ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7703Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Яковець, Інна Олександрівна | - |
| dc.contributor.author | Лисун, Владислав Олександрович | - |
| dc.date.accessioned | 2026-03-11T11:05:33Z | - |
| dc.date.available | 2026-03-11T11:05:33Z | - |
| dc.date.issued | 2022-06 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7703 | - |
| dc.description.abstract | Актуальність теми роботи: Проблема транспорту у великих містах світу стає дедалі актуальнішою. У більшості міст збільшення дорожнього трафіку відбувається з загрозливою швидкістю. Одним з варіантів вирішення цієї проблеми в теплу пору року може стати електровелосипед. Він є хорошим, двоколісним міським транспортом. На відміну від скутера та мопеда він екологічний, його можна безпечно зберігати у квартирі, він не потребує періодичного технічного обслуговування. У порівнянні зі звичайним велосипедом, на електровелосипеді можна пересуватися на великі відстані без застосування особливих фізичних зусиль. | uk_UA |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.subject | Дизайн | uk_UA |
| dc.subject | Електротранспорт | uk_UA |
| dc.title | ДИЗАЙН-ПРОЄКТ ЕЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДУ | uk_UA |
| dc.type | Bachelor Thesis | uk_UA |
| Appears in Collections: | 022 Дизайн (Промисловий дизайн) | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Лисун_В.ДИЗАЙН-ПРОЄКТ ЕЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДУ.pdf Restricted Access | 4.14 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ CHERCASSY
ДЕРЖАВНИЙ STATE
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ TECHNOLOGICAL
УНІВЕРСИТЕТ UNIVERSITY
Факультет комп’ютеризованих
технологій машинобудування і дизайну
Кафедра дизайну
Освітня програма – «Промисловий дизайн»
Спеціальність 022 – Дизайн
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА БАКАЛАВРА
на тему: «ДИЗАЙН-ПРОЄКТ ЕЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДУ»
Студент групи ДЗ-83 В.О. Лисун
Керівник, д.мист.,доцент І.О. Яковець
«Допуск до захисту»
Завідувач кафедри дизайну
__________Інна ЯКОВЕЦЬ
___ _______2022рік
Черкаси 2022
Черкаський державний технологічний університет
(назва вузу)
Кафедра дизайну
Факультет комп’ютеризованих технологій машинобудування
Спеціальність 022 – Дизайн
Освітня програма – «Промисловий дизайн»
«ЗАТВЕРДЖУЮ»
Завідувач кафедри
дизайну Інна ЯКОВЕЦЬ
„ ” 2022 р.
ЗАВДАННЯ
на виконання кваліфікаційної роботи бакалавра
Лисуну Владиславу Олександровичу
Тема роботи «Дизайн-проєкт електровелосипеду» затверджена наказом
по університету від «_________»_____р. №____________
1. Термін здачі студентом магістратури закінченої роботи 10.06.2022
2. Вихідні дані: аналоги сучасних електровелосипедів.
3. Зміст кваліфікаційної роботи:
ПЕРЕДПРОЕКТНІ ДОСЛІДЖЕННЯ: Історія винаходу
електровелосипеда. Маркетингові дослідження ринку сучасних
електровелосипедів. Види електровелосипедів. Аналіз аналогів.
ДИЗАЙН-ПРОЕКТ ЕЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДА: Розробка проектної
концепції електровелосипеда. Обґрунтування структурно-
конструкційних та технологічних особливостей запропонованого
транспортного засобу. Ергономічне обґрунтування концепції
електровелосипеда. Обґрунтування кольорового вирішення
транспортного засобу.
ВИСНОВКИ. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ. ДОДАТКИ.
4. Графічна частина дипломного проекту – банер розміром 1590×2200 мм.
5. Консультанти з кваліфікаційної роботи із зазначенням розділів, що їх
стосуються
Підпис, дата
Розділ Консультант завдання завдання
видав прийняв
Графічна частина Яковець І.О.
Пояснювальна записка Яковець І.О.
Презентація Яковець І.О.
6. Дата видачі завдання 07.02.2022
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Термін виконання
№
Назва етапів роботи етапів проекту Примітка
з/п
(роботи)
1. Затвердження теми роботи, 14.02.2022
керівника.
2. Робота з аналогами, збір Лютий 2022
інформації.
3. Затвердження ідеї Березень 2022
дизайнерського рішення проекту
4. Робота над пояснювальною Квітень
запискою
5. Робота над графічною частиною Травень 2022
проекту: 3D-моделювання,
оформлення
6. Попередній захист кваліфікаційної 16.06.2022
роботи.
7 Робота над презентацією Червень 2022
8. Захист випускної роботи 14.06-16.06.2022
бакалавра.
Керівник
Завдання прийняв до виконання ____________
3
ЗМІСТ 3
ВСТУП 4
РОЗДІЛ І. ПЕРЕДПРОЕКТНІ ДОСЛІДЖЕННЯ 6
1.1. Історія винаходу електровелосипеда 6
1.2. Маркетингові дослідження ринку сучасних електровелосипедів 12
1.3. Види електровелосипедів. Аналіз аналогів 14
РОЗДІЛ ІІ. ДИЗАЙН-ПРОЕКТ ЕЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДА 22
2.1. Розробка проектної концепції електровелосипеда 22
2.2. Обґрунтування структурно-конструкційних та технологічних
особливостей запропонованого транспортного засобу 23
2.3. Ергономічне обґрунтування концепції електровелосипеда 28
2.4. Обґрунтування кольорового вирішення транспортного засобу 30
ВИСНОВКИ 33
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 35
ДОДАТКИ 37
4
ВСТУП
Бажання людей зменшити негативний вплив на навколишнє
середовище за допомогою відновлюваної енергетики виявилося не просто
бажанням але і дією. У цьому ми самі можемо легко переконатися,
ознайомившись з статистикою розвитку за останні десятиліття, і станом на
2020 рік "зелена" енергія вже становить 27% від усієї виробленої енергії.
Сонячна енергетика, в свою чергу, становить 35-40% від всієї відновлюваної
енергії. Цей стрімкий розвиток дає поштовх для суміжних напрямів,
наприклад, таких як зберігання виробленої електроенергії – акумулятори, що
в свою чергу призводить до розвитку електротранспорту. І мова йде не тільки
про електроавтомобілі але й електровелосипеди набули нового вигляду.
Все більше велосипедних виробників почали включати
електровелосипеди в свої модельні ряди. Але питання тривалості
експлуатації все так же залишається відкритим, і мова не тільки про ємності
акумуляторів а й про зарядні станції. Саме з цього, розвиток в сторону більш
комфортного використання електротранспорту актуально з огляду на його
збільшення на ринку України.
Актуальність роботи. Проблема транспорту у великих містах світу
стає дедалі актуальнішою. У більшості міст збільшення дорожнього трафіку
відбувається з загрозливою швидкістю. Одним з варіантів вирішення цієї
проблеми в теплу пору року може стати електровелосипед. Він є хорошим,
двоколісним міським транспортом. На відміну від скутера та мопеда він
екологічний, його можна безпечно зберігати у квартирі, він не потребує
періодичного технічного обслуговування. У порівнянні зі звичайним
велосипедом, на електровелосипеді можна пересуватися на великі відстані
без застосування особливих фізичних зусиль.
Мета роботи – розробка дизайн-проекту електричного велосипеду.
Виконання поставленої мети вимагає виконання наступних завдань.
5
Завдання:
дослідити необхідність використання електричних транспортних
засобів;
проаналізувати існуючі аналоги електровелосипедів;
запропонувати дизайн-проект електричного транспортного засобу;
Структура роботи. Робота складається з теоретичного дослідження,
графічної частини та відеопрезентації. Теоретичне дослідження складається
зі вступу, двох розділів, висновків, списку використаних джерел (14 позицій),
додатків (42 ілюстрації на 20 аркушах). Обсяг основної частини дослідження
становить 35 сторінок, повний обсяг з додатками – 55 с.
