Веломобили: транспортные средства с человеческим приводом

Введение

транспортные средства с закрытым кузовом, приводимые в движение мускульной силой.
Человеческий транспорт

Веломобиль (англ. velomobile, velo, или bicycle car) — это транспортное средство, приводимое в движение мускульной силой (HPV) с закрытым кузовом для улучшения аэродинамики и/или защиты от погодных условий и столкновений. Веломобили похожи на велосипеды-реклайнеры, педальные картинги и трициклы, но оснащены полным обтекателем (аэродинамической или защитной оболочкой) и не должны путаться со специализированными транспортными средствами, созданными для гонок или установления рекордов скорости, – полностью обтекаемыми машинами на двух колесах, обычно называемыми стримлайнерами. Стримлайнеры установили множество рекордов скорости и дистанции. Хотя веломобили сами по себе достаточно быстрые, они считаются гораздо более подходящими для дорог общего пользования, чем двухколесные стримлайнеры. Использование трех или более колес может давать преимущества для повседневной эксплуатации, включая возможность трогаться и останавливаться без посторонней помощи, лучшую устойчивость, управляемость при боковом ветре и т. д. Однако существуют аргументы, что многоколесные машины (три или более колес) имеют аэродинамические недостатки из-за сопротивления дополнительных колес и точек контакта с поверхностью. Тем не менее, на практике веломобили по своим характеристикам остаются близки к своим двухколесным аналогам. Производителей веломобилей немного, некоторые из них изготавливаются кустарным способом. В некоторых моделях голова водителя остается открытой, что обеспечивает ему беспрепятственный обзор, слух и некоторое охлаждение, но при этом увеличивает его подверженность воздействию погодных условий и снижает аэродинамику. Полностью закрытые машины могут страдать от проблем с жарой или влажностью, а также от повышенного уровня шума. Типичная трансмиссия веломобиля мало отличается от велосипедной или реклайнерной. Она состоит из переднего кареточного узла с одной или несколькими звездами и заднего переключателя. В зависимости от конструкции веломобиля, в трансмиссии могут быть установлены различные направляющие ролики и цепные туннели для управления и защиты цепи. Одной из определяющих характеристик большинства веломобилей является защита цепи и компонентов трансмиссии от погодных условий и дорожного мусора.

История

До Второй мировой войны Шарль Моше [fr] построил для своего сына небольшой четырехколесный "веломобиль". Моше построил множество моделей небольших транспортных средств под названием "Велокар". Некоторые модели имели два сиденья, большинство приводились в движение педалями, но со временем многие оснащались небольшими двигателями. Велокары Моше используют тонкий деревянный или фанерный кузов на стальном каркасе. Некоторые другие ранние веломобили использовали тканевый кузов или "оболочку", сшитую так, чтобы свободно облегать тесно расположенные провода или трубы, а затем покрывали краской или "допировали" жидкостью, которая высыхает и сжимает ткань, обеспечивая плотное прилегание к поддерживающим проводам/трубам. Этот подход широко использовался в ранних самолетах и имеет преимущество в малом весе при относительно простых технологиях. Его иногда называют конструкцией "птичьей клетки", поскольку поддерживающая структура напоминает тесно расположенные провода, используемые в строительстве клеток для птиц, и потому что очертания проводов/труб становятся видны, когда ткань натянута. К недостаткам этого подхода относятся высокая стоимость изготовления из-за большого количества взаимосвязанных опор, а также то, что форма состоит из множества плоских панелей, что ограничивает гладкость поверхности и, следовательно, аэродинамические характеристики. В 1970-х годах был создан People Powered Vehicle. Это был двухместный "социальный" тандем со стальным подрамником и кузовом из формованного пластика. Он был хорошо спроектирован и весил чуть более 50 кг; недавно восстановленная версия весит 59 кг. Однако недостатки в реализации сделали его непригодным для практического повседневного использования. Положительные характеристики, такие как легко регулируемые и удобные сиденья, независимая педализация для пассажира и водителя, достаточный грузовой отсек и относительно хорошая защита от непогоды, не смогли компенсировать отрицательные, такие как сложная, тяжелая и неудачно расположенная трехступенчатая коробка передач, неэффективные тормоза и педали, скользящие по втулкам на стальных валах, что затрудняло использование в качестве повседневного транспортного средства. В Швеции двухместная конструкция под названием Fantom продавалась в виде чертежей и стала очень популярной; было продано более 100 000 копий чертежей, но лишь немногие были фактически доведены до конца. Упадок этих ранних "велосипедных" автомобилей наступил, когда экономика улучшилась, и люди стали отдавать предпочтение автомобилям.

Before World War II, Charles Mochet [fr] built a small four wheeled 'bike' car for his son. Mochet built many models of small vehicles called "Velocar". Some models had two seats, most were pedal powered, but as the years went by, many were fitted with small engines. Mochet Velocars use a thin wood/plywood body on a steel frame. Some other early velomobiles use a fabric body or "skin" sewn to fit loosely on closely spaced wires or tubes, then painted or "doped" with a liquid that dries and shrinks the fabric to a tight fit on the wire/tube supports. The approach was used widely on early airplanes, and has the advantage of light weight with relatively low technology materials. It is sometimes called "bird cage" construction because the support looks similar to closely spaced wires used in construction of bird cages, and because the wire/tube support outline shows through once the fabric is tight. Some disadvantages of this approach are the cost of construction, due to the many interconnected supports; and that the shape is that of many flat panels, which limits smoothness of the skin and thus limits the aerodynamics. In the 1970s, the People Powered Vehicle was produced. It was a two seat, "sociable" tandem with a steel sub frame and molded plastic body. It was well designed and weighed something over 50 kg (110 lb); a recently restored version weighs 59 kg or 130 lb. However, it had flaws in the execution that doomed it as a practical, everyday vehicle. Positive features, such as easily adjustable and comfortable seats, independent pedalling for both passenger and driver, adequate cargo space and relatively good weather protection, could not overcome the negative features, such as a complex, heavy and badly spaced three speed gear box, ineffective brakes, and pedals that slid on sleeve bearings on steel shafts, which made it difficult to use as an everyday vehicle. In Sweden, a two seat design called Fantom was sold as blueprints and became very popular; over 100,000 copies of the blueprints were sold, but few were actually completed. The downfall of these early 'bicycle' cars came when the economy improved and people chose automobiles.

