CC BY
22
Dema Roman Rafaelevich, candidate of technical sciences, docent, demarr78@mail. ru, Russia, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University,
Harchenko Maksim Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, kharchenko. mv@bk. ru, Russia, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University,
Amirov Ruslan Nizamievich, candidate of technical sciences, docent, ruslan246@mail. ru, Russia, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University,
Latypov Oleg Rafikovich, post graduate, latolegraf@list. ru, Russia, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University,
Kondrin Konstantin Aleksandrovich, student, kondrinkanmstu@list. ru, Russia, Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University
УДК 74: 614.8
ДИЗАЙН-ПРОЕКТ ВЕЛОЭКИПИРОВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ВЕЛОСИПЕДИСТОВ
С. А. Васин, А. А. Кошелева, О.Ю. Ведешкина
Рассмотрено значение защитных средств для обеспечения безопасности велосипедиста. Выявлены основные виды средств велозащиты, актуальные технологии и материалы, используемые при изготовлении велоэкипировки. Представлены основные этапы выполнения дизайн-проекта средств вело-защиты
Ключевые слова: велосипед, велозащита, экипировка, безопасность, дизайн-проектирование
Современный человек все большее внимание уделяет активному отдыху. Езда на велосипеде в России входит в пятерку самых популярных видов досуга. Велосипед - удобный, экологичный и полезный с точки зрения здоровья транспорт. Он чрезвычайно популярен в Европе, в ряде стран Азии и Америки.
В городах России в последние годы многие автовладельцы пересаживаются на велосипед. Это обусловлено целым рядом факторов: экономической ситуацией в стране, ростом внимания человека к своему здоровью, а также заботой об общей экологической ситуации на земле. Появляются новые велодорожки, велопарковки, пункты проката велосипедов. Однако в большинстве городов велоинфраструк-тура развита недостаточно, и велосипедистам зачастую приходится двигаться в плотном потоке машин и подвергать угрозе свою безопасность. Поэтому проектирование экипировки велосипедиста является актуальной задачей.
В связи с этим была поставлена задача дизайн-проектирования средств велозащиты с заданными функциональными, эргономическими, конструкторско-технологическими и художественно-компоновочными характеристиками [1, 2]. Проведенный статистический анализ причин аварий, сбор данных о ДТП с участием велосипедистов позволил выявить основные виды травм, а также определить части тела человека, которые контактируют с поверхностью дороги или препятствий при падении и в первую очередь нуждаются в защите.
Система велозащиты включает шлем, налокотники, наколенники, защиту спины и груди, вело-перчатки. Самым популярным видом защиты является велошлем. Остальными средствами, как показывает практика, велосипедисты зачастую пренебрегают, что повышает риск травматизма.
В результате проведенного предпроектного анализа были определены требования к велоэкипи-ровке, которые явились основой для проектирования средств защиты. Основные задачи проекта: обеспечение безопасности велосипедиста, достижение высоких функциональных, эргономических, конструк-торско-технологических, эстетических, экономических, эксплуатационных показателей [3].
Дизайн-проект начинается с поиска образа, вдохновения [4]. Для представленной работы источником вдохновения послужили бионические формы, а именно рыба-хирург и ее особенности: обтекаемость, малая уязвимость, яркая окраска, способность светиться в темноте. Отмеченные свойства легли в основу концепции проекта.
Обтекаемость - один из основополагающих параметров формообразования. Форма велозащиты должна обладать хорошей аэродинамичностью.
Способность источника вдохновения светиться в темноте также учитывалась при разработке эскизного проекта. Для велосипедиста важно быть заметным на дороге с плотным автомобильным движением - это поможет избежать аварийных ситуаций. Поэтому было принято решение элементы велоза-щиты оснастить светодиодами или светоотражающими лентами.
Анализируя источник вдохновения, можно выделить еще одну отличительную черту - способность защищаться. Название «хирург» обусловлено тем, что рыба «вооружена» двумя острыми костными пластинками, которые в спокойном состоянии спрятаны в складки кожи на хвостовом плавнике, а в случае опасности приводятся в движение. Данное свойство предложено использовать при разработке вело-защиты.
Одним из важнейших элементов защитной экипировки велосипедиста является велошлем. Был разработан шлем, сочетающий в себе высокий комфорт и безопасность (рис. 1).
Рис. 1. Разработанный велосипедный шлем
Особое внимание уделено защитным свойствам, которые достигаются применением передовых материалов и технологий. Конструктивно шлем выполнен многослойным. Один из основных слоев выполнен из материала Koroyd, использующего новую технологию поглощения энергии. Слой имеет уникальную структуру - состоит из множества миниатюрных трубок, скрепленных между собой без применения клея. Визуально материал напоминает соты. При воздействии на ячеистую структуру труб Koroyd, кинетическая энергия удара поглощается и сводится к минимальному уровню. За счет использования инновационных свойств технологии управления энергией достигается снижение уровня травматизма.
