Принцип работы моноколеса. Устройство моноколеса. Из чего состоит моноколесо Моноколесо – отзывы

Прежде чем разбираться, как работает моноколесо, давайте рассмотрим, из чего оно состоит. Верхняя часть колеса скрыта корпусом, который изготавливается из прочного пластика, стойкого к ударам. На самом верху корпуса есть ручка для переноски, обычно изготовленная из того же пластика. Под ручкой находится панель управления, состоящая из разъема для подключения зарядного устройства, кнопки для включения и выключения, а также (в зависимости от модели) там может быть индикатор заряда аккумулятора.

Под панелью управления внутри корпуса находится аккумулятор (батарея), а снаружи по бокам есть резиновые подкладки, предназначенные для более комфортного управления колесом. Ниже резиновых подкладок по обеим сторонам расположены металлические складные подножки.

Аккумуляторная батарея у моноколеса устроена следующим образом: промышленные незащищенные высокомощные аккумуляторы (в основном используются такие фирмы, как SONY, Samsung, Panasonic) соединяют между собой и подключают к компьютеру, который в свою очередь контролирует процесс заряда и разряда, потом туго изолируют, и получается аккумуляторная батарея.

Само колесо, верхняя часть которого скрыта корпусом, состоит из шины, обода, спиц и оси.
Также под корпусом находится материнская плата (или компьютер) и магниты.

Принцип работы моноколеса довольно таки простой.

Внутри колеса расположены электромагниты. Рядом установлены магниты и закреплены на ободе колеса. Для того чтобы моноколесо начало движение, гироскоп определяет наклон колеса, и компьютер направляет ток от аккумулятора на каждый электромагнит. Это создаёт магнитное поле, которое и оказывает воздействие на магниты, закреплённые на ободе колеса. Каждый магнит имеет свои собственные полюса: южный и северный. Если поднести два магнита южными полюсами или северными друг к другу - они будут отталкиваться, а если разноимёнными: северный полюс одного магнита к южному полюсу другого - то они притянутся. Когда полюса электромагнитов и магнитов оказывается в положении север/юг, то моноцикл начинает ехать назад.

Если гироскоп определяет, что моноколесо перестало ехать назад, и необходимо начать движение вперёд, то компьютер изменяет направление тока, которое проходит через электромагниты, тем самым меняя полюса электромагнитов. Теперь полюса электромагнитов и магнитов оказывается в положении север/север, юг/юг. И электрическое моноколесо начинает движение вперёд.

Равновесие моноколесо удерживает при помощи встроенных гироскопических датчиков, которые работают как внутреннее ухо у человека.

Если человек стоит, а потом сильно наклоняется вперёд, то в большинстве случаев он не падает, потому что в это время жидкость во внутреннем ухе человека меняет своё положение, чем посылает сигнал в мозг, в результате чего человек выставляет ногу вперед, восстанавливая равновесие.

Моноколесо работает примерно также. Когда вы, стоя на моноколесе, наклоняетесь вперёд, гироскоп (как человеческое внутреннее ухо) подает сигнал микропроцессору (как мозгу), в результате чего колесо поворачивается со скоростью, необходимой для движения вперед. Благодаря такой системе, моноколесу удается балансировать, оставаясь в вертикальном положении.

Моноколесо - это новое поколение безопасного персонального транспортного средства, имеющее массу преимуществ перед другими видами транспорта.

Моноколесо — современный вид индивидуального электрического транспорта с системой гироскопической стабилизации (самобалансировки), выполненное в виде мотор-колеса, защищенного внешним корпусом. Его популярность постоянно растет благодаря экологичности, компактности, экономичности, маневренности и мобильности. Моноколесо, устройство которого достаточно простое, может иметь одно или два колеса.

Для того, что бы сделать правильный выбор и купить моноколесо, которое подходит именно Вам, давайте рассмотрим, из чего оно состоит. Рассмотрим по отдельности его основные составляющие элементы.

Внешняя часть .

Корпус моноколеса . Сравнительно небольшой корпус моноцикла (так еще его называют) скрывает верхнюю часть колеса, изготовлен из высокопрочного пластика, стойкого к механическим повреждениям и деформациям. Он бывает матовый или глянцевый. Обычно корпус состоит из двух частей: левой и правой.