Современные веломобили

Строители продолжали изготавливать веломобили в единичных экземплярах, но некоторое время они не были доступны в коммерческой продаже. В 1970-х годах Карл Георг Расмуссен заново открыл для себя Fantomen; он переработал его конструкцию и в 1983 году начал продавать серийную версию под названием Leitra. Веломобили Leitra непрерывно производятся с тех пор (по состоянию на 2017 год), при этом текущие модели являются эволюцией и улучшением оригинальных. Существует множество способов построить веломобиль. Один из современных подходов – конструкция "кузов на раме", при которой веломобиль состоит из не обтекаемого велосипеда и кузова. Можно использовать стандартный велосипед, но часто применяется специальный велосипед со специальными креплениями для установки кузова; использование специальных креплений улучшает посадку и долговечность, а также может снизить вес. Конструкция "кузов на раме" обеспечивает гибкую конфигурацию: кузов может быть любой конструкции, поскольку не требует самонесущей структуры, и различные кузова могут использоваться с различными рамами. Кроме того, кузов можно снять, чтобы использовать только велосипед. Однако общий вес конструкции "кузов на раме" часто выше, чем у альтернативных вариантов, поскольку кузов обладает определенной собственной прочностью, которая не используется для снижения веса рамы. Другой современный дизайн – Alleweder [de], использующий алюминиевый лист, который формуется и скрепляется заклепками для создания обтекателя и несущей конструкции в одном цельном элементе. Этот подход иногда называют монококом или конструкцией "единым целым"; он использовался в самолетах до 1920 года. Затраты на рабочую силу при строительстве Alleweder значительны из-за большого количества заклепок и отверстий под них. Кроме того, выбор аэродинамических форм ограничен пластичностью алюминиевого листа. Тем не менее, алюминий относительно недорог, и по состоянию на 2017 год Alleweder часто можно купить дешевле, чем другие модели; их также можно приобрести в виде комплектов для снижения затрат. Алюминий также относительно легко ремонтировать, а алюминий, будучи однородным материалом, легче перерабатывается, чем многие композитные материалы. Другой распространенный современный дизайн – это монокок, часто изготавливаемый из стеклопластика или "FRP", с подрамниками из сварных алюминиевых труб. FRP позволяет создавать широкий спектр форм и, следовательно, улучшать аэродинамику по сравнению с подходами, такими как "каркас" и монокок из алюминиевого листа. FRP также может использовать волокна с высоким отношением прочности к весу, что в веломобилях позволяет сэкономить несколько килограммов по сравнению с другими конструкциями. Можно использовать широкий спектр волокон, но те, которые уменьшают вес, сохраняя при этом прочность и ударную вязкость, часто значительно увеличивают цену – например, надбавка в 1000 евро за экономию 3 кг. Кроме того, материалы FRP часто трудно разделить и переработать. Но, несмотря на стоимость и другие проблемы, аэродинамические и весовые преимущества означают, что (по состоянию на 2017 год) монокок из FRP является распространенным способом изготовления веломобилей. По состоянию на 2017 год большинство веломобилей – это трехколесные велосипеды с двумя передними колесами. Трехколесный велосипед имеет преимущество перед двухколесным в том, что он не падает при остановке. Кроме того, когда боковой ветер ударяет по обтекателю, он создает значительную силу; трехколесные велосипеды с обтекателем менее подвержены опрокидыванию, чем двухколесные. Хотя три колеса имеют практические преимущества, они также создают большее аэродинамическое сопротивление, чем два колеса, поэтому велосипеды, устанавливающие рекорды скорости на земле, часто являются двухколесными. Хотя четыре колеса использовались еще в Velocar, сегодня они не распространены. По состоянию на 2017 год существует по крайней мере одна серийная модель с четырьмя колесами – QuattroVelo. Четыре колеса, как правило, еще больше ухудшают аэродинамику и увеличивают вес по сравнению с тремя; но при заданной ширине четыре колеса гораздо более устойчивы в боковом направлении, чем три. Кроме того, четыре колеса можно расположить таким образом, чтобы значительно увеличить грузоподъемность по сравнению с трехколесными конструкциями. Большинство веломобилей приводятся в движение задним колесом (колесами). Этот подход прост и часто позволяет использовать многие стандартные детали велосипеда. Веломобили с двумя задними колесами могут приводить в движение только одно колесо или оба. Привод только одного колеса – самый простой и легкий подход. Привод обоих колес может улучшить тягу, но также увеличивает сложность, стоимость и вес. Можно использовать сплошную ось, но это увеличивает трение/сопротивление в поворотах и, следовательно, может замедлить движение. Альтернативой является дифференциал, который используется в большинстве автомобилей. Вторая альтернатива – использовать пару храповиков, где вращается более медленное колесо, а более быстрое колесо свободно вращается. Задний привод часто использует "паразитные" шкивы для прокладки цепи; передний привод может устранить паразитные шкивы, что обеспечивает меньшее трение и меньший вес. Он также может увеличить грузоподъемность. Однако передний привод с двумя передними колесами использует некоторые нестандартные компоненты и по состоянию на 2017 год используется редко. Как и другие велосипеды, веломобиль может использовать подвеску. Подвеска, как правило, повышает комфорт водителя и может также повысить скорость – требуется энергия для "отскока" веломобиля и водителя, поэтому подвеска может уменьшить потери энергии на отскок. Однако подвеска увеличивает стоимость, вес и требует обслуживания. Распространенные конструкции веломобилей включают отсутствие подвески, подвеску только спереди и подвеску спереди и сзади. По состоянию на 2017 год существует несколько коммерческих производителей веломобилей. В то же время все еще существует множество производителей, изготавливающих веломобили в единичных экземплярах. Индивидуальные конструкции (как единичные экземпляры, так и серийные) подчеркивают определенные характеристики. Например, некоторые делают акцент на аэродинамике и легкости для повышения средней скорости, даже если это снижает стоимость, удобство посадки/высадки, комфорт и другие "практические характеристики автомобиля". По аналогии, многие автопроизводители выпускают спортивные автомобили с ограниченным количеством сидений и грузового пространства, а также с худшими показателями выбросов и экономии топлива. Напротив, другие конструкции веломобилей жертвуют характеристиками производительности, чтобы улучшить стоимость, удобство посадки/высадки, комфорт, грузоподъемность и т. д. По аналогии, многие автопроизводители предлагают фургоны для перевозки грузов. По состоянию на 2017 год отдельные производители иногда предлагают модели с широким спектром характеристик – например, модели Milan, используемые в гонках, а также модель Milan "cargo" с достаточным объемом багажа для перевозки (не крутящего педали) человека и других громоздких предметов. Все современные (2017 год) веломобили производятся небольшими партиями, при этом "крупные" производители выпускают один или несколько веломобилей в неделю. Веломобили используют некоторые стандартные детали велосипеда, но также и многие детали, специфичные для веломобилей, и, следовательно, изготавливаются небольшими партиями. Использование "большего количества деталей" (например, 3 колес вместо 2) и "большего количества деталей, изготавливаемых небольшими партиями" делает веломобили более дорогими. Единственная попытка массового производства веломобиля, которая была предпринята в середине 1980-х годов, провалилась. Это был Sinclair C5. C5 был дельта-трициклом (одно переднее и два задних колеса) с электроприводом, предназначенным для массового производства и продажи по низкой цене. C5 был плохо спроектирован; он был тяжелым, имел только одну передачу и не имел регулировки расстояния между педалями и сиденьем, что важно для обеспечения удобной позиции педалирования. Концепция и потенциальная оценка недорогих веломобилей для ежедневных коротких поездок, а также стратегии достижения критического объема для массового производства были предметом исследовательского проекта под названием RegInnoMobil.