Велошлем обладает уменьшенной фронтальной площадью, чтобы не создавать помех спортсмену при передвижении. Практика показывает, что «яйцевидная» форма с укороченным хвостовиком позволяет достичь хорошей аэродинамики даже при поворотах головы [3].
Конструкция разработанного шлема, форма и гладкая фактура поверхности обеспечивают высокие аэродинамические характеристики. Наличие отверстий - хорошую вентиляцию, и, как следствие, отсутствие дискомфорта даже при длительных поездках.
Выбранные расположение и форма вентиляционных отверстий не приводят к существенному перераспределению воздушных потоков и снижению аэродинамических показателей.
Для повышения безопасности езды в заднюю часть шлема встроены белые сигналы поворота и стоп-сигнал красного цвета.
Вместе с тем была поставлена задача проектирования не только средства для защиты головы, но и современного «умного» приспособления, который, помимо противоударных свойств, будет совмещать в себе возможности современных гаджетов, быть интересным и необходимым для активного современного человека. С помощью такого шлема потребитель сможет связаться с друзьями или деловыми партнерами, подать сигнал бедствия или просто слушать музыку. Для повышения безопасности при прослушивании музыки предлагается использовать технологию костной проводимости звука, т.е. передачу звуковых волн к внутреннему уху напрямую через твердые ткани черепа, минуя внешнее и среднее ухо.
Данная технология применяется также для прослушивания информации о навигации, данных о поездке, для быстрых ответов на телефонные звонки. Использование костной проводимости позволяет человеку контролировать окружающую среду, так как ушные раковины остаются открытыми, и велосипедист способен воспринимать внешние звуки, в том числе сигналы опасности.
Управлять «умным» шлемом можно с установленного мобильного приложения. Смартфон и шлем подключаются друг к другу через беспроводную связь Bluetooth. Приложение фиксирует все необходимые данные - расстояние, скорость пути, время, калории и т. п.
В комплект входит малогабаритный пульт дистанционного управления. Он крепится к рулю и позволяет регулировать громкость, перелистывать треки, приостанавливать/воспроизводить сигнал, принимать вызовы. Такой способ управления дает возможность велосипедисту не отвлекаться от дороги и полностью концентрировать внимание на поездке.
Для аварийных ситуаций в шлем встраивается акселерометр, который отправляет информацию экстренным службам в случае аварии. Контроллер может крепиться на руль.
Предлагается оснастить шлем передней и задней камерами, которые будут беспрерывно сканировать окружение с целью выявления приближающихся объектов и передавать информацию велосипедисту на индикатор, расположенный под козырьком шлема. Защита 1РХ6 позволяет использовать аксессуар в любых погодных условиях. Покрытие водостойкое.
Для раскрытия образа шлема используется яркое цветовое решение. Акцентом выступают желтые детали - это светодиоды для привлечения внимания к велосипедисту на дороге. Применяется нюансное отношение цветов. Пластичность линий шлема напоминает пластику бионического источника творчества, взятого за основу концепции проекта.
При проработке формы шлема, вентиляционных отверстий также учитывалась пластика линий источника вдохновения. Так, можно наблюдать отсыл к линиям плавников, рельефу.
Одним из разработанных элементов велозащиты является бодигард (рис. 2), который позволит избежать травм позвоночника, спины и грудной клетки.
Рис. 2. Бодигард (защита грудной клетки и позвоночника)
Предлагаемый бодигард - тонкий и легкий за счет используемых вставок из Б3О - инновационного защитного материала, который изменяет свои свойства при резком ударном воздействии. Именно это нужно велосипедисту при падении - быстрая мощная защита в месте удара. Резкий удар не деформирует D3O, ударная волна полностью распределяется на значительную площадь поверхности, то есть глушится материалом. Как показывают результаты, защитный эффект достигается даже при относительно тонком слое D3O, что позволяет выполнить изделие максимально легким, а также положительно сказывается на комфорте пользователя [5]. При обычных медленных движениях на расширение, растяжение или изгиб материал является гибким и эластичным. Комбинация эластичного D3O с другими используемыми материалами в бодигарде не сковывает движений велосипедиста.
D3O в данном проекте предлагается использовать в наиболее травмоопасных местах: колено, локтевой сустав, запястье, спина, грудная клетка.
В бодигарде присутствуют элементы из материала EVA. Они усиливают защиту позвоночника, а также выступают как декоративные элементы. Материал EVA обладает высокой эластичностью, повторяет рельеф предметов и плотно их облегает. Отличается пружинистостью, поглощает удары и смягчает нагрузку. Материал легкий, непромокаемый, экологичный.