Переносная ручка моноколеса . Вверху корпуса расположена удобная ручка (у некоторых моделей она телескопическая), обычно изготовленная из того же пластика для переноса моноколеса. Вес и размеры позволяют сделать это без особых проблем.

Панель управления . Располагается под ручкой, на верхней части корпуса. Состоит из гнезда для подключения зарядного устройства, кнопки для включения и выключения моноколеса, а также (в зависимости от модели) там может быть табло индикатора или дисплей заряда аккумулятора.

Накладки на корпусе . У многих моделей для удобного управления и создания комфортной поездки на моноколесе, снаружи по бокам корпуса установлены резиновые накладки, изготовленные из резины, силикона или другого мягкого материала. Кроме функционала, используются еще как элемент декора.

Раскладные подножки (педали)для ног . Это платформы изготовленные из прочного мнталла, расположенные в нижней части корпуса, обычно покрытые нескользящим материалом. Некоторые модели моноколес снабжены магнитной фиксацией подножек. При подъёме подножки моноколеса, она автоматически примагничиваются к корпусу.

У моноколеса также могут быть дополнительные элементы.

Динамики . Их задача не только услаждать ваш слух любимой музыкой, но и подавать предупреждающие сигналы – например, когда скорость приближается к максимуму. Если в моноколесе есть и Blutooth, то динамики смогут проигрывать и выбранные вами на смартфоне мелодии.

Подсветка — деталь эта опциональна. Подсветка может выполнять функцию ночного освещения и предупреждения, но часто играет лишь эстетическую роль.

Внутренняя часть .

Колесо . Внутри корпуса заключено колесо, состоящие из покрышки (давление в покрышке лучше поддерживать на уровне 2,4 до 3.1 атмосферы), обода, оси и спиц. Верхняя часть колеса расположена внутри корпуса. Моноколеса бывают разного диаметра: от 13 см. и до 46 см. Тем не менее, большинство моноколес имеют диаметр от 30,5 см. до 41 см., где 36 см. несомненно является преобладающим размером.

Двигатель моноколеса . Без электрического двигателя моноколесу никак не обойтись. Он получает приказы от компьютера и за счет электромотора с магнитным подшипником приводит в движение колесо. Он бывает разной мощности, от 350 до 1000 ватт номинальной мощности. В основном, 500 ватт это средний хороший показатель. Во внутреннем периметре колеса расположен массив катушек (электромагниты). На внешнем периметре закреплены магниты. При помощи электромагнитной индукции ротор приходит в движение.

Гироскоп моноколеса . Внутри моноколесо установлены датчики самобалансировки, которые улавливают движения тела и поддерживают нужное положение моноколеса в пространстве при езде. Схожая технология используется в сигвеях, но в отличие от 2-х колесных сегвеев здесь колесо всего одно. Поэтому моноколеса снабжены дополнительными датчиками, контролирующими боковые перемещения и не позволяют моноколесу падать на бок.

Компьютер моноколеса . Чтобы всем этим управлять, моноколесу необходим компьютер. Именно он делает возможным саму поездку. Компьютер обрабатывает данные, поступающие с датчиков гироскопа, контролирует баланс взад-вперед, скорость моноколеса и ежесекундно выполняет еще сотню мелких задач. Всё для того, чтобы вы просто наслаждались поездкой. Так же при помощи компьютера происходит управление процессом разряда и заряда аккумулятора.

Аккумуляторная батарея . Аккумуляторная батарея у моноколеса устроена следующим образом: промышленные незащищенные высокомощные аккумуляторы (в основном используются литий-ионные таких фирм, как SONY, Samsung, Panasonic) соединяют между собой и подключают к компьютеру, потом туго изолируют, и получается аккумуляторная батарея. Дальность хода моноколеса на одном заряде варьируется в зависимости от модели и составляет 15 — 65 км. Чем мощнее двигатель, тем более емким должен быть АКБ, данный параметр сильно влияет на вес устройства. Моноколесо способно развивать скорость до 25 км/ч. На моделях с небольшой емкостью АКБ, специально ограничивается динамика двигателя и максимальная скорость, для того что бы райдер не садил аккумулятор за 15 мин. Для накопления полного заряда аккумулятора требуется всего 50 — 100 мин. Многие модели моноколес оснащены рекуперативной тормозной системой, это позволяет значительно экономить заряд батареи. При торможении, спуске со склона или замедлении моноколеса будет происходить подзарядка аккумулятора.