Builders continued to make "one off" velomobiles, but for a time none were available commercially. In the 1970s, Carl Georg Rasmussen
rediscovered Fantomen; he redesigned it and in 1983 started selling a production version called Leitra. Leitra velomobiles have been in continuous production since then (as of 2017), with current models evolved/improved from the originals. There are many ways to build a velomobile. One modern design is "body on frame", in which a velomobile is made from a not faired cycle plus a body. A standard cycle may be used, but often a custom cycle is used with special fittings to mount the body; the use of special fittings tends to improve fit and durability, and can also reduce weight. Body on frame construction allows flexible configuration: the body may be of any construction, as it does not need to be self supporting, and various bodies can be used with various frames. Also, the body may be removed so the cycle alone can be used. However, the overall weight of body on frame is often higher than alternatives, as the body does have some intrinsic strength, yet this is not used to reduce the weight of the frame. Another modern design is the Alleweder [de], using aluminum sheet formed and riveted to make the fairing and the structure in one piece. This approach is sometimes called monocoque or "unit" construction; it was used in airplanes before 1920. Labor costs to build an Alleweder are significant due to the many rivets and rivet holes. Also, the choices of aerodynamic shapes are limited by the formability of the aluminum sheet. That said, aluminum is relatively inexpensive, and as of 2017 Alleweders can be often be bought for less than other designs; they can also be bought as kits, to reduce out of pocket cost. Aluminum can also be repaired relatively easily, and aluminum, which is homogeneous, can be recycled more easily than many composite materials. Another common modern design is a monocoque shell, often made of fiber reinforced plastic or "FRP", plus sub frames of welded aluminum tubes. FRP can be used to produce a wide range of shapes, and thus can improve aerodynamics over approaches such as "birdcage" and aluminum sheet monocoque. FRP can also use fibers with high strength to weight ratio that in velomobiles can save several kilograms compared to other designs. A wide range of fibers may be used, but those which reduce weight while retaining strength and toughness often increase the price significantly—e. g., a premium of 1000 Euros to save 3 kg. In addition, it is often hard to segregate and recycle the FRP materials. But despite the cost and other issues, the aerodynamic and weight advantages mean that (as of 2017) monocoque FRP is a common way to build velomobiles. As of 2017, most velomobiles are tricycles with two front wheels. A tricycle has the advantage over a bicycle that it does not fall over when stopped. In addition, when a cross wind hits a fairing, it makes a big force; faired tricycles are less likely to get blown over than faired bicycles. Although three wheels have practical advantages, they also have more aerodynamic drag than two wheels, so land speed record cycles are often bicycles. Although four wheels were used as far back as the Velocar, they are not today common. As of 2017, there is at least one 4 wheel production model, the QuattroVelo. Four wheels tends to further hurt aerodynamics and weight compared to three; but for a given width, four wheels is much more laterally stable than three wheels. Also, four wheels can be placed in a way that increases luggage capacity a lot compared to three wheel designs. Most velomobiles drive the rear wheel(s). This approach is simple and can often use many standard bicycle parts. Velomobiles with two rear wheels may drive just one wheel, or may drive both. Driving a single wheel is the simplest and lightest approach. Driving both wheels can improve traction but also increases complexity, cost, and weight. A solid axle may be used, but increases friction/drag in corners and thus can slow down the vehicle. One alternative is a differential, which is the approach used in most cars. A second alternative is to use a pair of ratchets, where the slower wheel is driven and the faster wheel coasts. Rear drive often uses "idler" pulleys to route the chain; front wheel drive can eliminate idlers, so offers less friction and also less weight. It can also increase luggage capacity. However, front drive with two front wheels uses some non standard components, and as of 2017 is used only rarely. As with other cycles, a velomobile may use suspension. Suspension tends to improve rider comfort, and can also improve speed—it takes energy to "bounce" the velomobile and rider, so a suspension can reduce the energy lost to bouncing. However, suspension adds cost, weight, and maintenance. Common velomobile designs include no suspension, front only suspension, and front+rear suspension. As of 2017, there are several commercial makers of velomobiles. At the same time, there are still many "one off" makers. Individual designs (both one off and production) emphasize specific features. For example, some emphasize aerodynamics and light weight to improve average speed, even if cost, ease of entry/exit, comfort, and other "practical vehicle" attributes are reduced. By analogy, many automobile makers make performance cars with limited seating and cargo and worse emissions and fuel economy. In contrast, other velomobile designs sacrifice performance features in order to improve cost, entry/exit, comfort, carrying capacity, and so on. By analogy, many automobile makers offer cargo vans. As of 2017, individual makers sometimes offer models spanning a range of features—for example, there are Milan models used in racing but also a Milan "cargo" model with enough luggage volume to carry a (not pedaling) human passenger and other bulky items. All current (2017) velomobiles are produced in low volume, with "big" makers producing one or a few velomobiles per week. Velomobiles use some standard bicycle parts, but also many parts specific to velomobiles, and thus made in low volume. The use of "more parts" (e. g., 3 wheels instead of 2) and "more low volume" parts makes velomobiles more expensive. The only attempt at a mass produced velomobile, which was in the mid 1980s, flopped. This was the Sinclair C5. The C5 was a delta trike (one front, two rear wheels) with electric assist designed to be mass produced and sold for a low price. The C5 was poorly designed; it was heavy, had only one gear and had no adjustment for the distance between the pedals and the seat, which is important to get a comfortable pedalling position. A concept and a potential assessment concerning low cost velomobiles for daily short trips as well as strategies for reaching a critical lot size for mass production was the subject of a research project called RegInnoMobil.

