличаются от них размерами и конструкцией осевых редукторов.

На старых типах трамваев применялись колёсные пары с жёсткими колёсами, наружными буксами и опорно-осевым подвешиванием тягового двигателя. Конструкция таких колёсных пар аналогична локомотивным, но размер их меньше. На современных трамвайных вагонах применяют колёсные пары с подрезиненными колёсами и внутренними буксами.

В двухрельсовой схеме организации путей фуникулёров для пропуска вагонов на разъезде применяется стрелочный перевод Абта с использованием в вагонах колёсных пар особой конструкции, где одно из колёс имеет реборды с двух сторон – внутренней и внешней, а на другом колесе реборды нет совсем, но оно имеет большую ширину для облегчения его прохождения между разрывами рельс.

Колесо автомобиля

На автомобилях применяются следующие виды колёс: дисковые колёса, колёса с разборным ободом, составные колёса.

В состав автомобильного колеса входит диск, обод, покрышка, иногда камера, болты крепления и т. д.

В общепринятой в автомобилестроении терминологии колесом называется только узел, расположенный между ступицей и шиной, – состоящий, в свою очередь, из обода, на который сажается шина, и диска или спиц, служащих для соединения обода со ступицей.

Несмотря на это в быту автолюбители очень часто называют колесо в этом значении «колёсным диском» («литые диски», «легкосплавные диски» и так далее).

Колёса первых автомобилей по сути не отличались от колёс конных экипажей и были сделаны из дерева. Впоследствии появились колёса с металлическим ободом и деревянными спицами, а также с металлическими проволочными спицами, как у мотоциклетных. Шины изначально имели вид сплошных резиновых лент, впоследствии, по мере роста скоростей, их сменили пневматические шины, высота профиля которых вплоть до 1960-х годов постоянно увеличивалась, повышая комфортабельность езды и грузоподъёмность автомобиля. На грузовиках резиновые ленты можно было встретить ещё в 1920-х годах, а на военных автомобилях и сегодня могут применяться сплошные шины – гусматики, впервые разработанные для бронеавтомобилей времён Первой мировой войны.

Начиная с 1920-х годов спицованные колёса стали постепенно заменять на колёса со штампованными металлическими дисками, более простыми и дешёвыми в производстве. Уже в середине следующего десятилетия они стали стандартом де-факто, но кое-где, например в США, «спицовка» продолжала сохранять определённую популярность у покупателей дорогих автомобилей вплоть до 1950—1960-х годов в качестве дополнительного оборудования или даже заводской опции (в отдельных случаях и в 1980—1990-е годы; например, заводские спицованные диски предлагались на Cadillac Deville Brougham до 1996 года). Сегодня она ассоциируется в первую очередь с классическими автомобилями.

Спицованное колесо старого автомобиля

В 1960-х годах появились в качестве спортивной опции колёса, целиком или частично отлитые из лёгкого сплава, алюминиевого или магниевого. Сегодня ими снабжается едва ли не большинство автомобилей.

Износ покрышек автомобилей является почти решённой проблемой (при правильно установленных углах колёс).

Нерешённой проблемой является износ покрышек у колёс самолётов; при соприкосновении неподвижного колеса с бетонным покрытием взлётной полосы на высокой скорости в износ покрышек огромен.

Колёса автомобиля делятся на три категории в зависимости от выполняемой ими функции: ведущие, управляемые, поддерживающие. На ведущие колёса подаётся вращение, и благодаря контакту с дорогой они заставляют автомобиль двигаться. Но в процессе передвижения автомобилю необходимо изменять направление движения, маневрировать, и за это отвечают управляемые колёса.

Грузовые автомобили предназначены для транспортировки грузов, и для снижения нагрузки на ведущие и управляемые колёса в конструкцию ходовой части добавлены поддерживающие. Они не приводят в движение машину, не участвуют в обеспечении маневрирования, их задача – принятие части нагрузки «на себя».

В легковых автомобилях используются 4 колеса, в грузовиках же их количество может достигать и 12, а в спецтехнике – до 24.

Что касается легкового транспорта, то у них используемые виды колёс автомобиля могут делиться как по назначению, так и быть совмещенными. К примеру, в заднеприводных моделях колеса, установленные на задней оси, – ведущие, а на передней – управляемые. А вот в переднеприводных версиях – колеса передней оси являются одновременно и ведущими, и управляемыми, задние же выполняют лишь поддерживающую функцию.

Конструкция этих составляющих ходовой части включает в себя два компонента – диск и шину. Но, несмотря на это, устройство колеса автомобиля – достаточно сложное.

Колёсный диск выступает в качестве посадочной основы для шины и одновременно обеспечивает крепление колеса к ходовой части. На эту составляющую воздействуют значительные нагрузки во время движения, поскольку они первые принимают на себя колебания от неровностей дороги и передают их на подвеску.

Колёсный диск состоит из двух элементов – самого диска и обода. Выпускается четыре вида автомобильных дисков – стальные сварные (штампованные), цельнолитые (легкосплавные, кованные), комбинированные и композитные. В первом виде диск и обод – два разных элемента, соединённых между собой при помощи сварки. В литых дисках его составляющие – единая неразъёмная конструкция.

Третий тип – это так называемые комбинированные или разборные диски, бывают двух- или трёхсоставными. Являются лучшими дисками по всем характеристикам, поскольку центральная секция обычно выполняется литой и, соответственно, можно получить любой дизайн, а обод выполняется методом штамповки. Четвертый и самый редкий тип – композитные, стоимость их просто запредельная из-за сложной технологии производства, и поэтому увидеть их можно только на спорткарах.

Диск – элемент, обеспечивающий крепление колеса. Для этого в нём по центру проделано посадочное отверстие, по окружности которого расположены крепежные отверстия. Количество крепежных отверстий на легковых авто варьируется от 3 до 5, на грузовых же их обычно 6–8. Фиксация диска на ступице осуществляется либо болтами, либо шпильками с гайками.