6
РОЗДІЛ І
ПЕРЕДПРОЕКТНІ ДОСЛІДЖЕННЯ
1.1. Історія винаходу електровелосипеда
Історія електричних велосипедів почалася більше 120-ти років тому.
Вона пройшла через кілька періодів зльотів і падінь, безліч винаходів і
технологічних удосконалень. У 1867 і 1886 роках, ще до першої появи
електричного велосипеда, два різних винахідника придумали моторизовані
велосипеди, один з яких обладнали паровою машиною, а другий – двигуном
внутрішнього згоряння. Переживши розквіт, згодом такі велосипеди ставали
все менш і менш популярними. Сьогодні ми можемо зустріти поодинокі
екземпляри таких моделей. У 1890-х роках, електричні велосипеди
починають патентуватися в США. Наприклад, 31 грудня 1895 року Огден
Болтон – молодший отримав патент на велосипед з акумулятором і
моторизованим колесом під назвою «Модульне моторизоване електричне
колесо з концентратором для установки на велосипеди».
Ця подія дала поштовх розвитку нового поняття «електричний
велосипед». У ньому не було передач, і мотор міг споживати до 100 ампер
від 10-ти вольтової батареї. Перше "мотор колесо" було захищено від негоди
металевими пластинами. Електродвигун складався з 6 електромагнітів, (рис.
А.1) які обертали колесо навколо своєї осі. До кожної котушки був
прикріплений механізм, що захищає від прокручування колеса у зворотний
бік. Два роки по тому, в 1897 році, Осія У. Ліббі з Бостона винайшов
електричний велосипед з двома акумуляторами, який приводився в рух за
допомогою «подвійного електродвигуна». Двигун був встановлений в
ступиці педального вузла. Він складався з ряду центральних магнітів,
оточених двома барабанами, які складалися з набору підковоподібних
магнітів (Рис А.2). Рух забезпечувалося завдяки чергуванню полюсів
магнітів. Ця модель була пізніше повторно доопрацьована і її копіювали аж
до 1990-х років. Принцип роботи цієї конструкції лежить в основі всіх
7
сучасних "мотор коліс" з прямим приводом (без планетарної передачі
всередині "мотор колеса"). Принцип роботи полягав в наступному, на рівних
ділянках дороги використовувалася тільки одна батарея, а при подоланні
підйомів підключалася друга. Таким чином – економія енергії і полегшення
обертання педалей. Це, ймовірно, перша форма контролера електричного
велосипеда.
У листопаді 1898 року Метью Дж. Стефенсом був запатентований
електричний велосипед, в якому використовується приводний ремінь,
встановлений уздовж зовнішнього краю заднього колеса. На рисунку А.3,
видно, що ремінь притискається до землі колесом. Ролик двигуна мав форму,
що запобігає зісковзування ременя. Складно уявити собі подолання відрізків
шляху з брудом і калюжами на такому агрегаті. Автор виявив творчий підхід
до цього винаходу, але це не додало йому практичності. Рисунок А.4 –
Роликовий електродвигун Рисунок А.5 – Принцип кріплення
електродвигуна. Невеликий мотор кріпився до задньої стійки велосипеда
(Рис А.5) і отримував енергію від акумулятора, закріпленого на рамі.
Обертання ролика приводило в рух заднє колесо. Але так як діаметр колеса
багаторазово перевищував діаметр ролика, він повинен був обертатися зі
значною швидкістю, чого не дозволяв невеликий мотор з черв'ячним
редуктором.
Також залишається загадкою, як автор винаходу припускав їздити під
час або після дощу. Адже валик буде просто прокручуватися, не даючи
потрібного ефекту. Винахід Щнепфа в 1969 році було переглянуто і
розширено Г.А. Вудом молодшим (Рис А.6). Рисунок 1.6 – Вдосконалення
винахіда Шнепфа Г.А. Вудом молодшим Пристрій Вуда використовував 4
двигуна. Кожен мав потужність менше половини кінської сили і був
пов'язаний з ведучим колесом через 18 серію передач. Хоч це і був
поліпшений варіант винаходу Щнепфа, він не завоював особливої
популярності у споживачів, так як ефективність двигуна значно залежала від
чистоти дороги. Рисунок А.7 – Патент Джессі Такера У 1946 році Джессі Д.
8
Такер отримав патент на двигун з внутрішніми зубчастими передачами і
муфтою вільного ходу (Рис А.7). Муфта вільного ходу дозволяла обертатися
колесу на холостому ходу, тобто без обертання педалей. Можливо, це було
не першим винаходом такого типу, але Джессі Такер отримав патент на одну
з найбільш важливих функцій електричного велосипеда - можливість
обертання педалей, як під час роботи двигуна, так і в її відсутності.
Створення муфти вільного ходу уможливило появу електровелосипедів,
керованих акселератором. Рисунок А.8 – Патент С. Арджирис на
електровелосипед з ланцюговим електродвигуном 28 грудня 1948 року
С. Арджирис отримав патент на електричний велосипед, який використовує
ланцюговий електродвигун (Рис А.8).
Автор розташував 2 батареї по обидва боки заднього колеса, що
покращувало поперечний баланс. Однак через це страждав поздовжній
баланс велосипеда, так як основна вага припадала на заднє колесо. Наступні
винаходи враховували цей недолік і встановлювали батареї ближче до
задньої стійки або на задній багажник електровелосипеда. На жаль, в патенті
не вказуються характеристики двигуна або батарей, але відомо, що ця
конструкція згодом вплинула на збільшення популярності установки
зовнішніх ланцюгових електродвигунів на велосипеди. 20 Після цього було
придумано безліч різноманітних конструкцій і типів електровелосипедів. Але
визнання і поширення набули тільки 4 основних виду приводу велосипедів,
які використовують: - мотор колеса; - двигуни вбудовані в маточину
педального вузла; - зовнішні двигуни з ланцюговим приводом; - зовнішні
двигуни з роликовим приводом.
В кінці 1990 року були розроблені датчики крутного моменту і
управління потужністю. Вони є пристроєм для вимірювання і реєстрації
крутного моменту на оборотній системі, а саме двигун, колінчастий вал і т.д.
Ці датчики дозволили контролювати витрату енергії і керувати потужністю
двигуна. Винахід датчиків крутного моменту, потужності, управління, нових
батарей і вдосконалених електродвигунів дозволили виробництву
9
електровелосипедів перейти на новий рівень. У 1992 році компанія Vector
Services Limited починає продаж серійного електричного велосипеда, під
назвою «Zike». Велосипед оснащувався нікелькадмієвими акумуляторами,
які були вбудовані в раму і двигуном, масою 850 грам, з постійними
магнітами. Крім Zike, в 1992 році складно було знайти серійний
електровелосипед. У 1997 році випущений «Select» - інша успішна модель
серійного електровелосипеда.
На початку 21-го століття кілька великих виробників
електроустаткування починають виробництво герметизованих агрегатів
приводу, вбудованих в педальний вузол. Спочатку Yamaha, а потім Panasonic.
Агрегат від Panasonic встановлювався на китайські марки аж до 2006 р. 21
Рисунок А.9 – Велосипед З електродвигуном вбудованим в колінчастий вал.
На рисунку А.9 представлений представник класу електровелосипедів з
двигуном, вбудованими в колінчастий вал. Цей варіант конструкції сьогодні
використовують такі виробники, як Raleigh, Swiss Flyer, Monarch, Kettler and
Kalkhoff, Specialized, Canyon, Santa Cruz та багато інших.