Гонки

Веломобили также используются в Австралийской серии HPV Super Series с 1985 года, а в последнее время и в других австралийских соревнованиях, таких как RACV Energy Breakthrough, Fraser Coast Technology Challenge и Викторианская серия HPV. В 2018 году Дэйв Льюис установил новый рекорд гонки на 24-часовой гонке в Себринге, используя веломобиль DF производства Intercitybike.nl. Веломобили также участвовали в ультрамарафонской гонке Trans Am Bike Race, заняв 1-е место (установив новый рекорд) и 4-е место. Первое место занял Марсель Грейбер, а четвертое – Дэйв Льюис.

Аэродинамический обвод

Веломобильная обшивка добавляет вес по сравнению со стандартными велосипедами с вертикальной посадкой или не обтекаемыми веломобилями с наклонной посадкой. На заданном рельефе дополнительный вес требует использования более низких передач и делает веломобиль медленнее при подъеме в гору, чем его не обтекаемый аналог. Некоторые обтекатели веломобилей предназначены в основном для защиты от непогоды. Однако, если обтекатель веломобиля значительно оптимизирован с точки зрения аэродинамики, то улучшенные аэродинамические характеристики означают, что скорости на ровных участках и при спуске могут быть значительно выше, чем у его не обтекаемого аналога, и часто достаточно высоки, чтобы компенсировать более медленный подъем из-за веса. Аэродинамический обтекатель должен иметь хорошую форму, но также важно минимизировать лобовую площадь веломобиля для снижения сопротивления: обтекатель с половинной лобовой площадью может приблизиться к половине аэродинамического сопротивления. В свою очередь, аэродинамические веломобили используют расслабленную или наклонную посадку, при которой голова велосипедиста находится значительно ниже, чем на обычных велосипедах. В свою очередь, веломобиль гораздо легче случайно "скрыть" за автомобилем, кустарниками вдоль дороги, заборами и т.п. Обтекатель веломобиля иногда делает его более восприимчивым к боковому ветру, чем аналогичный не обтекаемый велосипед. Влияние бокового ветра сложно, поскольку сила ветра может действовать как рулевая сила, как будто велосипедист пытается управлять велосипедом. "Ветровое руление" может быть проблемой безопасности и также может снизить эффективность, поскольку извилистый путь длиннее и, следовательно, медленнее, чем прямая линия. Таким образом, конструкция с худшей аэродинамикой может оказаться лучше в целом. Например, для гоночных велосипедов часто используют заднее колесо с сплошным диском для достижения наилучшей аэродинамики и спицованное переднее колесо, которое имеет худшую аэродинамику, чем диск, но менее склонно к ветровому рулению. Обтекатели веломобилей сталкиваются с аналогичными проблемами, что приводит к компромиссам в их конструкции. Например, более длинный "хвост" обтекателя увеличит общий профиль по отношению к боковому ветру и общую боковую силу, но может уменьшить процент силы, действующей на управляемые колеса, и тем самым повысить устойчивость при боковом ветре. Более крупный обтекатель также увеличивает вес и создает большее сопротивление трению, но, как и в случае гоночных велосипедов, худшая аэродинамика, но лучшая управляемость иногда является хорошим компромиссом.

