Over de velocipède

draisine

 

Thomas Stephens Davies

 

[Onderstaande tekst is een lezing van de Engelse wiskundige Thomas Stephens Davies (1794-1851) uit mei 1837, waarschijnlijk voor de Royal Military Academy in Woolwich, waar hij gestudeerd had. Het manuscript bevindt zich in de bibliotheek van Trinity College in Oxford en de tekst is afgedrukt in Bicycle Design van Tony Hadland en Hans-Erhard Lessing, MIT Press, 2014.]

 

Meneer de voorzitter, mijne heren,

Een aantal jaren geleden [1817, KvH] is er een kleine machine uitgevonden door een Duitser genaamd baron Carl von Drais [Karl Freiherr Drais von Sauerbronn, 1785-1851], een machine die velen van u gezien hebben en zich zullen herinneren, en die verschillende namen kreeg, waarvan velocipède misschien de meest toepasselijke was. De uitvinder, baron von Drais, publiceerde in Duitsland een boekje over zijn uitvinding met een tekening van de constructie, die zwaarder was (of leek) dan gebruikelijk bij de machines in ons land, en sommige onderdelen die hier later van ijzer werden, waren toen nog van hout. Hij noemde haar Laufmaschine, wat “loopmachine” betekent, en in zijn boekje gaf hij een uiteenzetting van de toepassingen ervan. Kort na de publicatie van dat boekje kwam een Duitser met wie ik had kennisgemaakt, de heer Bernhard Seine uit de stad Mannheim, naar Engeland, een jaar of twintig geleden. Hij had het boekje bij zich en reed regelmatig door de straten van Bath op een velocipède met dezelfde constructie als de oorspronkelijke uitvinding. De heer Seine aarzelde niet om met een enorme vaart een paar van de steilste straten in die stad af te rijden over het plaveisel, zonder dat ik ooit gehoord heb dat hem iets is overkomen.

De uitvinding raakte al gauw bekend in Londen, en veel van de aanwezigen hier herinneren zich ongetwijfeld hoe snel deze nieuwigheid ingang vond bij het publiek. Door de gelijkmatigheid en snelheid van de beweging vergeleken met het lopen, waar het zoveel op leek, werden velocipèdes aantrekkelijk voor velen die het onderhoud van een paard lastig en kostbaar vonden, en de snelheid die bereikt kon worden kwam in de buurt van schaatsen. Door het nieuwe en vernuftige vond het idee snel algemeen ingang: op New Road kon je er op mooie avonden heel wat zien rijden, vooral bij Finsbury Square en bovenaan Portland Road, waar je ze per uur kon huren. In verscheidene wijken van de stad werden oefenhallen geopend en verscheidene ervaren rijders verdienden eraan door ze in de voornaamste steden van Engeland te demonstreren.

Ik ken mensen die met hun velocipède op het platteland ritten maakten van twintig, dertig mijl per dag, en heel wat jonge mannen reden gewoonlijk zestig mijl of meer per week. U begrijpt wel hoe bevorderlijk deze lichaamsbeweging was voor de gezondheid van de rijders, die meestal in steden woonden en de hele dag een zittend leven leidden in een kantoor.

De originele velocipède bestond uit twee wielen achter elkaar; de vorken waarin die wielen draaiden waren bevestigd aan een houten balk, waarop het zadel van de rijder was geplaatst, soms met, maar meestal zonder veren, en in dat laatste geval werd de rit over een ruw wegdek schokkerig en gevaarlijk onberekenbaar. Voor zich had de rijder een door de balk ondersteund stootkussen, waarop hij zijn armen kon leggen, waarmee hij de machine kon balanceren; voor dit stootkussen, de “steun” met een technische term, zat de hendel die verbonden was aan het voorwiel, dat je zo naar links of rechts kon sturen.