До 1998 року на світовому ринку було, щонайменше, 49 різних
серійних електричних моделей велосипедів. Виробництво з 1993 по 2004 рік
зросло приблизно на 35%. У 1995 році світове виробництво
електровелосипедів вже становило близько 107 млн. одиниць. Більшість
недорогих моделей, в тому числі і ТМ «Volta bikes», до теперішнього часу
використовують недорогі свинцево-кислотні батареї [6]. Дорожчі моделі ТМ
«Volta bikes» та інших виробників оснащуються нікелькадмієвими, нікель-
металгідридними і літій-іонними батареями. Згодом, технічні характеристики
електровелосипедів поліпшуються, збільшується запас ходу і швидкість. 22
До 2001 року увійшли в обіг терміни «E-Bike, power bike, pedelec, assisted
bicycle і power-assisted bicycle», які використовуються для опису електричних
велосипедів. «E-Bike», за інформацією Google, - найбільш популярний термін
в англомовному інтернеті.
10
Термін «E-Bike» зазвичай використовуються для електровелосипедів,
які оснащені рукояткою акселератора. Терміни «Electric Motorbike» або «E-
Motorbike» використовувалися для опису більш потужних моделей, що
досягають до 80 км / ч. Термін «pedelec» зазвичай відноситься до
електровелосипедів, обладнаний датчиками крутного моменту і/або
швидкості з регулятором потужності, який забезпечує допомогу тільки в
тому випадку, якщо велосипедист обертає педалі. Термін «Assisted bicycle»
(Велосипед з помічником) - використовується для опису електровелосипеда в
канадському законодавстві.
2000-ні роки ознаменувалися зростанням популярності так званих
електронних наборів або комплектів для переобладнання велосипедів на
електротягу. Комплекти складаються з мотор колеса, контролера, рукоятки
акселератора і/або системи pedal-assist, а в найбільш повних комплектаціях -
бортового комп'ютера. Так як вартість серійних моделей електровелосипедів
становила близько $ 2500 і вище, не кожен міг собі дозволити купити його.
Набагато дешевше було переобладнати вже наявний велосипед. Ті, хто не
мав велосипеда - купували недорогі моделі і обладнували їх "мотор
колесами", або ланцюговими електродвигунами. Завдяки попиту на окремі
запчастини до електровелосипеду і з'явилися так звані «conversion kit» -
набори для перетворення. В основному, такі набори проводилися в Китаї, але
з 2008 року ними зайнялися європейські та американські компанії.
Наприклад, корпорація BionX реалізує електронні набори власного
виробництва.
Завдяки консолідації ринку і популяризації електронних наборів все
більшу кількість людей могли похвалитися володінням
електровелосипеда [5]. Компанія «Volta bikes» продає набори та компоненти
23 китайського виробництва, проте це не означає, що їх якість гірша, ніж у
американських або європейських виробників, - не дарма Китай країна №1 по
виробництву електровелосипедів в світі.
11
А ось ціна наборів Volta bikes нижче, ніж у багатьох інших компаній.
При стабільно хорошій якості, без сумніву це дуже важлива перевага. У 2002
році Європейський Союз прийняв закон, яким наклав обмеження на
потужність електродвигуна до 250Вт і максимальну швидкість
електровелосипеда 25 км/год без реєстрації. В Канаді - 500Вт і 32 км/год
відповідно. У різних штатах Америки закони разюче відрізняються і мають
великий діапазон обмежень: від 32 до 56 км/год і потужності двигуна від
750Вт до 1100Вт.
На сьогоднішній день Китай є провідним виробником
електровелосипедів в світі. За даними з Китайської велосипедної Асоціації, в
2004 році виробники Китаю продали 7500000 електровелосипедів по всій
країні, що в 2 рази більше, ніж в 2003 році. Продажі на внутрішньому ринку
досягли позначки в 10 мільйонів одиниць в 2005 році, і від 16 до 18 млн. в
2006 році. До 2007 року електричні велосипеди, становили від 10 до 20
відсотків усіх двоколісних транспортних засобів на вулицях багатьох
великих міст Китаю. Найбільша кількість електровелосипедів було
експортовано з Китаю в 2006 році - 3 млн. Одиниць на суму 40 млрд. Юанів
($ 5,8 млрд.). З 2009 року, коли про глобальне потепління і катастрофічну
екологічну ситуацію заговорили всерйоз, уряди і корпорації багатьох країн
почали великомасштабний інвестування в розробку і виробництво
електротранспорту.
Ці роки були особливо багаті на інновації, що визначили курс розвитку
індустрії на наступне десятиліття. 24 Наприклад, 15 грудня 2009 року на
Копенгагенської конференції зі зміни клімату дослідники з MIT
(Massachussetts Institute of Tehnology) представили публіці цікавий винахід -
Copenhagen Wheel. «Копенгагенська колесо» - було моторизованим колесом,
акумулятором, контролером і набором різноманітних датчиків «в одному
флаконі» (Рис. 1.10). Рисунок А.10 – Copenhagen Wheel. Управління мотором
здійснювалося за бездротовою технологією Bluetooth, з програми на
iPhone [6].
12
У додатку ви могли дізнатися погоду, рівень забруднень в даній
місцевості, відстежити пробки, знайти друзів і використовувати іIPhone як
бортовий комп'ютер електровелосипеда. Унікальною особливістю
копенгагенського колеса була можливість легкого і швидкого перетворення
велосипеда в «pedelec» (електровелосипед з функцією pedal-assist). Все, що
потрібно споживачеві - це придбати колесо і завантажити додаток на iPhone.
Також конструкція колеса дозволяє використовувати технологію KERS
(система повернення кінетичної енергії), яка використовується в автомобілях
Формули-1. Для нас цей термін більш відомий як «рекуперація». На
швидкісних спусках або під час гальмування, кінетична енергія
перетворюється двигуном в електроенергію і повертається в батарею. На
підйомах система діє навпаки: завдяки датчикам тиску на вилку, двигун
додає потужності, полегшуючи підйоми в гору. 25 Винахід Огдена Болтона
молодшого не втратив своєї актуальності сьогодні і очевидно буде
використовуватися ще не одним поколінням людей. Він заклав основу для
втілення в життя польоту фантазії винахідників і вчених.
Десятки тисяч електровелосипедів створюються за принципом «мотор
колеса» [7]. Наприклад, канадські виробники в 2010 р створили
електровелосипед з бездротовим керуванням, на зразок Копенгагенського
колеса. Вся електроніка знаходиться всередині "мотор колеса" і управляється
дистанційно, завдяки маніпуляторам на кермі. Звичайно, не всі винахідники
обмежували свою фантазію законодавчими заборонами на велику потужність
двигуна і максимальну швидкість і створювали неординарні, потужні
електровелосипеди. Наприклад, Pibike (2011 р) може проїхати 72 км на
одному заряді акумулятора зі швидкістю до 64 км/год, але його ціна не
дозволено висока не тільки для середньостатистичних українців, а й більшої
частини населення планети.
13
1.2. Маркетингові дослідження ринку сучасних
електровелосипедів
За даними консалтингового агентства Navigant Research, що займається
маркетингом та аналітикою, прогнозується зростання продажів
електровелосипедів до 2025 року до річного обороту $24,3 млрд. Революція
електротранспортних засобів йде повним ходом, і хоча основна частина
уваги сфокусована на електромобілях і автобусах на електротязі,
електротранспортом на планеті, що найбільше продається, залишаються
електровелосипеди, оцінка продажів яких у 2016 році склала 35 млн одиниць.
Navigant Research відзначають середньорічний темп зростання (CAGR)
глобального продажу електровелосипедів на 0,4 % у 2016–2025 роках.
Світову індустрію електровелосипедів очікує стійке зростання – обсяг
продажів, як прогнозується, зросте від 3,3 млн одиниць на рік до 6,8 млн
одиниць до 2025 року, причому левова частка зростання припаде на країни
Західної Європи та країни Південно-Східної Азії, такі як Японія та В'єтнам.
Загальна частка електровелосипедів на ринку велосипедів залишиться
стабільною та становитиме 22 % протягом наступного десятиліття. Можна
сміливо говорити про те, що кожен четвертий новий велосипед буде
оснащений електроприводом [9].