The velomobile fairing adds weight compared to standard upright cycles or unfaired recumbent cycles. For a given terrain, the added weight demands lower gearing and makes the velomobile slower climbing hills than its unfaired counterpart. Some velomobile fairings are mainly for weather protection. However, if the velomobile fairing is substantially streamlined, then improved aerodynamics means the speeds on flats and down hills may be substantially higher than its unfaired counterpart, and often enough faster to make up for the slower climbing due to weight. An aerodynamic fairing must be well shaped, but minimizing the frontal area of the velomobile is also important to reduced drag: a fairing with half the frontal area may approach half the air drag. In turn, aerodynamic velomobiles use a laid back or recumbent riding position, with the rider's head much lower than on regular bicycles. In turn, velomobile is much easier to accidentally "hide" behind a car or road side shrubbery, fences, etc. The fairing on a velomobile sometimes makes it more subject to cross winds than a similar unfaired cycle. The effect of cross winds is complicated because the force of the wind can act as a steering force, as if the rider had tried to steer the cycle. "Wind steer" can be a safety issue and may also hurt performance, as a serpentine path is longer and thus slower than a straight line. Thus, a design with inferior aerodynamics may be better overall. For example, it is common for time trial bicycles to use a solid disk rear wheel for best aerodynamics, and a spoked front wheel that has worse aerodynamics than a disk, but is less likely to steer the bicycle in a cross wind. Velomobile fairings have analogous concerns, leading to trade offs in fairing design. For example, a longer "tail" on the fairing will increase the total side wind profile and total side forces, but can reduce the percentage force acting on the steered wheels and so an improve stability in side winds. A larger fairing also hurts weight and has more skin drag), but as with time trial bicycles, worse aerodynamics but better handling is sometimes a good trade off.

Защита от погодных условий

Веломобили с обтекателями, предназначенными в основном для защиты от погодных условий, могут использовать более вертикальную посадку. Это, как правило, улучшает обзор и видимость. Однако для сохранения устойчивости к опрокидыванию (как при поворотах, так и при боковом ветре) колея должна быть шире, чем у сопоставимого веломобиля с низкой посадкой. В свою очередь, это может сделать веломобиль значительно шире обычного велосипеда. Защита от "погодных условий" включает в себя защиту от холода и влаги, а также от солнца. Поскольку велосипедист прилагает усилия, обычно желательно обеспечить хотя бы некоторое охлаждение. Многие веломобили оснащены вентиляционными отверстиями и каналами, обеспечивающими охлаждение без попадания воды; эти отверстия и каналы можно закрывать или накрывать в холодную погоду, чтобы велосипедист чувствовал себя комфортно даже без дополнительного источника тепла. В теплую и жаркую погоду обтекатель защищает от солнца, но препятствует охлаждению воздухом, поэтому при той же нагрузке может быть значительно жарче. В некоторых ситуациях мощность велосипедиста (на любом типе велосипеда) ограничена температурой тела, и ухудшенное охлаждение веломобиля может сильнее ограничить мощность, чем на велосипеде без обтекателя. Благодаря аэродинамическому обтекателю, велосипедист на веломобиле при сниженной мощности все равно может быть быстрее велосипеда без обтекателя из-за меньшего аэродинамического сопротивления. Обтекатель веломобиля защищает как трансмиссию, так и велосипедиста от погодных условий. Обслуживание трансмиссии часто требуется реже, чем у других велосипедов, особенно у велосипедов без обтекателя, где переднее колесо поднимает грязь, содержащую пыль, грязь и грязную воду, которая попадает прямо на цепь и ускоряет абразивный износ трансмиссии, включая цепь и звезды, а иногда и переключатели. Обтекатель веломобиля ограничивает количество и тип грязи, попадающей на трансмиссию. Некоторые велосипеды используют зубчатый ремень, который менее подвержен воздействию грязи, тише цепи и может быть легче. Однако ремни доступны только в определенных размерах. Многие велосипеды с наклонной посадкой, включая большинство веломобилей, имеют длинную трансмиссию, для которой нет подходящих зубчатых ремней. Корпус веломобиля обычно достаточно легкий, чтобы центр масс был аналогичен центру масс велосипеда с наклонной посадкой без обтекателя. Это обеспечивает аналогичную устойчивость при поворотах. Однако уменьшение ширины веломобиля также способствует уменьшению лобовой площади и, следовательно, сопротивления, поэтому есть дополнительный стимул сделать веломобиль узким. Самые узкие веломобили лишь немного шире плеч велосипедиста, поэтому их ширина приближается к ширине обычного велосипеда. Однако обычный велосипед все же имеет значительно меньшую "полезную" ширину, поскольку точка контакта с дорогой находится в центре, и руки/локти/и т.д. велосипедиста могут выступать за край дороги или тропинки, не вызывая проблем. В отличие от этого, колея веломобиля почти равна ширине самого транспортного средства, поэтому он не может выступать за край. Рулевые колеса веломобиля могут упираться в обтекатель при достаточно резком повороте. Увеличение ширины обтекателя может обеспечить пространство для более резкого поворота колес, но это негативно скажется на аэродинамике и ширине. Хотя резкое руление не требуется на высокой скорости, многие аэродинамические веломобили имеют гораздо больший радиус поворота, чем аналогичный велосипед без обтекателя. В отличие от этого, велосипед без обтекателя не имеет помех от обтекателя, поэтому даже при той же конфигурации колес и велосипедиста может поворачивать гораздо более круто. Руление только задним колесом позволило бы избежать помех от обтекателя, но сложно создать устойчивое транспортное средство, используя только руление задним колесом. Velayo использует трехколесную конфигурацию и рулит только задним колесом, но производится в небольших количествах. Экспериментальные веломобили Kingsbury Fortuna и Quattro рулили всеми колесами; этот подход позволяет избежать некоторых проблем с устойчивостью руления задним колесом, одновременно уменьшая угол поворота передних колес. Однако этот подход (по состоянию на 2017 год) не получил широкого распространения в веломобилях.