Bij de originele Laufmaschine van baron von Drais waren de stangen die de as van het achterwiel aan de balk verbonden van hout, en om het voorwiel te ondersteunen zat er behalve een vork een gebogen stuk hout aan de balk, waaronder een soortgelijk stuk hout zat, dat met stangen verbonden was aan de as van het wiel. Die stangen aan het voorwiel waren duidelijk bedoeld om de vork te verstevigen en te zorgen dat die eventuele schokken van het voorwiel kon doorstaan.

Met een zo geconstrueerde velocipède kon de rijder zich op een vlakke weg altijd veel sneller voortbewegen dan een wandelaar. Bij een helling was hij genoodzaakt af te stappen en naast zijn machine te lopen met de hendel in zijn rechterhand en haar in evenwicht te houden door de armsteun aan het eind met zijn linkerhand vast te houden, wat nauwelijks meer inspanning vraagt dan los lopen, omdat de velocipède meer steun geeft dan een wandelstok en het oplopen van de helling aanzienlijk verlicht. Maar bij het afdalen van een helling leverden de vaardigheid van de rijder en de snelheid van de velocipède veel voordeel op. De rijder lichtte zijn voeten van de grond en liet de velocipède de helling afrijden, wat die deed met een snelheid evenredig aan de steilte van de helling. De rijder bewaarde de hele tijd zijn evenwicht zonder met een voet de grond te raken en hoe harder hij reed, hoe gemakkelijker hij zijn evenwicht bewaren kon, want als je een hoepel een helling af laat rollen, weet iedereen dat hij langer overeind blijft naarmate hij sneller gaat; als de snelheid afneemt begint hij te wankelen en als de kracht eruit is wordt de beweging onregelmatig en de hoepel valt om. Als de rijder een zekere snelheid bereikt had, werd het bijzonder moeilijk de machine naar links of rechts te sturen of zelfs maar de grond met een voet te raken zonder direct om te vallen, en dit moeilijke inhouden of stoppen van de op volle snelheid rijdende machine leidde tot veel ongelukken. Als de velocipède tegen een paal of een muur botste, ving het voorwiel de klap op en als de rijder op de botsing voorbereid was, viel hij meestal alleen maar, ook als de vork van het voorwiel of zelfs de balk afbrak. Dit probleem met het remmen of stoppen was een grote tekortkoming van de originele machines, zoals een technisch onderlegde oudere heer me een keer met een treurig gezicht vertelde, nadat hij de overblijfselen van zijn velocipède uit een sloot onderaan een steile helling had gevist. ‘Ach,’ zei de eerbiedwaardige heer met een diepe zucht, ‘had ik maar de een of andere veer bedacht om de wielen af te remmen, dan was ik nu niet in die brandnetels en distels gerold.’

Al was de toen gebruikte velocipède onvolmaakt en in veel opzichten gebrekkig geconstrueerd, zeker op een aantal punten waarop ik vandaag uw aandacht hoop te vestigen, het is misschien toch nuttig om even te kijken naar de mechanische principes van de machine en naar de voordelen die ze oplevert bij een snellere voortbeweging, waar ze onder andere haar bijnaam van “versneller” aan te danken heeft.

Het eerste voordeel van het gebruik van de velocipède is dat er een aanzienlijke last van de benen wordt weggenomen en op wielen overgedragen. Als een menselijk lichaam zonder de benen honderd pond weegt, zoals vaak het geval is, en als de benen die honderd pond in de loop van een dag twintig, dertig mijl moeten ondersteunen en dragen, wordt iemand moe, maar als de honderd pond die het gewicht van het lichaam uitmaken van de benen weggenomen worden en overgedragen op een paar wielen, hoeven de benen ze niet te torsen en kunnen die twintig, dertig mijl met minder moeite afleggen. Dit was waarschijnlijk het voornaamste doel van de uitvinder, baron von Drais, en tot op zekere hoogte kun je dat beschouwen als een heel goed idee.