Вопрос комплектации аксессуарами для моноколес производители решают индивидуально, поэтому перед покупкой выясните состав комплекта, который бы вас устроил. В комплект могут входить: боковые колеса для обучения, ремень для тренировки (он крепится к рукояти моноколеса и дает ощущение опоры новичку), специальная трубка насадка для подкачки шины, защитные наклейки на корпус моноколеса.

Моноколесо называют индивидуальный электрический транспорт для одного человека массой до 120 кг. Его еще называют электроколесом, моноциклом, унициклом и даже электровелосипедом. Это современный оригинальный вид средства передвижения в виде одного колеса с подножками для ног человека. Это средство передвижения является молодежным «внедорожником», так как на таком моноцикле можно передвигаться не только по хорошему асфальту, но и по траве, грунтовой дороге и даже песку и снегу.

С точки зрения экологии моноколесо не вредит природной среде, так как для его работы не нужен газ, бензин или какое-либо другое топливо. Чтобы привести в действие моноколесо, достаточно накопленной электрической энергии , которая способна заряжаться от бытовой розетки. Такой уницикл подходит для людей, борющихся за экологию Земли, и не желающих приобретать автомобили из-за их вредных выбросов в атмосферу.

Устройство

Корпус моноколеса производится из прочной качественной пластмассы. Наверху имеется рукоятка для переноса. Под корпусом находится панель управления с кнопками, и гнездо для зарядки батареи.

Внизу электроколеса находятся складывающиеся подножки. Над ними по бокам корпуса встроены мягкие вставки для комфортного соприкосновения с ногами человека.

Внутреннее пространство моноколеса состоит из:

• Колесо , состоящее из шины, оси, обода и спиц. Давление в шине рекомендуется поддерживать около 2,5 атмосфер, в зависимости от модели.
• Аккумуляторная батарея выполнена в виде герметичного блока аккумуляторов, соединенных с компьютерной платой, которая управляет зарядом и разрядом батареи. Обычно применяются . На одном заряде моноцикл может проехать до 65 километров, в зависимости от модели, при скорости до 25 км в час. Батарея заряжается по ускоренному циклу, для этого необходимо 1-1,5 часа. Поэтому в пути можно остановиться, и во время отдыха подзарядить аккумуляторы. Срок службы батареи может составлять до 2000 зарядных циклов. Низкие температуры и морозная погода не страшны для качественной батареи. Зарядка аккумуляторов может происходить при наличии в устройстве моноцикла системы рекуперации тормозов. Это означает, что при спуске с горы накатом электродвигатель переключается в режим генератора, тем самым заряжает батарею.

• . При эксплуатации крутящий момент на колесо передается от электродвигателя с магнитным подшипником. Во внутренней части колеса находится множество электромагнитных катушек, а на наружной стороне ступицы зафиксированы постоянные магниты. При подаче питания под действием эффекта электромагнитной индукции такое устройство колеса приводит его во вращательное движение.
• Гироскопы . Внутри корпуса уницикла размещены балансировочные датчики, которые следят за положением колеса в пространстве. Аналогичная технология применяется в Сигвеях. В унициклах датчиков балансировки больше, так как имеются еще и дополнительные боковые датчики, предохраняющие его от бокового падения.
• Компьютерная плата управления гироскопами.

Комплект поставки

Стандартная комплектация обычно включает в себя непосредственно колесо, шланг для накачки шины, тренировочный ремень для удержания равновесия. Комплектация разных производителей может отличаться, так как сегодня появляются все новые компании в этой сфере.

Кроме стандартного набора в комплект могут также входить:

• Запасной аккумулятор.
• Фонари для ночной подсветки.
• Парковочные подствавки.
• Рюкзак для переноса электроколеса в случае полного расхода заряда, или невозможности дальнейшего движения из-за бездорожья.
• Защитные наклейки на корпус, предохраняющие его от повреждений.