Velomobiles with fairings that are mainly for weather protection can use a more upright seating position. This tends to improve both the ability to see and be seen. However, to retain stability against tipping (both cornering and cross winds), the wheel track needs to be wider than a comparable velomobile with a low seating position. In turn, this may make the velomobile quite a bit wider than a conventional cycle. "Weather" protection includes cold and wet, but also shading from sun. Since the rider is doing work, it is typically desirable to have at least some cooling. Many velomobiles have vents and ducts which allow cooling while keeping out water; and the ducts/vents may be closed or covered in cold weather so the rider can stay comfortable even without a secondary heat source. In warm and hot weather, the fairing provides sun protection, but blocks the rider from cooling air, and so may be much warmer for a given level of effort. In some situations, a rider's power output (for any type of cycle) is limited by body temperature, and the worse cooling of a velomobile can limit the rider's power output more than on an unfaired cycle. With an aerodynamic fairing, the velomobile rider at reduced power output may still be faster than an unfaired cycle, due to the lower aerodynamic drag. A velomobile's fairing shields the drivetrain from weather, as well as the rider. Drivetrain maintenance is often reduced compared to other cycles, especially unfaired bicycles, where the front wheel kicks up grit containing dust, mud, and dirty water that lands directly on the chain and increases the rate of abrasive wear on the drivetrain—including chain and sprockets, but sometimes also derailleurs. The fairing of a velomobile tends to limit both the amount and the kinds of grit landing on the drivetrain. Some cycles use tooth belt drive, which is less affected by grit, is quieter than a chain, and may be lighter. However, belts are only available in pre selected sizes. Many recumbent cycles, including most velomobiles, have a long drivetrain for which no suitable tooth belts are available. Velomobile bodies are typically light enough that the center of mass is similar to the center of mass on an unfaired recumbent cycle. This makes cornering stability similar to similar unfaired cycles. However, minimizing velomobile width also contributes to reduced frontal area and thus drag; so there is an additional incentive to make the velomobile narrow. The narrowest velomobiles are only slightly wider than the rider's shoulders, and so the width approaches that of an upright bicycle. However, an upright bicycle still has a significantly narrower "useful" width, as the road contact is in the center and so the rider's hands/elbows/etc. might overhang the edge of the roadway or path without causing problems. In contrast, the wheel track of a velomobile is very nearly as wide as the vehicle itself, and so cannot overhang the edge. The steered wheels on a velomobile will hit the fairing if steered sharply enough. Making the fairing wider can give space to steer the wheels more sharply, but has down sides for aerodynamics and width. Although sharp steering is not needed at speed, many aerodynamic velomobiles have a much worse turning circle than an equivalent unfaired cycle. In contrast an unfaired cycle cannot have fairing interference, and so even with the same wheel and rider configuration can steer a much tighter circle. Steering only the rear wheel(s) would avoid fairing interference, but it is hard to build a stable vehicle using only rear wheel steering. The Velayo uses a tricycle configuration and steers only the rear wheel; but it is produced only in small numbers. The experimental Kingsbury Fortuna and Quattro velomobiles steered all wheels; this approach avoids some of the stability problems of rear wheel steering while still reducing the steering angle of the front wheels. However, this approach has not (as of 2017) gained wider use in velomobiles.