Er was nog een tweede mechanisch voordeel: de pas van een mens is zelden een yard lang, laat staan meer, maar als hij zich voortbeweegt op een velocipède wordt zijn pas door de voorwaartse beweging op de machine verlengd. Door die beweging kan er, nadat de rechtervoet los van de grond is gekomen, wel zes voet voorbijgaan voor de linkervoet de grond raakt, en terwijl de wandelpas niet meer dan drie voet lang is, wordt de pas van de mens-op-wielen verlengd tot zes voet en het verschil is dus twee staat tot één in het voordeel van de velocipède. Als een mens dus twintig mijl per dag kan lopen, kan hij met dezelfde inspanning tweemaal zoveel afleggen, dus veertig mijl per dag, als iedere pas door het gebruik van een velocipède wordt verdubbeld. Het gebruik van de velocipède levert dus twee mechanische voordelen op: een mens hoeft zijn lichaamsgewicht niet te dragen, dat op wielen wordt geplaatst, en zijn paslengte wordt minstens verdubbeld door de voorwaartse beweging van de rijdende machine. Deze voordelen waren zo duidelijk, dat iedere technisch aangelegde persoon aanvankelijk blij was met het ingenieuze idee en verbaasd dat hij zelf niet zo’n apparaat had uitgevonden. Allen die rijden konden waren het erover eens dat de velocipède het wandeltempo flink had opgevoerd. Al doende ontdekten ze dat iemand met zijn benen veel meer mijl kon afleggen met de velocipède dan zonder.

Verschillende buitenlandse auteurs dachten dat zulke machines effect konden hebben op de dagmarsen van de infanterie, niet alleen door de soldaat in staat te stellen zich sneller en gemakkelijker voort te bewegen, maar ook door zijn wapens, proviand en munitie met minder moeite en ongemak te dragen, en als je bedenkt dat de wapens, proviand en munitie van een infanterist op mars meer dan zestig pond wegen en dat een dagmars twintig tot dertig mijl bedraagt, begrijp je hoe voordelig het is dat gewicht van de schouders van de man te halen en over te laden op twee wielen.

Mijne heren, men vond dat ik me eigenlijk moest verontschuldigen, omdat ik u een onderwerp voorleg dat sommigen te banaal zouden kunnen vinden voor een presentatie voor de leden van dit instituut en dat ze als achterhaald zouden kunnen beschouwen – iets van een voorbije tijd. Met een zekere schroom, mijne heren, vraag ik dan ook uw aandacht voor deze kleine uitvinding, maar omdat ik al twee keer de eer heb gehad hier over wiskundige onderwerpen te mogen spreken en me in uw welwillende aandacht mocht verheugen, vertrouw ik nu op uw toegeeflijkheid. Naar mijn overtuiging is het wijs om dit onderwerp juist tegenover mannen van de praktijk aan te roeren, en ik denk dat velen van u het met me eens zijn dat het verkeerd is om een nieuwe machine terzijde te leggen en te vergeten voor haar principe of theorie behoorlijk onderzocht is en voor die theorie genoeg verbeterd is dankzij de ingenieurskunst. Want heel wat afzonderlijke ideeën van vernuftige mensen worden niet behoorlijk onderzocht en ontwikkeld en als het ware in de knop gebroken om dan jaren te blijven liggen of vergeten te worden voor ze vrucht kunnen dragen en de mensheid van praktisch nut kunnen zijn. Trouwens: niet alles wat banaal lijkt is het ook: toen een jongen een oude heer zag die serieus bezig was met zeepbellen blazen en toekeek hoe ze in de lucht opstegen en knapten, dacht die jongen dat de oude heer niet goed wijs was of kinds. En toch was die oude heer toevallig niemand minder dan Sir Isaac Newton [groot natuurkundige, 1643-1727], die druk bezig was met experimenten op het gebied van licht en kleur en een wetenschappelijke weg insloeg waarop maar weinig filosofen hem sindsdien voorbij hebben kunnen streven. Opmerkelijk genoeg blijft een idee of voorstel in de wetenschap soms lang liggen voor iemand er iets mee doet in het algemeen belang. U weet allemaal dat de stoommachine jarenlang niet anders deed dan water pompen uit de mijnen van Cornwall, tot de heer Watt ontdekte dat ze tot iets beters in staat was. En zo schreef Apollonius van Verga tweeëneenhalve eeuw voor Christus zijn boek over kegelsneden, dat meer dan negentienhonderd jaar vergeten werd en alleen bekend was bij een stuk of wat geleerden, tot Sir Isaac Newton ontdekte dat de planeten zich bewegen in kegelsneden en dat hun banen elliptisch zijn. Daarop nam zijn vriend dr. Halley de moeite het werk van Apollonius uit het Grieks te vertalen en het werd onmiddellijk toegepast op Newtons theorie en gepubliceerd in Oxford. Deze voorbeelden volstaan om te zien dat je een oorspronkelijk ideaal niet uit het oog moet verliezen, want als de uitvinder zelf niet de volle omvang en toepassing ziet, zien de generaties na hem die misschien wel.

