אופניים

ריצה-גלישה

ציור של

לִיאוֹנַרְדוֹ דֶה-וִינְצִ'י (Leonardo de Vinci)

מסוף המאה ה-15 מתאר אופניים הדומים מאוד לאופניים המודרניים. אך ציור זה התגלה בסופו של דבר לא יותר מזיוף ותרמית. התיעוד המהימן הראשון של כלי תחבורה פשוט המורכב משני אופנים הנו משנת 1817. מסופר על הברון הגרמני

קָארְל וַאן דְרַיי (Karl von Drais)

שרצה לנוע במהירות ובקלות בשטחי גינתו. הכלי היה פרימיטיבי מאוד, עשוי מעץ וכלל שני גלגלים, מושב וכידון הגה. טרם הומצאו הדוושות המאפשרות הנעת הגלגלים בכוח הרגליים. למעשה היה הרוכב בהם יכול לנוע בעודו יושב במושב כשרגליו הן שרצות על הקרקע ודוחפות אותו קדימה. היתרון של הכלי היה בקלות התנועה ממקום למקום, תנועת הגלגלים עזרה להתקדמות על פני הקרקע. מהירות השיא על משטח מאוזן הייתה כ- 15 קמ"ש. למעשה, מכיוון שלא כלל מעצורים הייתה סכנה ברכיבה במדרונות. ב-12 לינואר 1818 הוא רשם את פטנט על המצאה זו וקרא להמצאה "דְרֶיְיסִיאֵן" (Draisienne), אך רישום הפטנט היה מקומי ולא מנע העתקות של המצאה במקומות אחרים. ב-6 לאפריל אותה שנה הוא הציג אותה בפאריז.

דרייסיאן - אופני ריצה

המצאה זו אפשרה לנוע ממקום למקום יותר מהר ובפחות מאמץ ויכלה לשמש תחליף לסוסים ששימשו לכך עד כה. העתקים של המצאה זו פשטו בכל מקום והגיעו עד לאנגליה שם נקראו "סוסי תחביב" (Hobby Horses). ברם, משדעכה ההתלהבות הראשונית מההמצאה היא הלכה ונעלמה מכיוון שלא היה נוח להשתמש בה וגם מכיוון שלא הייתה יעילה אלא במסלולים ישרים ונוחים כמו בגנים ובפארקים ציבוריים.

נציין גם שבשנות העשרים של המאה ה-19 פיתח

דֶנִיס יוֹהָאנְסוֹן (Denis Johnson)

דגם שזכה לכינוי "סוס דָאנְדִי" (Dandy Horse). השיפור היחיד בדגם זה היה גלגלים גדולים יותר לשימוש קל יותר. דגם זה זכה לתפוצת שימוש רבה יותר לא בזכות שיפור ממשי כלשהו, אלא בזכות כישורי המכירה הטובים של בעליו.

דוושות סקוטיות

תוספת משמעותית ראשונה הוסיף בשנת 1840 נפח סקוטי בשם

קִירְקְפָּטְרִיק מֶקְמִילַאן (Kirckpatrick Macmillan)

. כשראה מקמילאן לראשונה אדם רוכב על אופניים מדגם סוס דאנדי הוא רצה כלי כזה לעצמו. רק לאחר שסיים לבנות לעצמו את הדגם הפשוט שראה הבין ששיפור משמעותי יהיה אם יוכל להניע את הגלגלים מבלי לדחוף את הקרקע ברגליו. הוא ניגש לבנות דגם שני יותר משוכלל שכלל לראשונה גם דוושות בחלק הקדמי שתנועתן הניעה את הגלגל האחורי בעזרת מוטות מקשרים וארכובה. המכונה הייתה כבדה ומגושמת להפעלה, אך מקמילאן הצליח בעזרת לגמוע מרחקים ארוכים בזמן קצר יחסית. נסיעת מבחן שערך ממקום מגוריו, דרומפרישייר, לבקר את מוריו מביה"ס בגלזגו (מרחק של כ- 110 ק"מ) נמשכה יומיים. במהלכה אגב, הוא בשוגג פצע קלות ילדה קטנה שרצה במקביל למסלול נסיעתו ואף נקנס על כך.

