Как вращение втулки доходит до обода
Когда велосипедист давит на педали, цепь поворачивает заднюю втулку. Но обод связан с ней не сплошным металлическим диском: между ними натянуты тонкие спицы. Их перекрёстная укладка помогает передать усилие, которое пытается провернуть втулку относительно обода.
Спица работает главным образом на растяжение: она тянет обод к втулке, а не толкает его. При вращении натяжение одних спиц немного возрастает, других — уменьшается. Благодаря этому обод получает крутящий момент — усилие, поворачивающее колесо. Далее нагрузка проходит к покрышке и через неё к дороге.
Зачем спицам идти под углом
У спиц, выходящих из втулки почти прямо к ободу, направление близко к радиальному. Такое расположение хорошо поддерживает обод, но хуже передаёт поворотное усилие: спицы тянут преимущественно к центру и дают мало тяги вдоль окружности.
Перекрещённые спицы подходят к ободу под более косым углом. У их натяжения появляется заметная составляющая вдоль окружности — именно она противодействует проворачиванию. Чем сильнее колесо разгоняют или тормозят, тем важнее эта передача нагрузки; тормозной момент тоже может идти от втулки к ободу через спицы.
Не просто узор
Перекрёстная схема — инженерный компромисс: она передаёт крутящий момент, сохраняя лёгкую и открытую конструкцию колеса. Число пересечений и расположение спиц зависят от конструкции втулки и назначения колеса, поэтому важен не декоративный рисунок сам по себе, а угол, под которым спица связывает втулку с ободом.
Так несколько тонких натянутых элементов превращают вращение маленькой втулки в движение всего колеса.