Как работает моноколесо

Управление моноциклом очень простое. Вся работа вашего организма будет выполняться на автоматизме, аналогично езде на велосипеде. При наклоне тела вперед электроколесо набирает скорость, а при отклонении назад происходит торможение. Это происходит с помощью гироскопических датчиков, улавливающих перемещение центра массы тела человека, и подающих электрический сигнал на мотор. В результате колесо удерживается в вертикальной плоскости.

Вначале датчики гироскопа вычисляют позицию колеса в пространстве. Далее компьютер принимает сигналы от датчиков и выдает команду на подачу питания на электромагнитные катушки ротора. Появляется , действующее на магниты, зафиксированные на наружном контуре ступицы колеса.

Я взял паузу не только из-за зимы. Зима на Урале нынче кончилась рано, так что уже в марте удалось сделать первые вылазки. Но не хотелось писать ради галочки - и хоть читатели торопили (спасибо, что не забываете!), я собирал материал и только на днях почувствовал, что, наконец, пора. Популяризация гиротранспорта подвигается значительно медленней, чем хотелось бы (по крайней мере в провинции), однако за прошедший год накопилась богатая статистика по одному из самых больных вопросов - а именно, по безопасности. И вот там-то обнаружился парадокс, о котором сегодня хочу рассказать.

Впрочем, прежде, по заведённой традиции, в двух словах о том, как обстоят дела лично у меня. Прошлый сезон для меня уложился в пару месяцев и остался в памяти чем-то вроде генеральной проверки: можно ли использовать моноколесо как средство передвижения, а не игрушку или спортивный снаряд? И весной я извлёк его из угла, уже глядя на него как на своего рода микромотоцикл. Да и как иначе назвать устройство, на котором я проезжаю теперь от четверти до трети своего месячного пути (и это не считая отдыха)?

Общественный транспорт я не использую совершенно: две трети преодолеваются на автомобиле, но треть километража стабильно приходится на «найнбот». Мой распорядок прежний: тренировки (до одной из них теперь аж десять километров), магазины, мелкие дела в городе - и особенно на последние я отправляюсь на «колесе» без сомнений, зная по опыту, что не было ещё ни одного маршрута, который бы я не прошёл таким образом медленней, чем на машине. Да и пробки/парковки отпадают сразу. На работу мне ездить не нужно, работаю дома, но убеждён, что если бы пришлось ежедневно посещать офис, доля моноколеса в общем пробеге не только не уменьшилась бы, а выросла!

Я езжу агрессивно. Чувствуя пределы возможностей своего гироцикла («найнботы» дают понять, что скорость близка к критической - осторожно её ограничивая), я теперь выбираю их почти целиком, разгоняюсь и торможу стремительно. Такой режим плохо сказывается на дальности пробега (расход энергии у гироциклов при резких манёврах растёт непропорционально быстро), но я уже покорён ощущением. Повторюсь, такого не получишь ни на велосипеде, ни на роликах: скорость набирается моментально, маневренность выше, так что обычно я «иду» по улице быстрее и интересней (виражи!) велосипедистов. Пик у меня порядка 22-25 км/ч, график скорости «рваный», и в общем понятно, почему безопасность поездок с некоторых пор волнует меня даже больше, чем ресурс батареи.

По-прежнему очень много общаясь с незнакомыми людьми (повторюсь, моноколесо оказалось уникальным способом завести знакомство), я могу смело обрисовать доминирующую точку зрения на безопасность моноколеса и вообще гироциклов. Общество раскладывает угрозы с их стороны на два вектора. Вектор первый и главный направлен на окружающих гироциклиста людей, то есть, по сути, на пешеходов. Опасения понятны: высокая скорость, явно немаленькая масса устройства, плюс сомнительный баланс («циркач!») - всего этого достаточно, чтобы по крайней мере подвинуться к краю тротуара, повстречав человека на моноколесе, чего давно уже не каждый сделает при встрече с велосипедистом или роллером. И только второй и меньший вектор направлен на самих гироциклистов. Эту опасность традиционно считали незначительной. В конце концов ты едешь сам, сам контролируешь ситуацию, да и «колесо» если с него упадёшь, влетит не в тебя.