Zoals vaak het geval is met opmerkelijke uitvindingen, duurde het echter niet lang of er kwamen protesten tegen velocipèdes. De oude dames zeiden: ‘Wat zien die dingen er gek uit!’ Nu was het heel begrijpelijk dat oude dames dat zeiden, want oude dames kunnen geen velocipèdes rijden en niet delen in het plezier en profiteren van de voordelen ervan. Ze keken naar velocipèdes zoals wilden naar overhemden kijken, naar nutteloze, waardeloze luxe waar verstandige mensen zich niet mee bezighouden. De oude dames konden net zoveel goeds in velocipèdes zien als Hottentotten in overhemden. Maar mensen blijven overhemden dragen, zelfs al zien de Hottentotten en Nieuw-Zeelanders er het nut niet van in. [Dergelijke opmerkingen werden in die tijd niet als discriminerend beschouwd.]

Toch hadden de oude dames niet helemaal ongelijk, want als bezadigde mensen een velocipède een steile helling af zagen ratelen en passeren als een bliksemschicht, steeds sneller, tot de rijder zijn woeste loopbaan eindigde met een dolle, wanhopige duik met zijn kop in de modder van een diepe sloot, stonden respectabele mensen versteld van dat onbehouwen gedrag en schreven het toe aan verstandsverbijstering: een soort tijdelijke gekte veroorzaakt door velocipèdes, terwijl anderen onwillekeurig dachten aan een troep varkens die zich bezeten door de duivel van een rots in zee stortten en verdronken.

Er gebeurden echter andere ongelukken: als er velocipèdes op de trottoirs reden, wat niet mocht, reden ze kinderen in de weg, of de kinderen liepen hen in de weg, en daar schrokken de dienstmeisjes van. Haastige en onvoorzichtige rijders botsten ongelukkig tegen dikke mensen, en alle dikke mannen en oude vrouwen riepen dat velocipèdes te veel plaats innamen op het trottoir, zeker als dat smal was. Tot overmaat van ramp, mijne heren, werd er geroepen dat rijdende velocipèdes gevaarlijk waren, heel gevaarlijk. Maar met nieuwe uitvindingen gebeuren altijd ongelukken, tot de mensen zich bewust worden van de goede en de kwade kanten van de nieuwe ontdekking. U kunt zich voorstellen, mijne heren, wat voor ongelukken er gebeurden toen mensen voor het eerst wilde paarden vingen en op hun rug gingen zitten; u kunt zich voorstellen hoe mensen vielen, hun nek en hun armen en benen braken, voor ze erin slaagden paarden nuttig te maken voor het mensenras. Zelfs nu het paard gedomesticeerd is en vanaf zijn geboorte zorgvuldig afgericht, maakt het soms nog slachtoffers onder de mens, ondanks alle mogelijke voorzorgen. Toch heeft dit kwaad niet geleid tot het afdanken van het paard, want de goede kanten van zijn dienstbaarheid blijken groter te zijn dan de kwade kanten die voortkomen uit zijn gebruik.