Стальные литые диски

Обод предназначен для установки шины. Он обладает сложным поперечным профилем, который необходим для правильной и надёжной посадки ската. Если рассматривать обод в профиль, то он имеет ступенчатую форму.

Центр обода представлен в виде утопленной площадки, к которой примыкает диск. С обеих сторон от центра сделаны ступеньки, которые сформированы кольцевым выступом (хампом), полкой и бортом.

Зимние шины

Хамп предназначен для фиксации шины в ободе и предотвращает её уход к центру обода. Полка выступает в качестве посадочной площадки для борта ската. Борт обода удерживает шину на полке и не даёт ей «слезть». Это самый распространённый тип диска. Но на грузовых автомобилях и спецтехнике можно встретить иные виды дисков: с фиксирующим кольцом и разборные (диск состоит из двух половин, стягивающихся болтовым соединением).

Шина – вторая составляющая колеса. Она также обладает достаточно сложной конструкцией, поскольку в её задачу входит обеспечение сцепления с дорожным полотном, принятие и гашение колебаний от мелких неровностей, удержание веса. Для выполнения своих функций шина должна быть прочной, но при этом и эластичной. Отметим, что шина является своего рода оболочкой, которая заполняется наполнителем – воздухом или специальными газами.

Шина состоит из эластичного радиального каркаса, задающего форму изделию, на который последовательно нанесены резиновая прослойка, брекер (силовой металлический корд), бандаж из нитей (капроновый корд) и протектор. По внутренней окружности радиальный каркас формирует посадочный борт шины, в который для жёсткости установлено проволочное кольцо.

Видимыми элементами шины являются протектор, выступающий в качестве основной рабочей поверхности (он контактирует с дорожным полотном) и боковины. Переход между этими элементами получил название «плечо».

Для обеспечения сцепления с дорогой протектор обладает сложным узором, который формируется ребрами, блоками с канавками и ламелями.

Велосипедное колесо

Это часть велосипеда, состоящая в общем случае из втулки, спиц, обода, камеры и покрышки.

Современный велосипед имеет два колеса, как правило, одинакового диаметра: рулевое переднее колесо и ведущее заднее колесо, связанное с педалями передачей.

Детские и специализированные велосипеды могут иметь колёса разного диаметра. На детских двухколёсных велосипедах можно устанавливать вспомогательные колёса для облегчения обучения езде.

Обод велосипедного колеса – наружная часть колеса в виде круга, которая крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах. На обод монтируется велосипедная шина.

Для изготовления колёсных ободьев велосипеда используют алюминиевые сплавы, сталь, углепластик. Во многих ободьях, предназначенных для езды по пересечённой местности, для придания колесу большей жёсткости внутри обода коробчатого сечения добавляется дополнительное ребро жёсткости. Такие ободья называются двойными.

Обод крепится к ступице колеса (втулке) на натянутых спицах, число которых может быть от 12 до 48.

Велосипедная спица – конструктивный элемент колеса, представляет собой стержень, соединяющий центр колеса (ступицу) и его обод. Использование спиц позволяет значительно облегчить конструкцию колеса, при этом не снижая его прочности.

Спицы производят из стали, алюминия и титана. Спицы из стали хромируются или никелируются. Спица соединяет втулку колеса с ободом при помощи ниппеля, в который она вкручивается (со стороны обода). Ниппель изготавливают из стали, латуни, алюминия.

Втулка велосипедного колеса – центральная деталь колеса, которая вращается вокруг неподвижной оси на подшипниках. Различают два вида: передняя и задняя втулки.

Передняя втулка по конструкции предельно простая, потому что всё, что от неё требуется – вращение колеса. На некоторых втулках с левой стороны может иметься крепление для тормозного диска.

Задняя втулка имеет более сложную конструкцию, поскольку является частью трансмиссии. Если с правой стороны имеется резьба, то такая втулка предназначена для установки трещотки – системы задних звёзд с обгонной муфтой.

Заднее велосипедное колесо

Втулка под установку кассеты имеет прикреплённую полым болтом трещотку в виде шлицевого барабана, на который надеваются задние звёзды. Такая система гораздо надёжнее, чем трещотка, хотя и дороже. С левой стороны у некоторых моделей может иметься крепление для тормозного диска.

Велосипедная камера – это элемент велосипеда, который поддерживает давление в колесе и придаёт форму покрышке. Конечно, существуют и бескамерные колёса, но у них есть свои минусы, и они подходят не во всех случаях. Кроме того, бортировка бескамерки сложнее, чем обычной покрышки, что очень важно в полевых условиях.

Камера должна соответствовать размеру велосипедной покрышки. Нужно соотнести размеры камеры с размерами покрышки. На покрышках размеры обычно выбиты на резине с боку, на камерах нанесены несмываемой краской.

Спицевое колесо в настоящее время имеют только велосипеды и некоторые мотоциклы. Также их можно встретить на выставочных или ретроавтомобилях. Достоинства спицевых колёс в их высокой энергоёмкости (амортизирующей способности), к недостаткам можно отнести высокую трудоёмкость в производстве колёс и невысокую точность геометрии колеса.

Литые колёса тоже состоят из ступицы, обода и спиц. Разница заключается в том, что они изготовлены единым элементом из одного материала. Спиц гораздо меньше – их число может достигать трёх и редко превышает шесть-семь. Спицы литых дисков могут располагаться радиально, хотя в целях красоты так почти никогда не делают, поскольку технология изготовления позволяет использовать самые причудливые формы.

Впервые литые колёса были применены на гоночных мотоциклах для снижения веса и большой точности геометрии. Ещё один плюс «литья» – меньшая ширина ступицы, за счёт чего легче устанавливать тормозные диски.

Гоночные колёса делали из магниевого сплава, который значительно легче алюминиевого при аналогичной прочности. Однако магниевые колёса оправданы только в гонках, поскольку этот сплав подвержен растрескиванию и склонности к коррозии при длительном сроке службы. На серийных байках используют колёса из алюминиевого сплава – обладая неплохой прочностью, они к тому же дешевле и долговечнее аналогов из магния.