Вот почему, заговаривая о безопасности, чаще слышишь вопрос «не страдают ли окружающие и что сделано для их защиты», чем не страдаешь ли ты. Что далеко ходить, я и сам в прошлом году держался той же точки зрения. Но и личный опыт, и статистика коллег-гироциклистов нарисовали картину прямо противоположную. Парадокс: насколько безопасным оказалось моноколесо для пешеходов, настолько же опасным оно оказалось для тех, кто на нём ездит! На форумах нет практически ни одного сообщения о травмах, причинённых гироциклом окружающим, но масса историй о травмах у гироциклистов.

Почему так? Что касается безопасности для окружающих, причина, вероятно, в том, что гироцикл имеет огромные преимущества перед велосипедом, роликами, скейтбордом, да даже перед самокатом, в плане управляемости. Гироцикл нечувствителен к наклону поверхности, по которой едет, он никогда не катится по инерции - и даже с крутой горки вы вовсе не летите, а именно едете. И когда на вашем пути внезапно вырастает препятствие - выскочил человек, собака, обнаружилась помеха на дороге - можно резко остановиться (присев и отклонившись назад), повернуть (спустив одну ногу на землю) или в крайнем случае соскочить (соскочите-ка с роликов!).

При этом ваши габариты, то есть объём занимаемого пространства, сравнимы с габаритами пешехода, что даёт большую свободу для манёвра. И наконец, если колесо и улетает без водителя (очень редко!), то уже с погашенной энергией, да ведь и пластмассовое оно в основном. Вот почему - никаких травм у посторонних. В худшем случае приходится притормозить прущего на тебя пешехода руками: до поездок на «колесе» я и не предполагал, что персонаж со смартфоном, вообще не смотрящий на дорогу, существует в действительности!

И прямо обратная ситуация с угрозой для самих гироциклистов. Ушибы, растяжения, кровавые ссадины - вообще обычное дело. Но - как говорится, слабонервных прошу не читать - случаются и травмы посерьёзней. Вывих челюсти, сотрясение мозга, оскольчатый перелом скулы, переломы рёбер, перелом ключицы, трещины в костях рук, воспаление околосуставной сумки локтя… Я ничего из этого не придумал, всё взято из реальных инцидентов, случившихся на моноколёсах нынче весной и прошлой осенью в России и за рубежом (рекомендую, в частности, полистать вот эту тему). Впечатляет, правда? Но как такое может быть? Как транспортное средство, дающее беспрецедентный контроль над ситуацией, приводит к таким травмам?

Насколько представляется сейчас, причина двояка. Во-первых, виновато специфическое поведение моноколеса в критических режимах работы. Когда вы перегружаете двигатель, требуя от него слишком резкого манёвра, либо внезапно садится аккумулятор, либо глючит прошивка, либо сгорает электроника (соответственно: часто, реже, очень редко), колесо выключается. А принцип действия гироцикла состоит в том, чтобы удерживать ездока вертикально: водитель переносит свой центр тяжести вперёд или назад от вертикали и гироцикл буквально «подхватывает» его, смещаясь соответственно вперёд или назад. Так ездят все «Сигвеи» и их наследники, одноколёсные или двух-.

Так вот представьте, что произойдёт, если гироцикл вдруг отключится. Человек попросту рухнет на дорогу плашмя, провернувшись вокруг оси, на которой крепится колесо. На небольшой скорости большинство пользователей успеют почувствовать момент потери равновесия и инстинктивно выставят ногу вперёд, перейдут на бег. Но уже начиная с 15 км/ч это становится нетривиальной задачей, а ведь многие гоняют и быстрее! Примерно то же самое случается, если зацепиться педалью за препятствие: вас развернёт и сбросит, только уже боком.

И вот тут проявляется вторая причина: большинство гироциклистов пренебрегают средствами защиты. Даже обычная роллерная - наколенники, налокотники, кисть - не только спасёт от царапин и синяков, но и не даст, например, переломиться запястью, на которое обычно и приходится первый контакт с землёй. Если к этому набору добавить велосипедный шлем, то будут защищены ещё и челюсти, скулы, висок, затылок. И тем не менее в России почти никто ничего из этого не надевает. Вечный русский авось: случается со всеми, но только не со мной! Обычно точку зрения меняют после первого серьёзного падения, но были и случаи, когда после одного такого падения человек говорил: больше на моноколесо не встану!