Кількість велосипедистів у містах України збільшується щороку. Про
це свідчать підрахунки велосипедистів, які проводять громадські
організації1, та соціологічні транспортні дослідження2. Особливо багато
людей пересіли на велосипеди навесні 2020 року, коли в Україні було
запроваджено карантин у зв’язку з коронавірусною пандемією. Ця тенденція
відповідає світовій, де люди також пересіли на велосипеди через часткове
або повне припинення роботи громадського транспорту чи з метою
мінімізувати контакти3. Водночас наявна велосипедна інфраструктура не
задовольняє попит, який постійно зростає. Станом на жовтень 2020 року
лише декілька міст України мають невеликі мережі велосипедної
інфраструктури (Київ, Львів, Вінниця, Івано-Франківськ), і кілька десятків
14
міст та ОТГ мають одну або кілька велодоріжок (Харків, Одеса, Полтава,
Миргород). Приміські, міжміські та міжсільські веломаршрути відсутні. У
понад тридцяти містах України розроблені велосипедні концепції, стратегії
або плани, під час підготовки яких були проведені певні аналізи потреб
користувачів і перешкод до їх реалізації (Львів, Миколаїв, Вінниця, Київ,
Івано-Франківськ, Миргород, деякі об’єднані територіальні громади). Жодна
з затверджених програм наразі не була виконана повною мірою.
Велосипедний транспорт є одним із елементів досягнення сталої мобільності:
він не потребує палива, займає мало місця на дорозі та при паркуванні,
доступний більшості людей, а також позитивно впливає на здоров’я людей,
якість життя у містах і безпеку дорожнього руху.
Завдяки відсутності викидів велосипедний транспорт допомагає
переміщувати людей, не забруднюючи повітря та не викидаючи парникові
гази, що спричиняють зміну клімату5. Тому розвиток велотранспорту часто є
однією з рекомендацій, яку надають транспортні та кліматичні експерти з
ЄС. Національна транспортна стратегія України до 2030 року, затверджена у
2018 році, визначила завданнями «розвиток інфраструктури для руху
велосипедів”», «впровадження систем громадського прокату велосипедів»,
«розроблення стратегії розвитку велосипедного руху, посилення
велосипедної безпеки, яка б ґрунтувалася на прогресивному іноземному
досвіду, та забезпечення розвитку інфраструктури для велосипедного руху»,
«забезпечення оптимальної взаємодії велосипедного руху з іншими видами
транспорту» [11].
Розробка Національної велосипедної концепції розпочалася у 2020
році. Метою цього дослідження є оцінити потребу українського суспільства у
велосипедних змінах, перешкоди для розвитку велотранспорту та бачення
рішень для подолання цих перешкод. Завданнями дослідження є дати
відповіді на запитання: Хто користується велосипедом у містах України? Чи
популярний велотранспорт у різних населених пунктах? Які перешкоди до
користування велосипедом бачать мешканці різних регіонів? Які шляхи
15
подолання цих перешкод вони бачать? Для дослідження було проведено
глибинні інтерв’ю з 40 жінками та чоловіками різних сфер діяльності
(Верховна Рада, місцева влада, бізнес, громадські організації, користувачі
велосипедів) з усіх регіонів України, крім Криму. Розшифровані інтерв’ю
були переведені у кодовий формат, який дозволив визначити узагальнені
спільні, відмінні та доповнюючі значення та сформувати загальне бачення
перешкод і рішень для розвитку велотранспорту в Україні. Це дослідження
може бути використане при розробці Національної стратегії велотранспорту
України, розробках велосипедних концепцій, стратегій, програм і планів
регіонального та місцевого рівня, громадськими організаціями та науковцями
для подальших досліджень у темі велотранспорту.
Перед початком розробки нової конструкції електровелосипеда було
проведено дизайн-аналіз, який показав, що більшість потенційних
користувачів електровелосипедів живе у великих містах. Тому було ухвалено
рішення проектувати виріб для експлуатації в умовах міського середовища.
1.3. Види велосипедів. Аналіз аналогів
У багатьох країнах світу велосипеди з електроприводом вже потіснили
інші двоколісні транспортні засоби, а, за прогнозами американських
фахівців, у першій половині XXI століття двоколісні педальні машини
почнуть витісняти автомобілі та поступово стануть основним засобом
пересування. Останнім часом цей прогноз знаходить дедалі більше
підтвердження. США та Німеччини – світових лідерів за кількістю легкових
автомобілів на душу населення – велосипедів продається більше, ніж
автомобілів. Нескінченний потік велосипедистів можна спостерігати на
дорогах багатьох країн Європи. У багатьох європейських мегаполісах навіть
запровадили заборону на автомобільний рух у центрі міста та відкрили
безкоштовні пункти прокату велосипедів. У Японії кожен другий житель
регулярно їздить велосипедом, а в Токіо в години пік практично забитий
велосипедистами. Щодня 500 мільйонів людей їздять велосипедом на роботу
16
в Китаї. Усе це підтверджує, що у майбутньому популярність двоколісних
педальних транспортних засобів, зокрема і з електроприводом, лише
зростатиме у геометричній прогресії [1].
Вибрати велосипед — це як вибрати любов всього свого життя. Ну
справді. І абсолютно не правильно вибирати лише за кольором чи
популярним брендом. Нижче ми розповімо про найпопулярніші типи
велосипедів для того, щоб Ви відразу могли обрати ідеальний байк для
конкретної задачі.
Перш за все зауважимо, що тема велосипедів по їх призначенню
вартує окремого велетенського матеріалу, тому спробуємо коротко
відстрілятися про основні характеристики та підтипи поділивши їх на дві
групи:
1. Велосипеди для бездоріжжя — призначені їхати там, де не проїде
авто або навіть не пройде людина.
2. Велосипеди для доріг — їх стихія асфальт, бруківка, ґрунт, де
можна проїхати машиною або пройти пішки.
Велосипеди для бездоріжжя.
Гірський велосипед. Цей тип велосипеда не потребує вступу.
Очевидно, вони були створені для їзди поза дорогами. За призначенням цей
тип можна розділити на велосипеди для даунхілу, фрірайду, ендуро, трейл,
крос-кантрі. В окрему групу можна додати велосипеди для стріт, дьорт,
слоуп-стайлу. Зазвичай вони оснащені 26/ 27,5/ 29 дюймовими колесами,
широкими шинами з агресивним протектором та одним або двома
амортизаторами. Переважно мають велику кількість передач, а завдяки своїй
міцності та значній універсальності вони стали хорошим вибором також для
їзди по місту.
Будь-який гірський велосипед ділиться ще на три категорії:
1. Rigid — жорсткий велосипед без амортизаторів;
2. Hardtail — велосипед обладнаний передньою амортизаційною
вилкою;
17
3. Двопідвіс — велосипед обладнаний передньою і задньою
підвіскою.
Гірські велосипеди мають власні підгрупи в залежності від їх
призначення, але велосипед з переднім амортизатором і класичною рамою —
на сьогодні є найбільш поширеним та універсальним типом.
Підгрупи гірських велосипедів:
ATB (all-terrain bike) — прості, недорогі, любительські велосипеди
для щоденних туристичних подорожей. У них один амортизатор, а іноді їх
взагалі немає. Може бути обладнаний дисковими або, найчастіше, гальмами
типу v-брейк.
XC (crosscountry, XC racing) — більш досконалі та легші велосипеди,
для більш різкої позашляхової їзди. Цей тип велосипедів допомагає
максимально швидко пересуватися по трасі з помірно перетнутим рельєфом,
як з гори, так і в гору. Тут ми також знайдемо велосипеди зі зручною
геометрією, більш спрямовані на любителів гірського туризму. Передній та
задній амортизатор зазвичай має хід 80-100 мм.
Trail, All Mountain — крос-кантрі.За великим рахунком, це
велосипеди, які підійдуть для будь-чого. Вони присвячені туристичним
подорожам, а також швидкісному руху гірськими стежками — трейлами. Це
щось середнє між крос-кантрі та ендуро. Зазвичай, ці велосипеди з повною
підвіскою (120-140 мм). Та можна зустріти й хардейли.