Литое колесо выплавляется единой деталью методом отливки, после чего обод обрабатывают на станке до получения колеса безупречной точности. Такое колесо не нужно центрировать и регулировать, а обслуживание сводится к поддержанию покрытия в хорошем состоянии. На большинство современных байков устанавливаются литые колёса, созданные для использования с бескамерными шинами.

Магниевые колёса значительно снижают инерцию и гироскопический эффект за счёт малого веса, но они не слишком жёсткие и гораздо более дорогие, чем обычное колесо из алюминиевого сплава.

Последнее слово в разработке гоночных колёс – из углепластика. Вес – ещё меньший, чем у магниевых дисков, значительно большая прочность, даже по сравнению с алюминиевыми колёсами. Пока карбоновые колёса остаются прерогативой гоночных команд и состоятельных любителей.

Составные колёса редко встречаются на серийных моделях. Составные диски занимают промежуточное положение между литыми и спицованными и объединяют преимущества обоих типов.

Обод такого колеса изготавливается путём штамповки из сплава аналогично ободьям, применяемым на спицованных колёсах, однако отверстий под спицы здесь нет. На внутренней стороне обода есть места для крепления спиц, которые тоже штампуются из стали или сплава и могут приклепываться или привинчиваться болтами к ободу и ступице. В эксплуатации составное колесо очень похоже на литое, с одним важным отличием – его конструкция может быть выполнена так, чтобы при ударе оно деформировалось контролируемым образом. Это предотвратит передачу удара на раму или подвеску. Пожалуй, наиболее известный пример составной конструкции – колесо Comstar компании «Хонда», которое устанавливалось на множество моделей. Его, как и литое колесо, необходимо менять после повреждения или искривления, хотя и существуют такие составные конструкции, которые поддаются восстановлению. Серийно составные колёса сейчас практически не устанавливаются, хотя существует небольшой рынок подобных предложений для самых разных мотоциклов.

Зубчатое колесо в механизмах

Зубчатое колесо или шестерня, зубчатка – основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубья ми на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.

Обычно термины «зубчатое колесо, шестерня, зубчатка» являются синонимами, но некоторые авторы называют ведущее зубчатое колесо шестернёй, а ведомое – колесом. Происхождение слова «шестерня» доподлинно неизвестно, хотя встречаются предположения о связи с числом «шесть».

Без шестерёнок (шестерней) невозможна работа многих механизмов. К ним относятся часы (в том числе наручные, настенные и башенные), будильники, водяная и ветряная мельницы, замки, шлюзы, фуникулёры и многие другие. Шестерни применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а так же: в буровых установках, железнодорожных вагонах, в подъёмных кранах, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, танках, лебедках, шестеренных гидромашинах – насосах и в прочих механизмах.

Зубчатые колёса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования крутящего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому крутящий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается, – ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то крутящий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение – механическая мощность – останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Сама по себе идея механической передачи восходит к идее колеса. Применяя систему из двух колёс разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. Если ведомым будет большее колесо, то на выходе мы потеряем в скорости, но зато крутящий момент этой передачи увеличится. Эта передача удобна там, где требуется «усилить движение», например при подъёме тяжестей. Но сцепление между передаточными колёсами с гладким ободом недостаточно жёсткое, колёса проскальзывают. Поэтому вместо гладких колёс начали использовать зубчатые.

Шестерёнки в открытой коробке двигателя мотоцикла

В Древнем Египте для орошения земель уже использовались приводимые в действие быками устройства, состоявшие из деревянной зубчатой передачи и колёса с большим числом ковшей.

Вместо зубьев первоначально использовали деревянные цилиндрические или прямоугольные пальцы, которые устанавливали по краю деревянных ободьев.

Изготовленный в I веке до н. э. антикитерский механизм состоял из десятков металлических зубчатых колёс.

Зубчатые колёса бывают нескольких видов.

Прямозубые колёса. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колёса имеют наименьшую стоимость, их работа имеет наивысший КПД, но, в то же время, предельный передаваемый крутящий момент таких колёс ниже, чем косозубых и шевронных.

Косозубые колёса. Зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть винтовой линии. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом. Также увеличена площадь контакта, что при тех же размерах с прямозубыми позволяет передавать больший крутящий момент. При работе косозубой пары зацепления возникает механическая осевая сила, направленная вдоль оси вращения каждого колеса и стремящаяся раздвинуть оба колеса в противоположные стороны от плоскости контакта, что обязательно требует применения упорных подшипников. Увеличенная площадь трения зубьев косозубого зацепления вызывает дополнительные потери мощности на нагрев. В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Шевронные колёса. Изобретение шевронного профиля зуба часто приписывают Андре Ситроену, однако на самом деле он лишь выкупил патент на более совершенную схему, которую придумал польский механик-самоучка. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колёсами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило – на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Колёса с круговыми зубьями. Передача на основе колёс с круговыми зубьями (передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые: высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.

Секторные колёса. Секторное колесо представляет собой часть обычного цилиндрического колеса с зубьями любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Конические зубчатые колёса. Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных главных передачах коробки передач.

Коронные колёса. Это особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо, как правило, стыкуется с обычным прямозубым либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах. Передачи с цевочным колесом – одни из самых ранних и просты в изготовлении, но характеризуются очень большими потерями на трение.

Оригинальные виды колёс

– Колесо эллиптической формы (расположенное под таким углом, что, если смотреть сбоку, выглядит как круг) – позволяет грести в воде.

– Квадратное колесо, патент на которое в 1959 году получил американец Альберт Сфредда. Оно легко шло по снегу, песку, грязи, преодолевало ямы. Вопреки опасениям, машина на таких колёсах не «хромала» и развивала скорость до 60 км/ч. Роторно-фрезерный движитель – вариант колёсного движителя, в котором используются роторы-фрезы в сочетании с поддерживающими лыжами.

– «Шагающее» колесо. В конструкции использованы шарнирные соединения, которые в сочетании с опорными башмаками и ступицей образуют симметричный прямолинейно-направляющий четырёхзвенник.