Наколенники и налокотники, входящие в разработанный комплект велозащиты (рис. 4), плотно прилегают к телу, при этом не сдавливают кожу, не нарушают кровообращение. Данные элементы после падения велосипедиста можно не менять, так как в них защитным материалом выступает D3O, который практически не имеет ограничений в количестве ударов, выдерживая большое их количество. Заменить наколенники и налокотники можно по истечению срока эксплуатации или в случае, если внешний вид изделия испорчен.
Основной материал, из которого предлагается изготавливать налокотники и наколенники -Tactel. Данный материал выбран благодаря его способности быстро отводить влагу от внутреннего слоя к внешнему, где она эффективно испаряется. Это инновационная система защиты от неблагоприятных погодных условий. Слой из мононитей такого типа практически мгновенно переносит влагу в верхний слой, выполненный из хлопка, где она распределяется по всей поверхности и испаряется, препятствуя переохлаждению кожи. К особенностям материала можно отнести высокую прочность и стойкость к механическим воздействиям. Он мягкий, надежный и неприхотливый.
Материал Tactel является основным и при изготовлении велоперчаток. Они защищают кисть и запястье спортсмена от ссадин, ударов, ушибов, снижают вибрацию от руля до минимального значения, тем самым уменьшают нагрузку на руки.
В перчатки вмонтированы желтые светодиоды, расположение которых повторяет форму стрелок. Чтобы использовать перчатки для обозначения поворота на дорогах, достаточно вытянуть согнутую в локтевом суставе руку в сторону (рис. 3).
Рис. 3. Использование перчаток для обозначения поворота
Перчатки имеют вставки из кожи Р1Иа^ ОШас. Материал был предложен американскими разработчиками для перчаток в бейсболе. Практика показала, что перчатки из кожи РШ;а^ ОШас улучшают «хват», хорошо выполняют свои функции и в сухой, и во влажной среде. Кроме того, данная кожа отличается долговечностью.
Рис. 4. Разработанная система велозащиты
Разработанная велозащита является универсальной, она предназначена для потребителей как женского, так и мужского пола.
Исследование биомеханических и эргономических особенностей системы защиты велосипедиста, изучение кинематики педалирования на велосипеде позволило разработать наиболее комфортные для движения средства защиты (см. рис. 4) [2].
Представленная велозащита предусматривает использование актуальных на сегодняшний день технологий, легких и прочных материалов, обладающих высокими защитными свойствами. Использованный комплексный подход к проектированию средств защиты велосипедиста позволяет создать максимально безопасные и комфортные условия во время поездок, существенно снизить уровень травматизма на дорогах, сделать велосипед безопасным и полезным средством передвижения современного человека.
Список литературы
1. Васин С.А. Кошелева А.А. Конструирование в промышленном дизайне: учебно-методическое пособие для вузов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 176 с.
2. Васин С.А. Кошелева А.А. Эргономические основы проектирования: учеб.-метод. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. 96 с.
3. Кошелева А.А., Ведешкина О.Ю., Фабрисио А. Гомес Р. Формирование комплекса требований к велошлему при дизайн-проектировании защитной экипировки // III Всероссийская научно-практическая интернет-конференция с международным участием «Дизайн XXI века». Тула: Изд-во ТулГУ, 2019. С. 119-123.
3. Грашин А. А. Методология дизайн-проектирования элементов предметной среды (дизайн унифицированных и агрегатированных объектов): учеб. пособие. М.: Архитектура-С, 2004. 232 с.
4. Жердев Е.В. Метафорическая образность в дизайне. М.: Изд-во МСХА, 2004. 227 с.
5. Велоклуб. [Электронный ресурс] URL: http://veloclub.su/stati/raznoe/item/122-veloriksha (дата обращения: 10.05.2019).
Васин Сергей Александрович, д-р техн. наук, профессор, vasin_sa53@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Кошелева Алла Александровна, д-р техн. наук, профессор, allakos2002@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ведешкина Ольга Юрьевна, магистр, vedeshkina@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DESIGNPROJECT OF BICYCLE EQUIPMENT TO IMPROVE THE SAFETY OF BICYCLES S.A. Vasin, A.A. Kosheleva, O. Yu. Vedushkina
The importance of protective equipment for ensuring the safety of a cyclist is considered. The main types of cycling protection equipment, relevant technologies and materials used in the manufacture of cycling gear are identified. The main stages of the design project of bicycle protection equipment are presented.
Key words: bicycle, bicycle protection, equipment, safety, design.
Vasin Sergey Aleksandrovich, doctor of technical sciences, professor, vasin_sa53@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kosheleva Alla Aleksandrovna, doctor of technical sciences, professor, allakos2002@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Vedushkina Olga Yurievna, postgraduate, olga-vedeshkina@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State
University