Enduro — спортивна дисципіна, яка містить декілька етапів (підйоми,
як в крос-кантрі та спуски як в даунхілі). Це велосипеди для їзди на високій
швидкості по всьому чому попало тільки не по нормальній дорозі � Вилка з
150-180 мм ходом, а геометрія рами ще більше спрямована на спуск. Заточені
під ендуро хардтейли також можна зустріти.
Ідеально підійде для любительських змагань з міні-даунхілу.
Freeride/ Superenduro — ще більші можливості спуску. Проміжна
ланка між байком для даунхілу та ендуро. Зазвичай для фрірайду
застосовуються даунхільні велосипеди та ендуро. Комплектуються вилками
18
й задніми підвісками з ходом близько 160-200 мм. Це велосипеди точно не
для туристичних круїзів [11].
DH (downhill) — це вид спорту, де враховується лише спуск.
Велосипеди DH мають повну підвіску з довгим ходом (хід підвіски 200 мм та
більше), дуже міцну раму і 4-х поршньові гальма та гальмівні диски великого
діаметра. В гору або по рівній місцевості пересуватися на таких велосипедах
досить важко. А складна конструкція рами і високі вимоги до міцності
виправдовують високу вартість байка.
Street/Trial. Trial — це виняткова спортивна дисципліна, де учасники
намагаються пройти спеціально підготовлений шлях з перешкодами не
торкаючись ногами, руками та іншими частинами тіла землі. Велосипеди, які
використовуються в цьому виді спорту, зазвичай, або не мають сідла зовсім,
або воно посаджене дуже низько на рамі.
Саме з цих байків виросли стрітові велосипеди, тобто велосипеди для
подолання перешкод та виконання трюків в місті.
Dirt (дьорт). Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу — стрибкам та
трюкам на спеціально підготовленій трасі. Тут використовуються земляні
насипні трампліни (радіуси), побудовані спеціально для цих велосипедів.
Характеристики велосипедів для Street і Dirt майже однакові, але є
кілька моментів, які їх відрізняють один від одного. Ключові особливості рам
для Dirt полягають у використанні довшої бази. Для дьорту характерні
стрибки й вильоти з великої висоти, тому тут вже знадобиться амортизаційна
вилка.
BMX. Мрія багатьох дітей та пристрасть багатьох дорослих.
BMX створений для того, щоб робити трюки та стрибати на спеціально
підготовлених доріжках і в міських умовах. Його характерною особливістю є
невеликі 20-дюймові колеса, височенне кермо і пеги- спеціальні трубки,
встановлені на осі коліс, що дозволяють робити прикольні трюки.
Fatbike. Це велосипед, побудований на основі гірських. Для нього
характерні масивні шини шириною від 3,5 до 5 дюймів (100-125 мм). Такі
19
широкі шини змушують байк дуже добре працювати під час руху по снігу та
піску. Часто на таких велосипедах не використовується амортизатор, а його
завдання бере на себе широка шина з низьким тиском [12].
Дорожні велосипеди.
Шосейний велосипед. Як випливає з назви, призначений він для їзди по
асфальту. У велосипеда великі 28-дюймові колеса з вузькими (зазвичай 23-28
мм) і гладкими шинами.
Кермо дорожнього велосипеда характерно вигнуте, що дозволяє
зайняти більш аеродинамічне положення (цей вигин називають «баранячими
рогами»). Гальмування і перемикання передач відбуваються за допомогою
спеціально розроблених під таке кермо важелів — дуалів, які дозволяють
виконувати обидві ці функції не знімаючи руки з керма. Залежно від
геометрії рами, типові шосейні велосипеди можна розділити на дві групи:
Класичний шосейник — розроблений для перегонів, має досить
коротку колісну базу та низьку агресивну посадку що дозволяє з відносним
комфортом та великою швидкістю долати регламентовану змаганнями
дистанцію.
Ендюранс — дозволяють більш комфортно розташуватися і зручніше
долати великі відстані, на відміну від спортивних шосейних байків
забезпечують прямішу посадку та мають не таку жорстку раму, що дозволяє
їздити не тільки по європейському асфальту, а й по нашому �
Gravel / Турінг (трекінговий, туристичний велосипед). Останнім часом
ці велосипеди стали чи не найпопулярнішими. Якщо коротко — це
комфортабельний дорожній велосипед з ширшими шинами та вигнутим
кермом, яке стало трохи ширше та ергономічніше для полегшення їзди по
бездоріжжю.
Вони часто дають можливість встановити болотники та деякі
аксесуари. Ніщо не перешкоджає встановити шосейні шини на такий
велосипед і їздити на ньому по асфальту майже як на повноцінному
шосейному велосипеді.
20
І, хоч це помітно й неозброєним оком, але особливо хочеться виділити
зовнішній вигляд цих велосипедів.
Кросовий велосипед. Простіше кажучи, крос-велосипеди (або гібридні)
— це повсякденні велосипеди. Як правило, вони трохи дешевші та легші. Як і
трекінг, кроси — це велосипеди для універсальної туристично-міської їзди.
Їх часто вибирають для першого велосипеда, особливо коли невідомо, яким
саме шляхом піде ваша велосипедна пристрасть. Варто пам’ятати, що вони
не є велосипедами для їзди по складніших місцевостях, для цього
використовують гірські велосипеди з більшим ходом амортизатора та
ширшими шинами. Втім, про це мова йшла вище.
Citybike (міський велосипед). Це найпопулярніший тип велосипедів в
Амстердамі — столиці світових велосипедів.
Міські велосипеди взагалі стають дуже популярними у країнах, в яких
розвинена велосипедна інфраструктура. Конструкція рами полегшує роботу,
а також дозволяє сидіти вертикально. Завдяки цьому ви можете бачити все
краще і не обтяжувати спину під час їзди. Характерною особливістю
справжнього городянина є планетарні втулки, тобто перемикач, захований у
втулці заднього колеса [13].
Для сітібайку найбільш характерні особливості це — закрита (чоловіча)
або відкрита (жіноча) рама, зазвичай великі колеса 26-28’ з шинами середньої
ширини й малим протектором.
Міські велосипеди часто оснащуються аксесуарами, які роблять їзду
більш приємною: крім крил і багажника, часто є кошик для речей на кермі,
повне покриття ланцюга, підніжка та освітлення.
Складані велосипеди. Розробка складаних велосипедів щороку
розвивається. Не без участі бренду Romet, який розробляє культову модель
Wigry.
Це дуже зручне рішення, яке сприяє перевезенню велосипеда в
громадському транспорті чи автомобілі. Багато людей цінують варіант
21
складання, коли умови житла не дозволяють зберігати повнорозмірний
велосипед вдома.
Колеса в таких велосипедах невеликі, посадка сідла висока, ну і, звісно,
є декілька швидкісних передач.
Електричний велосипед. Електричні велосипеди це не те що окремий
тип велосипеда, а просто варіант, який з’являється зі збільшенням кількості
моделей. Велосипед оснащений мотором/двигуном, що допомагає
утримувати бажаний темп їзди, акумулятором та системою управління на
кермі для управління потужністю допоміжного механізму.
Відповідно до регламенту, електричний велосипед може мати мотор
потужністю до 250 Вт, працює лише при педалюванні, і може розганятися до
швидкості 25 км/ год.
Електрична підтримка з’являється все у більшої кількості велосипедів,
це не лише міські та похідні велосипеди, але й гірські з дорожніми.
Висновок. Це далеко не всі типи велосипедів, які можна зустріти на
вулиці, в горах чи іншій подорожі. Є ще фітнес-байки, лежачі велосипеди,
вантажні карго-велосипеди, дитячі велосипеди, біговели, рикші (ті, які мають
велике переднє колесо і крихітне заднє колесо), одноколісні велосипеди,
велосипеди для інвалідів, чотириколісні велосипеди, мобільні кафе і так далі.