דוושות

על אף השיפור המשמעותי שהכניס בהמצאה זו, לא ראה מקמילאן את הפוטנציאל העסקי. הוא לא המשיך להוביל את פיתוח האופניים ואף לא רשם פטנט על המצאתו. במהרה הופיעו חיקויים רבים להמצאתו.

מהיר-רגל או משקשק העצמות

הדגם הבא של האופניים צץ בשנת 1865 וכונה ע"י ממציאיו "מהיר-רגל" (Velocipede) ובפי הציבור "משקשק העצמות" (Bone Shaker).

פְּיֶיר מִישֵאוֹ (Pierre Michaux)

הצרפתי פיתח יחד עם בנו מנגנון דיווש חדש על אופני ה- " דרייסיאן". התוספת המשמעותית בדגם זה היה פיתוח הדיווש הרגלי. דוושות הנעה הוצמדו לגלגל הקדמי כך שניתן להניעו בכוח הרגליים בדומה להמצאתו של מקמילאן. עדיין לא היה זה כלי נפוץ שכן כפי ששמו מרמז הרכיבה עליו לא הייתה נוחה בכלל. המרכב היה עשוי מעץ והגלגלים היו ממתכת, כל נסיעה על דרכי האבן הלא שטוחות ומאוזנות הייתה רוויה טלטלות וזעזועים. גם תפוצתו של כלי זה הלכה ודעכה עם הזמן.

מהיר רגל - משקשק העצמות

גלגל גבוה

חמש שנים לאחר מכן, בשנת 1870, הופיע הדגם המפורסם עם גלגל קדמי גדול במיוחד (High Wheel). ממציאיו של דגם זה היו

גֶ'יְמְס סְטָארְלִי (James Starley)

ו

ווִילִיאַם הִילְמָן (William Hillman)

האנגלים. הדגם כונה גם פֶּנִי-פָארְפִינְג (Penny-Farthing) מפני שגלגל אחד נראה כמו מטבע פני אנגלי גדול ולידו מטבע פארפינג קטן (בערך של רבע פני).

שני חידושים היו בדגם זה. חידוש ראשון היה הגלגל הקדמי הגדול, שהגדלתו הגבירה את יעילות הדיווש שעדיין נעשתה על הגלגל הקדמי בלבד. בוני הדגם גילו שככל שהגלגל הקדמי המדווש גדול יותר כך עוברים יותר מרחק עם כל דיווש בודד. למעשה, באותה תקופה היית קונה אופניים עם גלגל קדמי גדול ככל האפשר בהתאם לאורך רגלייך. מהירות השיא של דגם זה הייתה כ-23 קמ"ש! אך היה גם חיסרון בגלגל קדמי גדול, הרוכב נאלץ לשבת גבוה יותר וכך נקודת כובד המשקל שלו עם האופניים עלתה. נקודת כובד משקל גבוהה גרמה לכך שכל מהמורה בדרך או חוסר זהירות איימו להפיל את הרוכב ארצה. חידוש שני היה עטיפת קצות הגלגלים בגומי קשיח בניסיון לרכך את הזעזועים בזמן הרכיבה. דגם זה שגם הוא היה מורכב משני אופנים היה הראשון לקבל את השם "שני אופנים" - אופניים (bicycle).

גלגל גבוה

דגמי אופניים רבים נפוצו בסוף המאה ה-19, אך האופניים עצמם לא הפכו לכלי תחבורה מרכזי עבור הציבור הכללי. אחת הסיבות לכך היא העובדה שלא היו עדיין בטוחים מספיק והיו זורקים את הרוכב עליהם ארצה מגובה רב. ומשרובם המוחלט של הרוכבים היו גברים, האופניים הלא בטוחים לשימוש באותה תקופה אף זכו לכינוי "עושי האלמנות" (Widdow Maker).

דגם אחר של אופניים שהיה נפוץ באותה תקופה היה התלת-אופן. התלת-אופן כלל זוג אופנים אחוריים גדולים ואופן קדמי רגיל. דגם זה היה כמובן יציב הרבה יותר ושימש בעיקר לרכיבת גבירות וג'נטלמנים מהמעמד הגבוה.