– Многокамерное колесо с пневматическим принципом качения. В многокамерной пневматической шине камеры состоят из мелких резиновых шариков, заключающих предварительно нагнетенный воздух и помещаемых в замкнутую трубу с заполнением промежутков между ними тальком.

– Мотор-колесо. Разновидность ведущего колеса, комплексный агрегат, в котором объединены непосредственно колесо, электрический двигатель, силовая передача и тормозная система.

– Колёсный движитель. Тип движителя, разновидностью которого является гребное колесо, состоящее из ряда лопастей, размещенных по окружности и шарнирно связанных с эксцентриком при помощи тяг. Гребной вал располагается горизонтально поперек корабля в средней его части.

– Ренское колесо. Спортивный снаряд, который первоначально использовался, чтобы тренировать чувство равновесия у пилотов скоростных самолётов-истребителей.

– Колёса системы Pedrail с опорными «башмаками», шарнирно закреплёнными на ободе.

Гужевой колёсный транспорт

Используя колёса, человек придумал тачку для перевозки камней и земли. Усовершенствовав тачку, он установил её на два колеса. Первым прообразом нынешних машин стала телега на четырёх колёсах. Поначалу она приводилась в действие мускульной силой людей. Затем в качестве тяги стали использоваться животные.

Жители различных стран приспособили для упряжи в телеги животных, исторически проживающих на данной территории. Такой тяговой силой в разных регионах планеты Земля стали лошади, мулы, волы, ослы.

Так развился вьючный транспорт – транспорт, использующий работу животных либо человека. Транспортировка осуществляется на спине животного при помощи вьюков и вьючных сёдел. Она и до сих пор применяется в горах, пустынях, лесистой и болотистой местности, там, где невозможно использовать другой транспорт (гужевой, автомобильный или воздушный), например из-за бездорожья, характера местности.

Но применение мускульной силы животных имеет свои недостатки, и люди призадумались о создании механизированного способа передвижения и перевозки грузов.

Гужевой транспорт появился практически одновременно с колесом. И практически до середины XIX века, когда начали прокладывать железные дороги, гужевой транспорт был основным видом сухопутного транспорта. Гужевой транспорт оставался довольно важным до Второй мировой войны, после чего он был вытеснен более современными, моторизованными видами транспорта.

В северных регионах России вплоть до середины 1960-х годов вместо оленей и лошадей широко использовались ездовые собаки. Собачьими упряжками пользовались не только местные жители, но и все государственные службы, включая пограничные войска, почтовую службу и научные экспедиции.

В начале XXI века гужевой транспорт используется практически только в сельской местности для коротких перевозок людей и грузов. Во многих туристических городах конные экипажи используются для катания туристов.

В то же время в некоторых развивающихся странах роль гужевого транспорта остаётся достаточно высокой. Так что по всему миру миллионы людей и тонны грузов ежегодно перевозят тем же способом, что и наши далёкие предки, – в телеге.

Для современного горожанина упряжка с лошадью – экзотика и романтика, которую не встретишь на улицах мегаполиса. А для сельских жителей гужевая повозка – актуальное и в XXI веке средство передвижения. В сельской местности, в регионах с плохими дорогами без твёрдого покрытия, без такого транспортного средства не обойтись. Там такой способ передвижения может оказаться более удобным и доступным.

Гужевая повозка также используется в частном секторе и для внутрихозяйственных перевозок на фермах, при организации полевых работ, при заготовке леса.

Конные упряжки – украшение романтических свадеб, развлечение для туристов, помощь фермерам. Собачьи и оленьи упряжки – традиционный способ передвижения для жителей Крайнего Севера, где техника даёт сбои в условиях сорокаградусных морозов, а ездовые животные быстро и безопасно перевозят грузы и людей. Трудно сохранить работоспособность техники и в условиях невероятной жары, где надёжно движутся в заданном направлении караваны повозок, запряжённых мулами, верблюдами, слонами.

К гужевому транспорту относятся самые разнообразные виды повозок – телеги, фургоны, двуколки, кареты, фаэтоны, коляски и даже сани, а запряжены в них могут быть лошади, ослы, ишаки, ездовые собаки, верблюды и даже слоны. Причём этот вид транспорта, как и большинство других, может быть пассажирским, грузовым или специального назначения. Гужевые повозки следует отличать от вьючных, где груз закреплён непосредственно на спине или боках ездовых животных.

Данный вид транспорта является экологически чистым, но не может состязаться с автомобильным, железнодорожным и воздушным по скорости, грузоподъёмности и объёму пассажироперевозок. Кроме того, тягловые животные могут испугаться резких звуков, заболеть, заупрямиться во время пути. То есть, без сомнения, гужевая повозка – транспортное средство, управление которым требует соблюдения правил безопасности.

Гужевая повозка

Повозка – транспортное средство, предназначенное для перемещения по твёрдой поверхности грузов или пассажиров с использованием силы мускулов животных или человека; движущее повозку живое существо располагается вне её.

Такой вид транспорта предполагает использование животных в качестве тягловой силы. Он может обеспечивать и грузовые, и пассажирские перевозки.

Название повозки определяет короткая кожаная петля (гуж), которой оглобли (деревянные направляющие повозки) с обеих сторон соединяются с дугой и упряжью. Такая конструкция обеспечивает необходимую жёсткость транспортному средству. В варианте повозки без выдающихся вперёд оглобель гужи более длинные. Они называются постромками и крепятся непосредственно к прицепу. Эта конструкция не обеспечивает жёсткости сцепки. Прицеп по инерции может при остановке продолжать движение накатом, а потому должен оборудоваться тормозом.

В большинстве случаев под гужевым транспортом подразумевается повозка с лошадьми, хотя в качестве тягла могут использоваться и другие животные.

По области применения повозки делят на пассажирские и грузовые (ранее существовали также военные повозки), по наличию колёс – на колёсные и бесколёсные (волокуши, сани и т. п.).

Колёсные повозки могут быть одноосными, двуосными и многоосными. В некоторых случаях повозки снабжаются тормозами, как механическими, так и пневматическими, гидравлическими и т. п.