Проте, в більшості випадків, це велосипеди, виготовлені на замовлення чи
для певної унікальної цілі.
Сьогодні існує багато зарубіжних виробників, які випускають різні
моделі сучасних електровелосипедів. Деякі моделі таких електровелосипедів
представлені на рис. Б.1.-Б.31.
22
РОЗДІЛ ІІ
ДИЗАЙН-ПРОЕКТ ЕЛЕКТРОВЕЛОСИПЕДУ
2.1. Розробка проектної концепції електровелосипеда
Зовнішній вигляд електровелосипеда лише формується. При
проектуванні такого транспортного засобу, як правило, беруть за основу
звичайний велосипед і в переднє або заднє колесо замість втулки монтують
електродвигун, а на рамі або багажнику кріплять акумулятор і блок
управління двигуна. Такий підхід до проектування вважається стереотипним.
Так само було і з першими автомобілями, що виглядали як карети, до яких
монтувалися двигуни. Мета цієї роботи – розробка дизайну двоколісного
міського транспортного засобу максимально зручного в експлуатації та
зберіганні.
Мотоцикли, скутери та велосипеди сьогодні існують у величезній
кількості варіацій залежно від їх призначення (міські, позашляхові тощо).
Встояв їх зовнішній вигляд, функціональність і компоновки, чого не можна
сказати про електровелосипед. Тут є простір для інженерних та
дизайнерських новацій. Електродвигун може бути вбудований в колесо,
акумулятор може розташовуватися будь-де в конструкції і тощо. [3].
В процесі роботи над дизайн-проектом було виявлені основні
принципові переваги електровелосипеда. Зупинимося детальніше.
1. Велосипед з електроприводом дозволяє долати круті підйоми та
значні відстані без застосування особливих фізичних зусиль. У разі
розряджання батареї можна використовувати педальний привід.
2. Заряд акумуляторів здійснюється від побутової електромережі 220В.
3. Енергетичні та економічні витрати на переміщення однієї людини у
електровелосипеда на порядок нижчі, ніж у будь-якого іншого виду міського
транспорту.
4. Експлуатація, паркування та зберігання електричних велосипедів у
порівнянні зі скутерами та мопедами для користувачів менш затратні.
23
5. Масове використання електровелосипедів у місті призведе до
скорочення викидів шкідливих речовин у повітря.
Недосконалість існуючих конструкцій електровелосипеда
1. Велика маса сучасного електровелосипеда (від 20 до 50 кг і більше)
ускладнює його педалювання та управління.
2. "Запас ходу" сучасного елекровелосипеда складає в середньому 25-
50 км, що не задовольняє вимогам багатьох користувачів, тільки поодинокі
моделі мають "запас ходу" більше 100 км.
3. Час заряджання батарей становить 2–6 годин.
4. Термін служби свинцево-кислотних та літій-іонних акумуляторних
батарей не більше 2–3 років при середньому навантаженні. Для акумуляторів
LiFePO4 термін служби до 10 років.
5. Вартість електровелосипеда вища за вартість класичного
велосипеда [4].
2.2. Обґрунтування структурно-конструкційних та технологічних
особливостей запропонованого транспортного засобу
В процесі роботи були вивчені всі аспекти потреб користувача в
контексті експлуатації, зберігання, обслуговування електровелосипеда.
Отримані дані було враховано розробки проекту електровелосипеда.
Особливу увагу при проектуванні транспортного засобу було приділено
ергономіці, оскільки передбачається його експлуатація у двох режимах – на
педальному приводі та на електротязі Було зроблено комп'ютерне ЗD-
моделювання, результат якого показано на рис. 2.2.1.-2.2.6. Для моделювання
використовувалася програма 3d-x MAX. Фотореалістичні зображення
електровелосипеда дають повне уявлення про нове дизайн-рішення [6].
Розроблено дизайн-проект міського двоколісного транспортного засобу
– електровелосипеду, з відмінним від конкурентів дизайном. Він, безумовно,
24
знайде свого користувача та зіграє свою роль у подальшому розвитку галузі
двоколісних транспортних засобів з електроприводом.
Рис.2.1. Розроблена модель електровелосипеда (вид збоку)
Рис.2.2. Розроблена модель електровелосипеда (вид спереду)
25
Рис.2.3. Розроблена модель електровелосипеда (вид ззаду)
Рис.2.4. . Розроблена модель електровелосипеда (кермо)
26
Рис.2.5. Розроблена модель електровелосипеда (вид спереду))
Рис.2.5. Розроблена модель електровелосипеда (батарея)
Основні характеристики розробленого двоколісного міського
транспортного засобу.
Електровелосипед може комплектуватися різними за потужністю
електродвигунами та батареями. Це дозволить досягти максимальної
швидкості 100 км/год та запасу ходу 300 км. Сидіння зручне у всіх режимах
експлуатації, як при пересуванні на педальному приводі, так і на електротязі.
27
Енергоємна передня та задня підвіска (хід підвіски ззаду та спереду по 90
мм). Рама та декоративні елементи конструкції виконані з вуглепластику та
базальтопластику. На кермі спроектоване місце для кріплення смартфона чи
будь-якого іншого електронного пристрою. Там розташований бортовий
комп'ютер, який відображає основні параметри і дає можливість
налаштування ходових характеристик. Електровелосипед має світлове
обладнання, передні та задні світлодіодні ходові вогні, а також світлодіодну
фару далекого світла. Вага конструкції, за попередньою оцінкою - 35–45 кг.
Дизайн не можна виміряти в числовому вираженні, він має низку
естетичних, ергономічних та функціональних рішень, які спрямовані на
задоволення потреб користувача (естетичних, ергономічних та
функціональних).
У процесі ознайомлення з ринком велосипедів було відмічено
наступне, що за типом зарядки велосипеди поділяються на два типи. Перший
- зйомний акумулятор, але зарядка здійснюється без зняття акумулятора за
допомогою підключення спеціального зарядного пристрою безпосередньо до
акумулятора. Другий - так само зйомний акумулятор, але в даному варіанті
для зарядки акумулятор знімається з велосипеда і встановлюватись на
спеціальну заряддну станцію відповідно.
Аналізуючи проведені розрахунки і вибір обладнання можна зробити
наступний висновок. Сердня ємність акумуляторів, встановлених на
електровелосипед = 500 Втгод, виходячи з розрахунків генерації обраної
панелі, можна сказати, що в залежності від пори року, в яку буде
використовуватися причіп, ми можемо забезпечити від одного до чотирьох
повних зарядів велосипедних акумуляторів. Отже, збільшити запас ходу
мінім в 2 рази, максимум в 5 разів. На жаль, вся інформація по запасу ходу
електровелосипеда, яка надається виробником, так само є умовною і
розраховується для "ідеальних" умов експлуатації. В реальності дуже багато
зовнішніх чинників впливає на фактичний запас ходу. Починаючи від пори
28
року, режиму використання електродвигуна (мінімальна допомога, середня
або ж максимальна), дорожнього покриття і т.д.
2.3. Ергономічне обґрунтування концепції електровелосипеду
Ергономіка є науково-практичною дисципліною, що комплексно
вивчає діяльність людини, характеризується міждисциплінарною
спрямованістю досліджень щодо процесів, засобів і умов діяльності людини з
метою розробляння теоретичних, методичних і практичних основ створення
високоефективних СЛСЖ (система «людина – середовище життєдіяльної).
Предметом ергономіки як науки є вивчення системних
закономірностей взаємодії людини (групи людей) з технічними засобами,
предметом діяльності і середовищем у процесі досягнення мети діяльності
або при спеціальній підготовці до її виконання.
Ергономічні вимоги – це вимоги, які пред'являються до системи
«людина-машина» з метою оптимізації діяльності людини-оператора з
урахуванням його соціально-психологічних, психофізіологічних,
психологічних, антропологічних, фізіологічних і гігієнічних характеристик та
можливостей.