תלת-אופן גבוה

על מנת לפתור את בעיית ההתהפכות קדימה פותח גם דגם חדש של אופניים בהם הגלגל הגבוה היה הגלגל האחורי ואילו הגלגל הקדמי היה גלגל קטן. הרוכב היה מדווש דוושות שהניעו את הגלגל האחורי. דגם זה כונה "גלגל גבוה בטיחותי" בניגוד לדגם הקודם שכונה מעתה "גלגל גבוה רגיל".

גלגל גבוה בטיחותי

גורם בטיחות נוסף שהוכנס החל מדגם זה הוא הבלמים. בלמים לאופניים נמצאו בשימוש גם בתלת-אופן, אך בדגם זה הוכנס לראשונה מנגנון הפעלה ידני שאפשר יותר נוחות ויותר בטיחות בשימוש.הבלם האט את נסיעת האופניים עד לכדי עצירה בעזרת חיכוך הבלם בגלגל עצמו.

בלם חיכוך

שרשרת

עם ההתפתחות טכנולוגית בייצור מתכות קלים יותר וחזקים יותר התאפשר, בתחילת המאה ה-20, פיתוח שרשרת וגלגל שיניים לשרשרת. דגם אופניים חדש יצא עם שני גלגלים בעלי גודל דומה. רק שעתה בעזרת השרשרת ויחס המרה גבוה במערכת ההילוכים ניתן היה להשיג את אותה יעילות סיבוב כמו באופני "הגלגל הגבוה". מכיוון שבאופניים אלה לא היה גלגל גבוה הם היו בטיחותיים יותר, ואכן כך כונו "אופניים בטיחותיים". אך הנסיעה בהם הייתה פחות נוחה, זאת משום שלא היו להם את החישורים הארוכים שיספגו את זעזועי הדרך.

להלן איור המתאר את היעילות המושגת משרשרת אופניים. גלגל השיניים השמאלי מונע על-ידי דוושות המופעלות בכוח הרגליים. גלגל השיניים השמאלי מקושר בעזרת השרשת לגלגל השיניים הימני. גלגל השיניים הימני מחובר לציר אחד האופנים – בדרך-כלל האופן האחורי. קוטרו של גלגל השיניים הימני הנו חצי מזה של השמאלי. בזכות עובדה זו נקבל שכל סיבוב של גלגל השיניים השמאלי גורם לשני סיבובים שלמים של גלגל השיניים הימני. לכן, בזכות השרשרת נקבל שהנעת סיבוב אחד של הדוושות תגרום להנעת האופן לשני סיבובים שלמים.

יעילות השרשרת

צמיגי אוויר

לקראת סוף המאה ה-19 עם התפשטות המהפכה התעשייתית הפך תהליך ייצור האופניים לפשוט, יעיל יותר, זול יותר ומחומרים עמידים יותר. הוספת השרשת להנעת הגלגל האחורי ביטלה את הצורך בגלגל קדמי גדול. האופניים חזרו וקיבלו את הצורה המוכרת לנו היום. אך למרות יעילותם וההתפתחות המשמעותית באופן ייצורן עדיין היה צריך להתגבר על בעיית הרעידות והזעזועים מרכיבה על הדרכים המשובשות.

היה זה וטרינר אירי בשם

ג'וֹן בּוֹיְד דָאנְלוֹפּ (John Boyd Dunlop)

שפיתח לראשונה את צמיגי האוויר המתנפחים באופן מסחרי. למעשה, הרעיון לכך היה כבר קיים, אם כי דאנלופ לא היה מודע לכך. עוד בשנת 1846 נרשם פטנט על הרעיון של צמיגי אוויר מתנפחים על שמו של

רוֹבֶּרְט ווִילִיאַם תוֹמְסוֹן (Robert William Thomson)