Грузоподъёмность повозки определяется допустимой нагрузкой на ось и может в гужевом транспорте доходить до 750 кг (для одноосных) и до двух тонн (для двухосных). Уникальным образцом безосной повозки была рама, на которой был перевезён «Гром-камень» (для Медного всадника).

Современные колёсные повозки нередко оснащаются пневматическими шинами и светосигнальной аппаратурой, например катафотами.

В зимнее время в многоснежных местностях колёсные повозки заменяют санями. В зависимости от конструкции кузова различают телеги, кареты, двуколки (двухколёсная повозка), детские коляски. По форме кузова: фаэтоны, кабриолеты, фургоны. По назначению среди них могут определяться грузовые и для пассажирских перевозок: туристические, парадные или церемониальные, катафалки.

Животные

Несмотря на то что конная повозка среди гужевого транспорта наиболее распространена, в качестве тягла ещё используют оленей, собак, мулов, ослов, волов и буйволов. Запрягать можно одно животное, пару, тройку. В ряде случаев встречается движение цугом, когда несколько пар животных следуют друг за другом. В таком случае первые животные являются ведущими, ими управляют, а остальные движутся следом.

Такие транспортные средства двигаются медленно, на дороге водителям автомобилей их приходиться обгонять. В связи с этим гужевые животные могут представлять потенциальную опасность из-за непредсказуемой реакции на громкий сигнал, резкий или опасный манёвр при обгоне, встречный разъезд габаритной техники, ослепление светом фар в ночное время. В планах разработчиков новых норм для гужевого транспорта есть желание также обозначить и требования к содержанию «тягловой силы». Хотят запретить нанесение животным побоев и прочих истязаний, превышающих допустимое воздействие при управлении и способных нанести им вред.

В наше время конные экипажи часто используются для катания туристов. Для того чтобы привлечь клиентов, компании предлагают разнообразные экипажи, такие как кареты, фаэтоны, вагонетки, двуколки, веломобили и пассажирские сани. Во многих городах предлагаются конные прогулки к труднопроходимым местам, например, в горах.

Управление

Человека, который управляет упряжкой, называют в общем случае ездовым. В зависимости от упряжных животных это может быть кучер (управляет упряжкой копытных животных) или каюр («рулит» ездовыми собаками). Независимо от вида гужевого транспорта, передвигаясь по общественным магистралям, ездовой обязан сообщать другим участникам дорожного движения об изменениях темпа или направления езды: о поворотах, перестроении на другую полосу, замедлении, ускорении и остановке. Условные знаки можно подавать рукой или кнутом, по содержанию и смыслу они похожи на жесты, которые используют простые велосипедисты.

Как участник дорожного движения, любое транспортное средство должно быть зарегистрировано с постановкой на учёт. Гужевая повозка оборудуется табличкой с учётным номером, размещенной на задней части кузова. В норме предусматривается наличие стояночного тормоза или упоров для недопущения самопроизвольного движения на участках с крутым уклоном. Возница должен контролировать животных, находясь в повозке или держа их под узду. Перевозимый габаритный груз необходимо обозначать, в тёмное время суток дополнительно освещать. Привязанных к телеге животных располагать можно с правой стороны (ближе к обочине). Галоп в населенных пунктах запрещен, равно как и движение по усовершенствованному покрытию, если рядом есть грунтовая дорога.

В некоторых странах мира, например в Великобритании, управлять гужевым транспортом разрешено всем, даже детям. Это правило не менялось на протяжении последних столетий. Однако в российских условиях ответ на вопрос о том, нужны ли права на гужевую повозку, был переосмыслен совсем недавно.

В России любой вид транспорта, в том числе и гужевой, на законодательном уровне признан источником повышенной опасности. Следовательно, управление повозкой можно осуществлять только с четырнадцати лет. А с 2017 года правила стали ещё более жёсткими – для управления, например, конной упряжкой требуется получить водительские права, а само транспортное средство теперь подлежит обязательной регистрации в ГИБДД. Каждая повозка должна иметь собственный регистрационный знак, а разрешение на управление выдаётся сроком на 5 лет. Порядок получения прав на управление гужевым транспортом предполагает сдачу экзамена.

Необходимость получения прав на управление гужевым транспортом – дополнительное подтверждение как популярности этого средства передвижения, так и того, что даже конная упряжка является полноценным участником дорожного движения.

Соблюдение правил

Независимо от назначения следование гужевого транспорта по дорогам требует строгого соблюдения правил. Например, как и другой медленно движущийся транспорт, повозки могут следовать по одной полосе, если только её смены не требуют соответствующие знаки. При необходимости поворота на другую дорогу кучер обязан подать соответствующий знак перед сменой полосы движения. Сворачивая в ворота или боковой проезд, ему не требуется менять полосу движения, можно оставаться на прежней.

Ехать по дорогам общего пользования на таком виде транспорта можно (если нет запрещающего на это знака) по крайней правой полосе или обочине, не причиняя неудобства пешеходам. Для поворота или разворота, связанного с выездом на противоположную сторону движения, существуют специальные сигналы (рукой или кнутом), которые возчик должен подавать перед осуществлением манёвра. Повозка с лошадьми не оборудуется световыми индикаторами, но на кузове должны присутствовать отражатели установленного образца. Управлять гужевым транспортом могут лица с 14 лет, знающие правила дорожного движения.

Для передвижения в тёмное время суток и в условиях плохой видимости все виды гужевых повозок должны быть обязательно оснащены осветительными приборами. На торцевой стороне повозки должен быть закреплён светоотражающий элемент красного цвета. Там же рекомендовано прикрепить предупреждающий знак – красный треугольник, который будет хорошо заметен и в светлое время суток.