Конфигурация колес

С 2017 года большинство веломобилей используют конфигурацию лежачего трехколесного велосипеда — в основном для снижения веса компонентов и улучшения аэродинамики колес. Однако некоторые используют четырехколесную или квадроциклетную конфигурацию. Дополнительное колесо значительно улучшает устойчивость в поворотах и может также увеличить грузоподъемность. По состоянию на 2017 год не так много четырёхколесных веломобилей с высокоаэродинамическими обтекателями, но они существуют, и некоторые гонщики сообщают о скорости, близкой к трехколесным веломобилям с высокоаэродинамическими обтекателями. Двухколесные конфигурации типа "стримлайнер" могут иметь значительно меньшее аэродинамическое сопротивление: трудно сделать колеса аэродинамичными; каждый вход и выход колеса в обтекатель увеличивает сопротивление; и веломобили с двумя передними колесами неизбежно шире или длиннее, чем наездник, в то время как двухколесные стримлайнеры могут быть лишь немного шире наездника. Распространенным способом описания аэродинамического сопротивления является показатель "CdA"; в одном сравнении гоночных велосипедов несколько двухколесных стримлайнеров показали CdA сопротивление менее чем вдвое больше, чем у лучших трехколесных. Воздушное сопротивление наиболее существенно на высоких скоростях; по состоянию на 2016 год мировой рекорд для спринта на 200 метров на почти ровной поверхности составлял около 145 км/ч для двухколесного стримлайнера и около 120 км/ч для любого транспортного средства с более чем двумя колесами, то есть двухколесный аппарат был примерно на 20% быстрее. Аэродинамическая мощность приблизительно кубически зависит от скорости, поэтому на более низких скоростях разница менее заметна. В то же время двухколесные стримлайнеры требуют системы для поддержания устойчивости при остановке и на очень низкой скорости, и более чувствительны к боковому ветру. Эти факторы ограничивают использование стримлайнеров, несмотря на их аэродинамические преимущества. Веломобили, предназначенные для перевозки грузов, часто имеют тяжелые рамы для выдерживания нагрузки, а также вес самого груза. В свою очередь, вес обтекателя может быть относительно менее важным. Кроме того, громоздкие грузы часто обладают плохой аэродинамикой, поэтому качество аэродинамики обтекателя имеет меньшее значение. Это может позволить использовать обтекатель, который в жаркую погоду можно преобразовать в тент. Тент не дает аэродинамических преимуществ, но улучшает охлаждение по сравнению с обтекаемой конфигурацией, а также снижает воздействие солнечных лучей по сравнению с ездой без тента. Таким образом, "высокоскоростной" веломобиль может получить наибольшую выгоду от улучшенной аэродинамики, даже если это ухудшает охлаждение наездника; в то же время "высокогрузовой" веломобиль может получить наибольшую выгоду от улучшенного охлаждения (для максимизации мощности), даже если это ухудшает аэродинамику. Веломобили значительно больше, чем обычные велосипеды. Кроме того, кузов обычно нельзя разобрать, в то время как обычные велосипеды часто можно разобрать, чтобы поместить их в коробку или сумку, размеры которой сопоставимы с размерами рамы. Это, в свою очередь, затрудняет транспортировку веломобилей. Веломобили часто изготавливаются с использованием некоторых стандартных велосипедных деталей, но также и многих деталей, специфичных для веломобилей или даже для конкретной марки или модели. Кроме того, кузов большой и может составлять около половины веса веломобиля. Поэтому для снижения веса кузов часто изготавливают из более легких, но более дорогих материалов. Кроме того, объемы производства невелики, поэтому как для деталей, так и для рабочей силы отсутствуют преимущества массового производства — по состоянию на 2017 год многие производители веломобилей выпускали в год десятки или, возможно, несколько сотен веломобилей. Все эти факторы в совокупности означают, что веломобили часто намного дороже других типов велосипедов. В качестве примера цен и компромиссов между ценой и весом, по состоянию на апрель 2017 года производитель Trisled предлагал свою модель "Rotovelo" либо с обтекателем, изготовленным методом ротационного формования, либо с обтекателем из углеродного волокна (а также с некоторыми другими изменениями для снижения веса). Формы кузова и базовая рама схожи; версия с ротационным формованием весит 33 килограмма и имеет рекомендованную розничную цену 6500 австралийских долларов, в то время как версия из углеродного волокна весит 20 килограммов и имеет рекомендованную розничную цену 10900 австралийских долларов. Большая часть инфраструктуры, связанной с велосипедами, основана на типичной конфигурации обычного велосипеда. Например, многомодальный транспорт, такой как маршруты "велосипед/поезд/велосипед", часто использует велосипедные стойки в поезде, а размеры стоек, а также вход и выход из поезда рассчитаны на обычный велосипед. Аналогично, велосипедные дорожки часто имеют столбики или S-образные участки для предотвращения въезда автотранспорта, и вход часто рассчитан на обычные велосипеды, но может быть слишком узким или требовать слишком резкого поворота для некоторых веломобилей.

As of 2017, most velomobiles use a tadpole recumbent tricycle configuration — mainly to reduce component weight and improve wheel aerodynamics. However, some use a four wheel or quadracycle configuration. The extra wheel significantly improves cornering stability and can also improve luggage capacity. As of 2017 there are not many four wheel velomobiles with highly aerodynamic fairings, but there are a few, and some riders report speeds are close to three wheel velomobiles with highly aerodynamic fairings. Two wheel "streamliner" configurations can have much less aerodynamic drag: wheels are hard to make aerodynamic; each wheel entry/exit to the fairing adds drag; and velomobiles with two front wheels are necessarily wider or longer than the rider, while two wheel streamliners can be barely wider than the rider. A common way to describe aerodynamic drag is "CdA"; in one comparison of racing cycles, there were several two wheel streamliners with less than half the CdA drag of the best three wheeler. Air drag is most significant for high speed events; as of 2016, the world record for a 200 metre sprint on near level ground is about 145 km/h for a two wheel streamliner and about 120 km/h for any vehicle with more than two wheels, meaning the two wheel vehicle was about 20% faster. Aerodynamic power is roughly cubic in speed, so at lower speeds the difference is much less pronounced. At the same time, two wheel streamliners require a way to stay upright when stopped and at very low speed, and are more sensitive to blowing over in cross winds. These factors limit the use of streamliners, despite their aerodynamic advantage. Velomobiles for cargo use often have heavy frames to carry load, plus the weight of the cargo itself. In turn, the weight of the fairing may be relatively less important. Also, bulky loads often have poor aerodynamics, and so the quality of aerodynamics of the fairing is less important. This may enable use of a fairing which in hot weather can be converted to a canopy. A canopy provides no aerodynamic benefits, but improves cooling compared to a faired configuration, while also reducing sun exposure compared to riding without a canopy. Thus, a "high speed" velomobile may benefit most from better aerodynamics, even when aerodynamics hurts rider cooling; while at the same time a "high load" velomobile may benefit most from improved cooling (to maximize power output) even if that hurts aerodynamics. Velomobiles are significantly bulkier than conventional cycles. Further, the bodywork typically cannot be disassembled much, whereas conventional cycles often can be disassembled to fit in a box or bag of dimensions similar to the frame. In turn, this makes velomobiles more difficult to transport. Velomobiles are often built using some standard bicycle parts, but also many parts specific to velomobiles or even specific to a particular make or model. In addition, the bodywork is large and may be around half the weight of a velomobile. Thus, to reduce weight, the body is often made of lighter but more expensive materials. Also, production volumes are low, so for both parts and labor there are not benefits of mass production—as of 2017, many velomobile makers have yearly production on the order of tens or maybe a few hundred velomobiles. Taken together, these factors mean velomobiles are often much more expensive than other cycle types. As an example of prices and price/weight tradeoffs, as of April 2017 the maker Trisled offers their "Rotovelo" model either with a rotational molded plastic fairing or with a carbon fiber fairing (as well as some other weight saving changes). The body shapes and underlying framework are similar; the rotational molded version weighs 33 kilograms and has a list price of Au$6500, while the carbon fiber version weighs 20 kilograms and has a list price of Au$10900. Much of the cycle related infrastructure design is based on the typical configuration of an upright bicycle. For example, multi modal transportation such as bike/train/bike routes often use bicycle racks in the train, and the dimensions of racks and also the train ingress/egress assume a conventional cycle. Similarly, cycle paths often have bollards or S bend paths to prevent motor vehicle entry, and the entry is often spaced for upright bicycles, but may be too narrow or require too sharp of a turn to allow through some velomobiles.