. אך הפטנט שלו לא זכה לתשומת לב רבה בזמנו ולא יושם, אולי מפני שבאותה תקופה גם תעשיית ייצור הגומי לא הייתה מפותחת דייה. בשנת 1887 הרכיב דאנלופ לראשונה צמיגים מתנפחים לתלת-אופן של בנו כשביקש להפוך את אופני בנו לנוחות יותר לרכיבה. באב-טיפוס ראשון זה הוא פשוט הדביק סביב צמיגי הגומי המוצק שהיו קיימים בזמנו את צמיגיו המתנפחים וניפח אותם בעזרת משאבת ניפוח של כדורגל. צמיגי האוויר אכן ספגו חלק ניכר מהזעזועים בנסיעה על משטח לא חלק והפכו את הנסיעה להרבה יותר נוחה. בשנת 1888 הוא כבר פיתח דגם מסחרי ראשון, רשום כפטנט. תעשיין אירי אחר בשם

ווִילִיאַם הָארְווִי דוּ קְרוֹס (William Harvey Du Cros)

התעניין בהמצאתו כשאופניים עם צמיגים מתנפחים זכו בתחרות בה צפה. בשנת 1891 הקימו השניים מפעל ראשון בדאבלין אירלנד לייצור צמיגי גומי מתנפחים. המפעל נשא את שמו של דאנלופ – שם המוכר בתעשייה עד היום. היה זה תזמון מושלם, המכונית הראשונה הופיעה רק שנה לפני כן וכעת השוק גדל עם הצורך בצמיגיי אוויר עבים יותר גם לתעשיית המכוניות המתפתחת. חברה אחרת לייצור צמיגים בשם מישלין (Michelin) ייצרה לראשונה צמיגים מתנפחים למכוניות. כעשר שנים לאחר התחלת הייצור שלטו צמיגי האוויר המתנפחים בשוק הצמיגים והחליפו את צמיגי הגומי המוצקים כמעט לחלוטין. המצאתו הניעה קדימה תעשייה שלמה. דאנלופ הרוויח מהמצאתו אך לא במידה הראויה. חמש שנים לאחר הקמת העסק לייצור ופיתוח צמיגי אוויר מכר דאנלופ גם את הפטנט וגם את המפעלים לשותפו העסקי, קרוס. עסק שקיים עד היום. דאנלופ פרש מתחום הצמיגים ועבר להתעניין בתעשיית הבדים המקומית.

האופניים הקלאסיים

לאחר מלחמת העולם הראשונה הופיעו דגמי האופניים הקלאסיים שכללו פונקציות השאובות מעולם האופנועים והמכוניות. לאחר מלחמת העולם השנייה הופיעו דגמי אופניים קטנים לילדים. וההמשך הוא כבר היסטוריה...





[ עמוד ראשי - המצאות | מתמטיקה קדומה | מספרים אי-רציונליים | משפט פיתגורס | גיאומטריה אוקלידית | אלגברה | התפתחות הסְפַרוֹת | משוואות קוביות וקווארדיות | מספרים מורכבים | לוגריתם | חשבון דיפרנציאלי ואינטגראלי | עיקרון הציפה | זכוכית מגדלת | משקפיים | מיקרוסקופ | טלסקופ | חוק סְנֵל | חוק בויל | חוקי התנועה | עיקרון ברנולי | שלושת חוקי התרמודינמיקה | טבלה מחזורית | מדידת מהירות האור | כוח לורנץ | קרינת רנטגן | טרנספורמצית לורנץ | תורת היחסות הפרטית | גילוי האטום | תורת היחסות הכללית | חשמל | חוק קולון | חוק אוהם | חוקי קירכהוף | נורת להט | מנוע קיטור | מנפה כותנה | מצלמה | מקרר | מזגן | מחשב | מכבש דפוס | כתב ברייל | טלגרף | טלפון | רדיו | טלוויזיה | כדור פורח | מצנח | רכבת | אופניים | מכונית | אווירון מדחף | מטוס סילון | אבק שריפה | תותח | רובה מוסקט | מרגמה | אקדח | מוקש | מקלע | רובה-מטען | הוביצר | תת-מקלע | רימון-יד | טנק | רובה-סער | פצצת אטום | תורת האבולוציה | פסטור | תיאוריית התורשה | פניצילין ]