У лошадок тоже есть права. Разрешено впрягать в повозку только животных, которые специально обучены этому и предназначены для такого вида использования. Каждый владелец гужевого транспорта обязан соблюдать требования гуманного отношения к животным, и в случае их нарушения он может быть привлечен к административной и даже уголовной ответственности. Нагрузка повозки должна соответствовать массе животных, которые обеспечивают её передвижение. Действующие в России правила дорожного движения устанавливают единые условия передвижения животных, как запряжённых в телеги и сани, так и вьючных и передвигающихся в стадах.

Всем видам транспорта с участием животных в городской черте разрешено передвигаться только в светлое время суток, причём занимать допускается только правую сторону. Таким образом, все виды гужевых повозок являются полноценным транспортом, их передвижение и использование регулируются правилами дорожного движения, которые следует неукоснительно соблюдать всем.

Типы повозок

Повозка – наиболее общее собирательное название различных транспортных средств, приводимых в движение мускульной силой животных, вне зависимости от особенностей конструкции, области и целей применения.

Колёсные повозки существовали уже во времена доисторические; о них упоминается в самых древних источниках как о предметах общеизвестных. Так, в одном из древнейших стихов Вед употреблено сравнение: «как за конем катится колесо, так оба мира за тобой».

В Азии повозки употреблялись издавна, одновременно с верховыми и вьючными животными. Греки во времена Гомера пользовались колесницами. Подробности конструкции древних повозок остаются неизвестными; только внешняя форма боевых двухколёсных колесниц хорошо изображена на многих сохранившихся барельефах и других изображениях.

Для перевозки грузов издавна употреблялись колёсные повозки. Так, Гомер повествует, что Навзикая просила у отца повозку, чтобы с подругами на берегу моря мыть одежды. Повозки этого рода бывали двух- и четырёхколёсные: их изобретение Плиний приписывает фригийцам. Колёса такой повозки были крепко насажены на оси, которые вертелись вместе с ними, как у современных железнодорожных вагонов, в подшипниках, неподвижно прикреплённых к кузову. Такие повозки, очень неповоротливые, и теперь существуют на острове Формоза.

У древних персов существовала организованная почтовая служба. Царские гонцы быстро развозили повеления и в других древних государствах, но о правильно организованной перевозке пассажиров на лошадях известно лишь со времён римлян. Извоз этого рода содержали частные люди. Экипаж был двухколёсный, с дышлом, наподобие кабриолета, но без рессор, с сиденьем, подвешенным на ремнях. В него влезали со стороны лошадей, а не сзади, как в колесницах; изображения цизиума встречаются уже на этрусских вазах. В таких экипажах ездили очень быстро. Гораздо больше сведений мы имеем о парадных экипажах римлян. У древних вообще пользование парадными колесницами было привилегий высокопоставленных лиц и жрецов; изображения богов во время процессий тоже возили в особых колесницах. Частные лица присвоили себе это право только во времена упадка нравов, а при империи украшали свои экипажи со всей возможной роскошью. Самый древний тип – четырёхколёсная открытая тележка; для женщин её делали на двух колёсах.

Несколько позднее был придуман двухколёсный экипаж с полуцилиндрической крышкой, и родоначальница современных карет, четырёхколёсная повозка с покрытым кузовом, приподнятым над ходом на четырёх столбиках; сзади было сиденье для двух лиц, а возница сидел спереди, ниже господ, или шёл рядом. От галлов римляне заимствовали таратайку с кузовом, плетённым из ивы, а от жителей северного побережья Европы – колесницу, в которую входили спереди; она служила и для мирных, и для военных целей.

В эпоху переселения народов и в начале средних веков пользование экипажем считалось признаком изнеженности; совершались переезды на коне, а духовные лица и женщины ездили на ослах. Летописцы этой эпохи лишь весьма редко упоминают об экипажах. Так, Эгингард повествует, что меровингский король Хильперик всюду ездил в римском «саrреntum», запряжённом быками; английский епископ св. Эркенвальд в VII в. ездил и проповедовал в колёсной повозке, так как был стар и немощен. Только после крестовых походов мода на экипажи начинает возрождаться, но их допускают лишь для торжественных случаев, для высокопоставленных лиц, а обывателям запрещают ими пользоваться.

По области применения повозки делят на пассажирские и грузовые (ранее существовали также военные повозки), по количеству колёс – на двухколёсные (одноосные) и четырёхколёсные (двуосные), а также без колёс – на полозьях.

Современные повозки нередко оснащаются пневматическими шинами, а иногда также пневматическими либо гидравлическими тормозами.

Пассажирские повозки

Карета, или конный экипаж, – закрытая пассажирская повозка с рессорами. Первоначально кузов кареты подвешивался на ремнях, потом с начала XVIII века стали использовать пружины, а с начала XIX века – рессоры. Наиболее часто кареты были в личном пользовании, хотя с позднего Средневековья бывали кареты и как общественный транспорт.

Первые конные повозки появились в Месопотамии в III тысячелетии до нашей эры. Они представляли собой двухколёсные колесницы, запрягаемые парой лошадей. Они были лёгкими, быстрыми и вмещали одного-двух человек.

Находили повозки и в захоронениях кельтов. Это были четырёхколёсные экипажи с кузовом на ремнях. Их конструкция уже тогда была близка к каретам более позднего периода. Пользовались колесницами и во времена правления китайской династии Чжоу до нашей эры.

Умели создавать повозки и древние римляне в I веке до нашей эры. Как показывают раскопки, вместо рессор они также использовали ремни либо цепи. К сожалению, начиная с этого периода умение мастерить колесницы было утеряно. Люди начали вновь пользоваться четырёхколёсными экипажами только в Средние века.

Обычная средневековая карета представляла собой четырёхколёсный крытый экипаж с полукруглым навесным козырьком над сиденьем кучера.

Первые конные повозки существовали на Руси с незапамятных времён. Использовали их преимущественно для перевозки клади. Была в Древней Руси «колымага» – крытая повозка шатрового типа с кожаными пологами, закрывающими оконные отверстия. Эта форма свидетельствует о её происхождении от колёсных повозок кочевых народов. В более позднее время колымаги по внешнему виду мало отличались от карет. Наиболее ранние упоминания о колымагах относятся к XVI веку. Судя по контексту использования слов «колымага» и «колымажка», в этих экипажах передвигались женщины, иногда им пользовались больные и старики. Мужчины из дворянских и боярских родов предпочитали ездить верхом. Об этом сообщал австрийский дипломат Сигизмунд Герберштейн, побывавший в России в 1517 и 1556 гг. У них не было рессор, а кузов крепился непосредственно на оси колёс. При сколько-нибудь высокой скорости колымаги начинало очень сильно трясти.