Классический набор ошибок начинающего гироциклиста: прямые ноги, никакой защиты, приличная скорость. Теперь остаётся только нагрузить моноколесо больше положенного (слишком наклонившись вперёд) и падение обеспечено. В данном конкретном случае поездка закончилась переломом ключицы.

Так что пока нас мало, пока электроника и софт не вылизаны, позаботиться необходимо в первую очередь о самих гироциклистах. Общепринятого свода правил пока не существует, но я рискну предложить черновой вариант, опираясь на рассказы других и личный опыт.

Первое: никогда не вставать на гироцикл без защиты . Как профессиональный скалолаз не пойдёт без страховки даже на метровую горку (сломать позвоночник можно и с метра, по крайней мере меня так учили), гироциклист должен ясно осознавать какому риску себя подвергает. Стандартный роллерный комплект защиты легко укладывается даже в маленький дамский рюкзачок, зато точно спасёт и одежду, и кожу, и кости, если что-то пойдёт не так. А ведь город, как говорит один умный человек, это зона концентрированной случайности: здесь «пойти не так» может многое.

Второе: по возможности держаться разумных скоростей и ездить правильно . Не гоняйте быстрее 15 километров в час. Городские расстояния коротки, больше времени теряешь на светофорах в ожидании «зелёного», нежели ограничивая скорость передвижения по открытым пространствам. Не держите руки в карманах (чтобы руки, а не голова, стали первой точкой контакта с землёй в случае падения). Ноги должны быть слегка согнуты (самые тяжёлые травмы зафиксированы у новичков, гонявших на прямых ногах) и отрабатывать неровности: чем больше неровность, тем глубже стоит присесть - это помогает, потому что центр тяжести смещается ниже и конструкцию «человек плюс гироцикл» труднее уронить.

Третье: когда рядом люди, не выполнять рискованных манёвров . Не нужно прыжков, крутых поворотов, резких изменений скорости. Помните, что вас могут не видеть, либо не понимать, что вы передвигаетесь не на своих двоих: угловым зрением вас воспринимают как простого пешехода.

Наконец, четвертое: заняться спортом, лучше всего единоборствами (возраст не помеха: в айкидо, например, множество людей всех возрастов). Этот совет самый спорный, по нему ведётся самая ожесточённая дискуссия: не все согласны, что это помогает. Но лично я на стороне тех, кто «за». У спортсмена сильнее руки и тело, что позволит легче пережить падение. Но дело не только в силе. Тело учится падать правильно. Я, например, хоть и не блещу успехами в боевых искусствах, но когда доводилось падать с велосипеда (в смысле - падать тяжело: на полном ходу в канаву в лесу, и лоб в лоб с другим велосипедистом), удивлялся потом, как хорошо, как правильно отработало тело - по-учёному, поджав голову, переходя в кувырок.

На моноколесе от серьёзных падений лично меня пока бог миловал. Но каждый раз отправляясь в поездку, я спрашиваю себя, готов ли упасть? И поправляю защиту. Счастливого пути! И, надеюсь, до встречи!

Моноколесо – это индивидуальное электрическое транспортное средство, обеспечивающее передвижение по различным поверхностям на скоростях до 30 км/ч (отдельные модели могут разгоняться до 50 км/ч). Его ключевая особенность – наличие всего одного колеса, поэтому у начинающих райдеров могут возникнуть определенные проблемы при обучении катанию .

Принцип работы моноколеса

Моноцикл работает от электрического двигателя, поэтому аппарат абсолютно экологичен, а для пополнения заряда необходимо просто подключить его к стандартной розетке.

Управление изделием достаточно простое:

• Для начала движения надо подать корпус немного вперед, а для придания дополнительной скорости требуется надавливать на переднюю часть педалей. Они расположены по бокам корпуса и одновременно используются в качестве платформы для размещения райдера;
• Торможение происходит за счет отклонения туловища назад и нажатия на заднюю часть педалей;
• Повороты осуществляются за счет наклона корпуса в одну из сторон. Чем резче наклон, тем резче будет совершен поворот.

Уницикл оборудован множеством датчиков, основной из которых – гироскоп, обеспечивающий устойчивое положение человека во время катания. Датчик улавливает любые движения райдера и при фиксации слишком опасного угла наклона дает команду двигателю на ускорение. В результате колесо как бы подъезжает под человека и тем самым не дает ему упасть.