Nogmaals, mijne heren: toen de stoommachine werd toegepast op schepen, hoorden we maar al te vaak van barstende ketels, waardoor de passagiers zich verbrandden, gewond raakten of verdronken. Dat kostte veel mensenlevens, en toch werden er manieren gevonden om die ongelukken te voorkomen, en je hoeft alleen maar over de balustrade van London Bridge naar de rivier te kijken om te zien hoezeer de stoom in de scheepvaart gewaardeerd wordt na alle gevaren en doden door de eerste toepassing op schepen.

De beweging van het loopfietsen is wel vergeleken met die van het schaatsen, maar de velocipède is niet zo gevaarlijk als een paar schaatsen. Het gemiddelde tempo van een loopfietser is niet hoger of riskanter dan het gemiddelde tempo van een schaatser. Een schaatser heeft maar twee steunpunten, maar een loopfietser heeft er vier: zijn twee voeten en de twee wielen, en de schaatser loopt het risico te verdrinken in een wak, nog afgezien van de gebruikelijke serieuze valpartijen bij het leren schaatsen.

Sommige slachtoffers kwamen in de openbare ziekenhuizen terecht door onkunde en valpartijen, en ik hoorde dat er op zekere dag in St. George’s Hospital veel patiënten waren die niet met deze machines om konden gaan. Maar als een jonge man die zijn hele leven nog nooit een paard heeft aangeraakt naar Tattersall’s gaat om een trotse viervoeter te huren en de weg opgaat om de heuvel naar Hampstead op te rijden, dan een vlak stuk rijdt en in volle galop van Highgate Hill naar beneden rijdt, komt hij misschien wel heelhuids thuis, maar ik ben bang dat hem iets ernstigs overkomt. Jonge mannen zonder enige ervaring met de velocipède waagden dergelijke gevaarlijke pogingen en als hen dan iets overkwam gaven ze de schuld niet aan zichzelf, maar helemaal aan het hout en ijzer dan hen droeg. En heel terecht: zonder de aantrekkingskracht van die verleidelijke machine waren ze niet thuisgekomen zoals ik soms gezien heb, met een jaspand afgescheurd door het achterwiel van de velocipède, te kijk staand voor alle omstanders, die gewaarschuwd waren om nooit een apparaat te berijden dat zulke grillige streken met mensen uithaalde. Mensen die volkomen veilig waren geweest door in een rustig tempo te beginnen tot de beweging hen vertrouwd was, stapten op en reden zo hard mogelijk over een slechte weg vol losse stenen en leden onder de hevige inspanning.

Het gepeupel liep ook te hoop tegen de oude velocipède en het werd verleid en opgehitst door de grote mannen van die dagen die misschien in behoeftige omstandigheden waren en blij dat ze op de een of andere manier een paar shilling konden ophalen. Ik weet niet, mijne heren, of dat zo was, maar het kon zijn, want ze gaven orders om de velocipèderijders op straat en op de grote weg tegen te houden en ze hun geld afhandig te maken. Dit noemden ze het bestrijden van de velocipède door middel van boetes. De agenten kregen dus de eendrachtige steun van de dikke mannen, de bewakers, de oude vrouwen, de grote mannen, het gepeupel, de ministers en de paarden bij de bestrijding. Wie kon zo’n gesloten front weerstaan? Als ze allemaal samenwerkten? Natuurlijk had de stoommachine zelf nooit tegen zo’n machtige, eendrachtige massa opgekund, die maar één ding wilde en een prachtige eensgezindheid vertoonde, en ze hadden zo’n doorslaand succes, dat een velocipède even zeldzaam is als een zwarte zwaan en dat de jonge mensen die nu opgroeien nauwelijks weten wat het is, zelfs niet van horen zeggen.