Ергономічні вимоги є основою при формуванні конструкції,
дизайнерської розробки просторово-композиційних рішень системи в цілому
і окремих її елементів [1].
Ергономічний підхід до вирішення задачі оптимізації життєдіяльності
людини визначається комплексом факторів. Нижче наведено головні з них,
обумовлені індивідуальними особливостями людини.
Соціально-психологічні фактори припускають відповідність
конструкції машини (устаткування, обладнання) та організації робочих місць
характером і мірою групової взаємодії також встановлюють ступінь
міжособистісних відносин, що відповідає змісту спільної діяльності з
управління об’єктом.
29
Антропометричні фактори обумовлюють відповідність структури,
форми, розмірів устаткування, обладнання та їх елементів структурі, формі,
розмірам і масі людського тіла.
Психофізіологічні фактори обумовлюють відповідність обладнання
зоровим, слуховим та іншим можливостям людини, умовам візуального
комфорту та орієнтування в предметній середовищі.
Фізіологічні фактори покликані забезпечити відповідність обладнання
фізіологічним властивостям людини, його силовим, швидкісним,
біомеханічних і енергетичними можливостями.
Гігієнічні фактори зумовлюють вимоги по освітленості, газовому
складу повітряного середовища, вологості, температурі, тиску, запиленості,
токсичності, напруженості електромагнітних полів, інтенсивності різних
видів випромінювань, у тому числі радіації, шуму, гравітаційного
перевантаження і прискорення.
Виріб, який задовольняє функціональним та естетичним вимогам, буде
знецінений через невідповідність ергономічним вимогам. При проектуванні
виробів у всіх випадках необхідно рахуватися з людським фактором. Не
вдаючись детально в окремі розділи ергономіки, з відомою мірою умовності
можна виділити три характерні відповідності між різними особливостями
людини і якістю промислових виробів у процесі їх виготовлення:
антропометричне, психофізіологічне і естетичне. Оцінка виробу відповідно з
людським чинником:
• антропометрична відповідність, яка буде характеризуватися
правильно обраними параметрами конструкції, виходячи з анатомічних
особливостей людського тіла – його розмірів, ваги, фізичної сили,
можливостей руху з урахуванням робочого положення або користування
виробом в експлуатації;
• фізіологічна відповідність, що визначається особливостями
органів чуття – зору, слуху, дотику (тактильної, температурної, больової
чутливості) і нюху людини. Вивчення функцій людського організму дає
30
можливість правильно врахувати вимоги, які визначають оптимальні умови
різних психофізичних процесів, що відбуваються під час праці та відпочинку;
• естетична відповідність виробів – це емоційне задоволення
людини від зорового сприйняття з точки зору естетики (гармонійність,
пропорції, колір, масштабність) при повній відповідності та відповідності
виробу функціональному призначенню – легкість керування або
обслуговування, безвідмовність дії, дотепне рішення технічних елементів
тощо).
3.4. Обґрунтування кольорового вирішення транспортного засобу
Все, що нас оточує, має певне забарвлення – природну або штучну. Все
різноманіття кольорів в світі дає змішання семи основних кольорів спектра:
червоного, помаранчевого, жовтого, зеленого, блакитного, синього,
фіолетового. З'єднання крайніх кольорів спектра (червоного і фіолетового)
дає пурпурний колір. Таким чином, виходить колірний круг з восьми
хроматичних квітів, або тонів. Ахроматичних кольорів – чорного, білого і
сірого – в спектрі немає. Білий колір – результат відображення поверхнею
всіх променів, що падають на неї, чорний – навпаки, поглинання [12].
Різноманітні предмети навколишньої дійсності відрізняються один від
одного не тільки матеріалом, розмірами та формою, а й кольором. Отже,
колір – це одна з невід’ємних ознак будь-якого предмета, причому дуже
мінлива. Відомо, що колір довкілля змінюється не лише внаслідок зміни пори
року, але й часу доби (вранці, вдень чи ввечері).
Той самий за кольором предмет може сприйматися нашим зором також
по-різному – залежно від його положення в просторі, освітлення, оточення.
Наприклад, як закони лінійної перспективи в зображенні форми предмета
вимагають малювати не справжню форму, а видиму, так і повітряна
перспектива потребує в живопису передавати не справжній колір предмета, а
видимий. Справжній колір предмета залежно від його просторового
розташування (віддалення), сили освітлення та навколишнього середовища
31
змінюється за ясністю, кольоровим тоном та насиченістю.
Колір – найважливіший елемент в дизайні. Саме колір будить у людини
певні почуття і настрій від будь-якого предмета. Що може викликати одну
реакцію у одного, викликає іншу в іншого. Іноді це пов'язано з особистими
уподобаннями, а іноді з культурними особливостями. Така дрібниця, як зміна
конкретного відтінку або його інтенсивності, може порушити зовсім різні
відчуття.
Колір несе велику кількість інформації, яка не менш важлива, ніж
форма, маса і інші параметри кожного фізичного об'єкта. Правильно
підібрані кольори можуть, як привернути увагу до зображення, так і
відштовхнути від нього. Залежно від того, який колір бачить людина, у нього
виникають різні емоції, що формують перше враження від об'єкта.
Очі і мозок можуть прийти до чіткого розрізнення кольору лише з
допомогою порівнянь і контрастів. Людське око оцінює яскравість різних
кольорів по-різному. Сприйняття кольору, на противагу до його фізико-
хімічної реальності, є реальністю психофізіологічної.
Психофізіологічна реальність кольору і є саме те, що автор називає
колірним впливом. Колір як такої і колірний вплив збігаються тільки в разі
гармонійних півтонів. У всіх інших випадках колір миттєво набуває
змінений, нову якість [10].
З наукових позицій колір розглядається як фізичне явище, пов'язане з
фізіологією людини. Дослідження показують, що колір у виробах
промисловості вибирають з урахуванням:
• функціонального призначення виробу і умов його експлуатації;
функціонально-конструкторської структури виробу;
• особливостей композиції форми виробу;
• умов того середовища, в якому виріб буде використовуватися.
За призначенням вироби можна розділити на три основні групи:
виробниче обладнання різних видів, включаючи апарати контролю і
32
управління технологічними процесами; засоби транспорту; предмети
культурно-побутового призначення.
Форма і колір виявляють особливості та функціональне призначення
промислового виробу, водночас полегшуючи зорове сприйняття і взаємодію
між виробами з урахуванням процесу споживання [7].
Розглянемо детальніше психологічні особливості кольору в дизайні
транспортних засобів. В дизайні електровелосипеду було використано
основним кольором коричневий, інші кольори – для акцентів.
Коричневий колір. Консервативний і стабільний колір. Коричневий
велосипед не привертає до себе увагу. Як чорні і сірі, коричневі велосипеди
погано помітні на дорозі, особливо в темний час доби. На світло-коричневих
велосипедах бруд і пил менш помітні, ніж на темних відтінках коричневого.
Червоний кольор. Крім того, що червоні акценти виділяються з потоку
загального транспорту і привертають до себе увагу, даний колір є дуже
динамічним на дорозі. Хоча це і виглядає ефектно, але підвищує втому,
злість, дратівливість і більше розсіює увагу водія. Однак існує певна зорова
особливість. Якщо червоний транспортний засіб рухається праворуч від
вашого, то завдяки злиттю швидкості і кольору створюється зорова ілюзія
того, що червоний ТЗ збирається перебудуватися прямо перед вами,
підрізаючи вас. Чим вище швидкість, тим даний ефект буде сильніше.
Бордовий колір. Спостерігається велика схожість з велосипедом
червоного кольору. Безпека у бордового транспортного засобу середня.