У карет со временем появились тормоза. Они нужны были на поворотах, чтобы замедлить ход, во избежание опрокидывания экипажа. По конструкции они чем-то напоминают тормоза у велосипеда. Нажимая на рычаг, извозчик с силой прижимал подушку к ободу колеса и замедлял этим его вращение.

В ХIV–XV столетиях кареты делали из дерева и железа. Уже тогда их оббивали кожей, покрывали позолотой, украшали родовыми гербами. Первые модели дополнялись навесным козырьком над сиденьем кучера, который прикрывал от солнца и осадков. Запрягались одной-двумя парами лошадей. Принадлежали они исключительно титулованным особам и были большой редкостью. Их использовали для перевозки людей на небольшие расстояния, так как пассажиров в них сильно укачивало, ведь рессор, смягчающих тряску, тогда не было.

Богато украшенная карета в Национальном музее керамики в Валенсии, Испания

Изображения и задокументированные упоминания о рессоре на цепях встречаются в летописях XIV века, а к XV веку подобного типа кареты становятся популярными.

И только в конце ХVI – начале ХVII веков кареты становятся распространённым видом транспорта. В этот период колёсная езда начинает конкурировать с верховой. Появляются варианты с жёсткой крышей и раскладными постелями. В это же время возникают первые модели с застекленными окнами. Начинает активно развиваться и внутреннее убранство конных экипажей.

По одной версии слово «карета» пришло в Россию вместе с немецкими каретами (нем. karette), когда они стали в массовом порядке завозиться германскими купцами и становились всё популярнее среди московской знати. Наиболее вероятно, что слово употреблялось и ранее наряду с другими распространёнными в то время словами (например, «колымага»), к тому же слово использовалось в украинском, старославянском и польском языках. По другой версии слово «карета» заимствовано в середине XVII века из польского языка, где к тому времени оно было широко распространено.

В Оружейной палате хранится карета европейского производства конца XVI – начала XVII вв., принадлежавшая Борису Годунову. Другая карета, польской работы начала XVII в., принадлежала боярину Н. И. Романову. Кареты и колымаги упоминаются в отчете о расходах царской казны, составленном после разгрома Москвы 1611–1612 гг. Долгое время кареты рассматривали как недостойное мужчины-воина средство передвижения.

Перелом произошёл в конце 1660-х – начале 1670-х гг., когда кареты стали массово ввозиться в Россию. В 1674 году швед И. Кильбургер отметил, что до недавнего времени немцы через Любек и Нарву ввозили в Россию большое количество каретных лошадей. Но теперь эта торговля упала от того, что многое уже привезено и лошади были не особенно хороши. «Теперь несколько лет тому назад в Лифляндии начали делать и привозить в Москву столько немецких карет, что теперь им также нет больше сбыта». Таким образом, к 1674 году каретный рынок уже насытился. Собственное каретное производство начинается в России, вероятно, уже с первой половины XVII века. В последней четверти столетия на Колымажном дворе Кремля имелась карета русской работы. Переход с коня (для мужчин) и колымаги (для женщин) на карету для обоих полов символизировал допетровскую европеизацию русского дворянства.

Карета в экспозиции старинных экипажей XVIII века в музее-усадьбе Архангельское

К началу 1680-х гг. кареты стали очень престижным видом транспорта, указывающим на статус его владельца. Из-за их обилия на московских улицах появились первые пробки. Царь Федор Алексеевич указом от 28 декабря 1681 года запретил пользоваться каретами всем, кроме членов Боярской Думы. Широкое использование карет стало возможным только в Петербурге с его широкими и прямыми улицами.

Старая карета в московском музее ретро-автомобилей

Встречались как экипажи с жёстким каркасом и крышей, так и брички с балдахинами.

По указу царя Федора Алексеевича всем небоярам летом можно было передвигаться верхом, а зимой – в санях с одной лошадью. Бояре же в обычные дни могли запрягать в экипаж одну пару лошадей, в праздничные – две, а в свадебные – целых три.

Позже появился приказ, согласно которому все полковники и люди более высокого чина должны были перемещаться в каретах, запряжённых двумя или тремя парами лошадей. При этом кучер обязан был иметь длинную бороду.

Старинная королевская почтовая карета в Музее науки и истории, Лондон Сити

К концу ХVIII столетия кареты стали элементом престижа. Внешний вид и количество запряжённых лошадей позволяли определить положение человека в обществе. Известны случаи, когда богатые люди впрягали в карету 10–12 коней. Наиболее состоятельные горожане оббивали внутреннюю часть кареты красным бархатом и соболиным мехом, стеклили окна, а колёса покрывали серебром. Доходило до абсурда – знать отказывалась ходить пешком и выезжала в экипажах даже в гости к соседям.

Зимой нередко использовали кареты на полозьях. Известно, что в 1742 году, во время поездки на собственную коронацию, Елизавета Петровна впрягла в зимний экипаж 23 лошади.

Вместительность была разной: встречались как компактные двухместные экипажи, так и просторные, способные вместить более 10 человек.

В ХVIII – ХIХ столетиях карета стала почтовым и общественным транспортом. Особенно популярными были дилижансы, места в которых были и внутри и снаружи. В это же время возникли омнибусы – удлинённые экипажи, вмещавшие шесть человек внутри и шесть – на крыше.

Кареты как общественный транспорт назывались дилижанс, омнибус и шарабан. Самым распространённым видом дилижанса была почтовая карета.

А во Франции были шарабаны – повозки с деревянными скамьями. Они появились в начале XIX века. Шарабаны изготовлялись в виде четырёхколёсных с поперечными сиденьями в форме скамеек в несколько рядов или одноконных двуколёсных экипажей.