Maar als iets heftig bestreden wordt, zijn de mensen geneigd te denken dat het wel eens een paar heel sterke punten zou kunnen hebben die zoveel haat en bitterheid wekken en als het tumult voorbij is en de bestrijding weggeëbd kunnen we weer naar de uitvinding terug. Het kan nu nuttig zijn om na te gaan waarom de velocipède niet voldeed, wat de echte tekortkomingen waren in de constructie en waarom de principes van de verdubbeling van de paslengte en de verlichting van het gewicht van de rijder geen garantie waren voor inburgering van de machine. De factoren die bewegende machines vertragen en stoppen zijn de weerstand van de lucht en de wrijving van de machines op de grond of van de delen onderling. Met deze vertragende factoren hebben alle machinerieën te maken en omdat ze bestaan moet het probleem van het perpetuum mobile onopgelost blijven. Hoe groter de snelheid van onze machines, hoe groter altijd de weerstand die de lucht biedt, en daarom is alles wat we kunnen doen onze kracht vergroten en de wrijving verminderen, en hoe meer winst we behalen op deze beide punten, hoe sneller en gemakkelijker de machine zal bewegen of rijden. Bij de velocipède lijkt de kracht begrensd en er zijn blijkbaar geen middelen om de impuls van de voet van de rijder te vergroten; het enige wat je kunt doen is wrijving wegnemen en nutteloos gewicht verminderen.

De oude velocipède woog in vele gevallen ongeveer veertig pond, sommige grote exemplaren wel vijftig en andere dertig à veertig pond, maar het gemiddelde was misschien een pond of veertig. Van deze veertig pond waren in de rijdende machine tien pond werkzaam in de wielen bij het in stand houden van de voortbeweging en de overige dertig pond waren dood gewicht, dat opgeteld bij de waarschijnlijk honderd pond van het lichaam van de rijder zonder de benen resulteerde in honderddertig pond die voortbewogen moest worden; daarbij kwam dan nog de weerstand door de wrijving van de wielen. Tegenover het dubbele voordeel van de passen van vijf of zes voet en het door wielen gedragen lichaam stond het nadeel van het voortbewegen van een massa van minstens honderddertig pond en de benodigde spierkracht om de weerstand of inertie van deze massa te overwinnen. Nu was een deel van dit gewicht volkomen nutteloos en de wrijving door het gebruik van hout voor de wielen en de as in een naafbus werkte erg remmend, al werd dit nadeel soms verminderd door het gebruik van wrijvingsrollen. [Volgens Hans-Erhard Lessing is dit de vroegste vermelding van lagers bij tweewielers.] Ook de breedte van de velgen was vaak te groot; een kwart inch is genoeg om het gewicht te dragen, en door de breedte te reduceren verminderen we de wrijving van het wiel op de weg en elimineren zo een belemmering van de beweging. Mensen die voortdurend werken aan de constructie van een bepaald soort machines zijn sterk geneigd om andere machines volgens dezelfde principes te construeren, zoveel mogelijk op dezelfde manier, en de andere doeleinden van de nieuwe machine over het hoofd te zien. De mensen die velocipèdes bouwden waren gewoonlijk rijtuigbouwers of wielenmakers, die gewend waren rijtuigen, karren en wagens te bouwen met een draagvermogen van honderden ponden tot vele tonnen, waardoor ze gewoonlijk de wielen van een velocipède, die maar één man kan dragen, sterk genoeg maakten om het twintigvoudige gewicht te kunnen dragen. Stel dat een mens honderdtwintig pond weegt en dat gewicht wordt verdeeld over twee wielen – als ieder wiel dan sterk genoeg gemaakt wordt om zestig pond plus een incidentele overbelasting aan te kunnen, is dat echt genoeg, en we kunnen onze wielen veel groter maken zonder dat ze zwaarder worden, zeker als ze van ijzer zijn met gesoldeerde verbindingen. Nu is een wezenlijk voordeel van een groot wiel dat de wrijving aan de as vermindert naarmate de grootte van het wiel toeneemt. Als een wiel dus twee voet en zes inch in diameter is en twee omwentelingen maakt per 15 5/7 voet, zal dat wiel na een vergroting tot vijf voet diameter nog maar één omwenteling maken op die afstand, en de wrijving in het middelpunt van het grote wiel zal de helft bedragen van de wrijving in het middelpunt van het kleine wiel. Wat dus alleen de wrijving in het middelpunt aangaat, kunnen de krachten die het grote wiel 15 voet 8 inch voortdrijven het kleine wiel maar 7 voet 10 inch laten afleggen. Als je dus alleen naar de wrijving in het middelpunt van de wielen kijkt, kan de kracht die een velocipède met wielen van 30 inch twintig mijl voortdrijft een velocipède met wielen van 60 inch veertig mijl voortdrijven.