33
ВИСНОВКИ
Розроблено «Дизайн-проект електровелосипеду». У результаті
виконаної роботи були проведені певні дослідження та зроблені наступні
висновки:
1. Досліджено проблему, пов'язану з використанням електричних
транспортних засобів, яка є актуальною в наш час, час нових тенденцій в
автомобілебудуванні та нових технологій виробництва. З’ясовано, що
проблема транспорту у великих містах світу стає дедалі актуальнішою.
Одним з варіантів вирішення цієї проблеми в теплу пору року може стати
електровелосипед.
2. У передпроектних дослідженнях було розглянуто та проаналізовано
види велосипедів і основні представники електричних транспортних засобів.
3. Запропоновано модель електровелосипеду – двоколісного
міського транспортного засобу. Електровелосипед може комплектуватися
різними за потужністю електродвигунами та батареями. Це дозволить
досягти максимальної швидкості 100 км/год та запасу ходу 300 км. Сидіння
зручне у всіх режимах експлуатації, як при пересуванні на педальному
приводі, так і на електротязі. Енергоємна передня та задня підвіска (хід
підвіски ззаду та спереду по 90 мм). Рама та декоративні елементи
конструкції виконані з вуглепластику та базальтопластику. На кермі
спроектоване місце для кріплення смартфона чи будь-якого іншого
електронного пристрою. Там розташований бортовий комп'ютер, який
відображає основні параметри і дає можливість налаштування ходових
характеристик. Електровелосипед має світлове обладнання, передні та задні
світлодіодні ходові вогні, а також світлодіодну фару далекого світла. Вага
конструкції, за попередньою оцінкою – 35–45 кг.
34
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Гаєвський О.Ю., Ушкаленко О.В. «Визначення оптимальних кутів
фотоелектричних панелей». Відновлювана енергетика №1. –НТУУ «КПІ»,
2016. – 21-26с.
2. Кудря С.О. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії: підруч. К.:
НТУУ, КПІ, 2012.
3. Основи експлуатації енергоустановок з відновлюваними джерелами
енергії: посібник. В.М. Головко. НТУУ «КПІ», 2010. – 138с.
4. Електрообладення велосипеду Scott. Режим доступу:
https://si.shimano.com/pdfs/sm/SM-SHIMANO_STEPS_US-000.pdf
5. Експериментальні дані запасу ходу електровелосипеда. Режим
доступу: https://e4bike.ru/page/speed-and-mileage
6. Колекція фото електровелосипедів. PHOTOVOLTAIC
GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM Режим доступу:
https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/#PVP
7. Проектирование и моделирование промышленных изделий: Учеб.
для вузов. Под ред. С. А. Васина, А. Ю. Талащука. –М.: Машиностроение-1,
2004-С.
8. Розвиток ринку електротранспорту та підтримка з боку держави.
[Електронний ресурс] – Режим доступу:
http://gazeta.dt.ua/business/elektromobili-ta-derzhavna-politika-vrahovuyuchi-
racionalnist-ukrayinciv-mozhna-chekati-vidchutnogo-rozvitku-rinku-
elektromobiliv-i-bez-osoblivoyi-pidtrimki-z-boku-derzhavi-_.html
9. Словник з дизайну і ергономіки [Текст]: термінологічний словник
для фахівців з дизайну і ергономіки, інженерів, конструкторів, студентів ВНЗ
/ В. О. Свірко [та ін.]; під загальною ред. Свірка В. О. – 2-ге вид. перер. і доп.
– Харків: видавництво НТМТ, 2009. – 131 с.
10. Способи зарядки електровелосипедів [Електронний ресурс] –
Режим доступу: electrocars.com.ua
35
11. Технічний паспорт контроллера заряду SmartSolar MPPT 100-20 .
Режим доступу: https://www.victronenergy.ru/upload/documents/Datasheet-
SmartSolarcharge-controller-MPPT-75-10,-75-15,-100-15,-100-20_48V-RU.pdf
12. Технічний паспорт фотомодуля SunPower Maxeon 3-390. Режим
доступу: https://solarenergo.ua/wp-content/uploads/2019/11/SunPowerMAX3-
400-390_UKR.pdf
13. Филатов И.А. Дизайн-проектирование двухколесного городского
транспортного средства // Международный журнал прикладных и
фундаментальных исследований. – 2018. – № 2. – С. 59-64;
URL: https://applied-research.uа/uа/article/view?id=12108 (дата обращения:
19.05.2022).
14. Шпара П. Е., Шпара И. П. Техническая эстетика и основы
художественного конструирования. Киев: Вища школа, 1989. – 362 с.
36
ДОДАТКИ
37
Додаток А
Історія винаходу електровелосипеда
Рис.А.1. Електродвигун з 6 електромагнітів
Рис.А.1. Електричний велосипед з двома акумуляторами
38
Рис.А.3. Електричний велосипед з приводним ременем
Рис. А.4. Роликовий електродвигун
39
Рис. А.6. Вдосконалення винаходу Шнепфа Г.А. Вудом молодшим
40
Рис. А.7. Патент С. Арджирис на електровелосипед з ланцюговим двигуном
Рис.А.8. Патент Джессі Такера
41
Рис.А.9. Велосипед з електродвигуном, вбудованим в колінчастий вал
Рис.А.10. Copenhagen Wheel
42
Додаток Б
Види електровелосипедів
Рис. Б.1. Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед ATB (all-terrain
bike) ROMET Rambler R 6.0
Рис. Б.2. Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед XC (crosscountry,
XC racing) MARIN Team Marin 29
43
Рис. Б.4.Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед Trail, All
Mountain MARIN Hawk Hill 3 27,5 2020
Рис. Б.5. Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед Enduro MARIN San
Quentin 3 27,5 2020
44
Рис. Б.6. Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед Marin Alpine Trail
7 29 2020
Рис. Б.7. Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед Freeride/
Superenduro DARTMOOR Hornet Pro 27.5”+
45
Рис. Б.8. Велосипеди для бездоріжжя. Гірський велосипед DH
(downhill) Dartmoor Roots
Рис. Б.9. Dirt. Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу Trial CROSSBOW 20”
46
Рис. Б.10. Dirt. Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу Dartmoor street
fighter 2020
Рис. Б.11. Dirt. Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу DARTMOOR
Two6Player Pro 26 2020
47
Рис. Б.12. Dirt. Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу BMX. MARIN
Alcatraz 26 2020
Рис. Б.13. Dirt. Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу Fatbike KINK BMX
Liberty 20
48
Рис. Б.14. Dirt. Велосипеди, присвячені дьрт-джампінгу PRIDE 2018 26″
DONUT 6.1
Рис. Б.15. Дорожні велосипеди. Шосейний велосипед
49
Рис. Б.16. Gravel / Турінг (трекінговий, туристичний велосипед). MARIN Four
Corners 650B/700C 2020
Рис. Б.17. Кросовий велосипед. ROMET Wagant 4 2020
50
Рис. Б.18. Citybike (міський велосипед). MARIN Muirwoods 29ER 2020
Рис. Б.19. Складані велосипеди. MARIN Muirwoods RC 650B 2020
51
Рис. Б.20. Складані велосипеди. ROMET Wigry 2 2020
Рис. Б.21. Електричний велосипед MACWHEEL
52
Рис. Б.22. Електричний велосипед (кермо)
Рис. Б.23. Електричний велосипед Tesla
53
Рис. Б.24. Електричний велосипед Tesla Vallkyrie
Рис. Б.25. Електричний велосипед Tesla (геометричний дизайн)
54
Рис. Б.26. Електричний велосипед Tesla model 1
Рис. Б.27. Електричний велосипед Tesla model 2
55
Рис. Б.28. Електричний футуристичний велосипед Tesla model 3
Рис. Б.29. Електричний футуристичний велосипед Tesla model 3
56
Рис. Б.30. Електричний велосипед Tesla model 4
Рис. Б.31. Електричний велосипед Tesla model 5
57
Додаток В
Графічна частина дипломного проекту
Рис. В.1. Графічна частина дипломного проекту «Дизайн-проект
електровелосипеду»