В начале ХХ века карета как транспортное средство быстро вытеснялась автомобилями и уже в 1920—30-е годы стала архаизмом. Сегодня сохранились единичные экземпляры в качестве музейных экспонатов, как аттракцион для развлечения отдыхающих и как повозка для пышных церемоний, например коронации. Они используются в качестве экзотического транспорта на свадьбах, экскурсиях, тематических вечеринках и фотосессиях.

Бричка — известная с XVII века лёгкая повозка для перевозки пассажиров. В России была распространена в основном в западных и южных областях страны.

Кузов мог быть как открытым, так и закрытым и крепился на двух эллиптических рессорах. Верх делали кожаным, плетёным или деревянным, иногда его утепляли; были модели и без верха.

Очень популярны в России были польские повозки с плетёным кузовом. На холодное время года его могли утеплять, а летом – снимать или делать откидывающимся, как у кабриолета. Как писал Гоголь, в бричке Чичикова верх кузова, представляющий собой своеобразный шатер, был «от дождя задернут кожаными занавесками с двумя круглыми окошечками». Окошечки эти предназначались для любования пейзажами.

В бричку запрягали одну или пару лошадей. Кучер мог сидеть на козлах или рядом с пассажиром.

В России брички делали обычно без рессор, тогда как в Западной Европе чаще на рессорах и с откидным верхом. В Польше нередко брички были двухколёсными.

Состояла эта лёгкая повозка из двух частей – ходовой части и закреплённого на ней неподвижного кузова. Ходовая часть представляла собой два или четыре колеса, попарно установленных на осях. В рессорных бричках именно задняя часть кузова крепилась к колёсам двумя эллиптическими рессорами. Благодаря этому езда в бричке для пассажиров была более комфортной. Дно повозки было сплошным и, как правило, делалось из дерева, а борта могли быть как полностью закрытыми, так и иметь решетчатую обшивку и выполнялись из различных материалов. В кузове брички, предназначенной для передвижения людей, могли сидеть как двое (двухколёсные брички), так и четверо пассажиров. Двухколёсные брички по большей части использовались в городе.

Весёлая поездка (Бричка). Альфред Веруш-Ковальский, 1890 г.

Брички были широко распространены в Европе в XVII веке. В России же такие конные повозки начали активно использоваться только с XVIII века.

Существует несколько версий о происхождении слова «бричка». Так, некоторые специалисты утверждают, что этимологическим источником стало уменьшительное от польского слова bryka, обозначающего лёгкую открытую телегу. Другие учёные считают, что своему появлению в русском языке этот термин обязан итальянскому biroccio (двуколка), которое через немецкое birutsche (полуоткрытая лёгкая повозка) впоследствии трансформировалось в бричку.

Благодаря тому что бричка была в разы легче и комфортнее громоздкого тарантаса, она могла использоваться как для недалёких поездок, так и для длительных путешествий. Условно все повозки такого типа можно разделить на три вида: это брички с рессорами, простые безрессорные и почтовые.

Существовали и наёмные экипажи, типа современных такси. В Англии они назывались кэбами, во Франции – фиакрами.

Независимо от вида брички и её предназначения все исторические и литературные описания таких повозок утверждают, что главной их особенностью был невообразимый шум, издаваемый во время движения. Так, в произведениях Чехова бричка звякала и взвизгивала всеми своими частями, гремела и громыхала у Шолохова, звеняще дребезжала у Серафимовича.

Бричками до сих пор пользуются в деревнях и селах. Кроме того, существуют музеи, в которых представлены как миниатюрные копии транспортных средств, ушедших в историю, так и полномасштабные экспонаты. Так, жители и гости Санкт-Петербурга и Ленинградской области могут посмотреть на бричку и другие повозки прошлых столетий в Музее городского электрического транспорта или в музее «Дом станционного смотрителя». В Беларуси работает музей карет, в котором также есть брички. Аналогичный музей работает в Венгрии в городе Кёстхей. Также во многих конных клубах разных городов России и ближнего зарубежья предоставляются услуги катания в карете, фаэтоне, бричке или экипаже. Во Владикавказе установлен памятник, изображающий Пушкина, едущего на бричке, запряжённой волами.

Омнибус — вид общественного транспорта, предшественник автобуса.

Это многоместные повозки на конной тяге. И омнибус, и дилижанс могли размещать пассажиров не только в салоне, но и на крыше.

Первые омнибусы появились на улицах Парижа в 1662 году, однако развитие получили только в XIX веке. Официально первый «классический» омнибус начал перевозить горожан в 1826 году в городе Нант, Франция. Первопроходцами стали Этьен Бюро и Станислас Бодри, которые создали маршруты для личных нужд: Этьен перевозил рабочих, а Станислас организовывал поездки в свою баню. В 1829 году первые омнибусы появились в Лондоне и Нью-Йорке, а спустя 20 лет они уже широко использовались во многих городах трёх стран-первопроходцев. В отличие от дилижансов, омнибусы перевозили пассажиров на небольшие расстояния в черте города.

В России этот вид транспорта впервые появился в Петербурге в 1832 году и просуществовал вплоть до начала Гражданской войны. Стоит отметить, что в середине 1830-х годов были популярны омнибусы на паровой тяге.

Изображение омнибуса на марке, напечатанной в Венгрии в серии «История венгерской кареты», около 1977 г.

Постепенно омнибусы были заменены конками. Конки были частью конно-железной городской дороги: лошади тащили экипаж по рельсовым путям, управлением занимался кучер.

В городе Санта-Клара на Кубе омнибусы до сих пор используются как городской транспорт. Во многих городах Европы омнибусы ходят по туристическим маршрутам.

Конка (другое название «конно-железная городская дорога») – исторический вид обществен ного транспорта, широко применявшийся до перевода железной дороги на паровую, тепловую, электрическую или канатную тягу. Наиболее распространённой областью применения конки был городской транспорт; таким образом, конка была предшественником электрического трамвая.