Веломобили с электрическим приводом

Некоторые веломобили были переоборудованы для обеспечения электропомощи. Электропомощь означает, что для облегчения усилий мышц ног водителя предусмотрена небольшая электрическая двигательная установка, работающая от аккумулятора. Большинство двигателей с электропомощью имеют конструкцию с расположением в заднем колесе, например, редукторные мотор-колеса (такие как eZee, Heinzmann, Bafang, BMC и т.д.) и мотор-колеса с прямым приводом (например, Crystalyte, BionX, 9Continent и т.д.), но также используются и среднемоторные установки (например, Sunstar, Cyclone, Ecospeed и т.д.) из-за конструктивных особенностей моделей веломобилей с односторонним креплением заднего колеса, таких как Quest, Strada и Mango, или передним приводом в Velayo, либо для повышения эффективности за счет использования нескольких передач цепного привода или планетарных втулок (например, 14-скоростная втулка Rohloff). Хотя электропомощь и добавляет вес веломобилю, это частично компенсируется гибкостью, которую она обеспечивает, особенно при подъемах в гору и в условиях частых остановок и троганий. Благодаря значительно лучшей аэродинамике веломобилей, запас хода аналогичной системы электропомощи и аналогичного аккумулятора в веломобиле может быть примерно на 50%–100% больше, чем у обычных велосипедов или лежачих велосипедов без обтекателя. На мероприятиях, таких как RACV Energy Breakthrough и Fraser Coast Technology Challenge, существуют целые категории, посвященные электрическим и другим гибридным веломобилям. Юридическое определение "велосипеда" часто включает в себя веломобили, но законы, регулирующие велосипеды с электропомощью, сильно различаются в разных странах и часто даже внутри одной страны и между городами в регионе. Например, одно и то же транспортное средство может считаться "велосипедом" в одном регионе, "велосипедом с педальной электропомощью низкой скорости" в другом, а "мопедом" – в третьем. Аналогично, переход с трех колес на четыре может изменить категорию транспортного средства, даже если оно в остальном идентично. Одна из причин такого разного подхода заключается в том, что многие законы были приняты до широкого распространения веломобилей с электропомощью и поэтому не учитывали особенности таких транспортных средств. В некоторых регионах законы пересматриваются, чтобы включить в них веломобили с электропомощью и гармонизировать их регулирование с соседними регионами.

Some velomobiles have been converted to provide electric assist. Electric assist means that a small battery operated electric propulsion system is provided to assist the driver's leg muscle effort. Most electric assist propulsion motors are of the in wheel design in the rear wheel, such as geared hub motors (like eZee, Heinzmann, Bafang, BMC, etc.) and direct drive hub motors (like Crystalyte, BionX, 9Continent, etc.) but mid drive units (like Sunstar, Cyclone, Ecospeed, etc.) are used as well due to design constraints in velomobile models with one sided rear wheel mounting like the Quest, Strada and Mango or front wheel drive in the Velayo, or better efficiency by using the multiple speeds of the chain drive or internal geared hubs (e. g. Rohloff 14 speed hub). While an electric assist unit does add extra weight to the velomobile, it is somewhat offset by the flexibility it also provides, especially during hill climbs and stop and go traffic. Due to vastly better aerodynamics of velomobiles the range of a similar electric assist unit and similar battery in a velomobile can be about 50% to 100% higher compared to upright bicycles or unfaired recumbents. In events like the RACV Energy Breakthrough and the Fraser Coast Technology Challenge, there are entire categories dedicated to electric and other hybrid powered velomobiles. The legal definition of "bicycle" often includes velomobiles, but laws covering cycles with electric assist vary widely across countries and often within a country and even between cities in a region. For example, a specific vehicle may be a "bicycle" in one area, a "low speed pedal assisted cycle" in another area, and a "moped" in yet a third. Similarly, going from 3 wheels to 4 wheels can change the category of an otherwise identical vehicle. One reason for the varying treatment is that many laws are older than widespread use of power assisted velomobiles and so the laws were not written to consider such vehicles. In some areas, laws are being rewritten to include power assist velomobiles and to harmonize treatment with nearby laws.

Самодельные веломобили

С ростом сообщества DIY и растущим интересом к экологически чистой "зеленой энергии", некоторые энтузиасты взялись за создание собственных веломобилей из наборов, отдельных компонентов или полностью с нуля. По сравнению с коммерческими веломобилями аналогичных размеров, веломобили, собранные из наборов, как правило, обходятся дешевле. Наиболее часто собираемыми были различные модели Alleweder, изготовленные из готовых алюминиевых листов благодаря их доступной цене. Из-за низкого спроса выпуск набора Alleweder A4 был прекращен в 2020 году. По состоянию на 2024 год ни один крупный производитель веломобилей не предлагает наборы для самостоятельной сборки веломобилей.

Веломобильные и лежачие интернет-сообщества

Многие любители веломобилей также катаются на велосипедах-реклайнерах. В последние годы появилось множество онлайн-групп, посвященных веломобилям, некоторые из которых ориентированы на определенные регионы, в Facebook и на других платформах.