Veel mensen zagen aanvankelijk welke voordelen het had om het achterwiel groter te maken en sommigen bouwden inderdaad velocipèdes met grote achterwielen. Maar doordat die wielen op de oude manier van hout gemaakt werden en vooral bij de naaf in het midden heel zwaar, werd het voordeel van het wielformaat meestal tenietgedaan door het extra gewicht en de wrijving in het midden van de as in een naafbus werd nauwelijks minder. De stalen as waarom het wiel van de oude velocipède draaide had dezelfde bouw als een wagenwiel: hij was sterk genoeg en groot genoeg om bijna vijftigmaal het vereiste gewicht te kunnen dragen, want hij was vaak zes inch lang met een diameter van zeker een halve inch. Draaiend in een naafbus had hij een contactoppervlak met de naafbus van vele vierkante inches met als gevolg veel wrijving in het middelpunt van ieder wiel, wat de inspanningen van de rijder voortdurend bemoeilijkte.

Maar door de wielen te vergroten, mijne heren, en de velgen te verzwaren ontplooien we een kracht die in de eerder gebruikte kleine wielen nog maar zwak was. Door de grote diameter en de zware velg gedraagt het wiel zich als wat in andere machines een vliegwiel heet, dat wil zeggen een zwaar wiel, dat alle overtollige kracht opneemt, en als de aandrijvende kracht afneemt, draait dat vliegwiel door en houdt de machine nog enige tijd aan de gang. Vliegwielen worden nu zoveel gebruikt, dat ze niet alleen van wezenlijk belang zijn in stationaire stoommachines, maar dat je ze ook kunt tegenkomen in zaadmolens en andere molens van klein formaat. Door dus de diameter van onze wielen te vergroten en de velg te verzwaren gaan ze zich gedragen als vliegwielen, houden de beweging aan de gang en maken die gelijkmatiger. [Hans-Erhard Lessing: ‘Tegenwoordig is het duidelijk dat de inerte massa in lineaire beweging hier al voor zorgt. We geven de wielen juist zo weinig mogelijk inertie.’] Om te zien wat voor extra voordeel dit oplevert kunnen we eens kijken naar een wiel van vijf voet met een ijzeren velg van een pond per voet. De omtrek van zo’n velg is dus 15 5/7 voet en het gewicht bijna 16 pond. Als het wiel nu draait en het middelpunt gaat vijf mijl per uur, gaat de 16 pond in de velg niet alleen die vijf mijl, maar omdat die ook om het middelpunt draait een langere weg dan dat middelpunt en terwijl dat wiel doorrolt tot het een hele draaiing om zijn as gemaakt heeft, gaat een punt onderaan het wiel eerst naar boven en vervolgens weer naar beneden. Als het een wiel van vijf voet is met dus een omtrek van 15 5/7 voet, en het middelpunt legt 15 5/7 voet af, volgt het punt op de omtrek een curve. Deze curve staat bekend onder de naam cycloïde en is zodanig dat de afstand die het punt op de omtrek aflegt viermaal de diameter van het wiel is oftewel twintig voet. Het bewijs van dit feit, mijne heren, hangt af van een probleem uit de differentiaalrekening, dat misschien niet algemeen begrijpelijk zou zijn als ik er nader op inging. Terwijl het middelpunt dus 15 5/7 voet heeft afgelegd, heeft ieder punt op de omtrek 20 voet afgelegd, anders gezegd: bijna vijf voet tegen de vier voet van het middelpunt.

Evenzo geldt: als het voorwiel een diameter van drie voet heeft, is de omtrek 9 3/7 voet, maar het voorwiel moet sterker zijn dan het achterwiel, omdat het grotere klappen moet opvangen wanneer het per ongeluk tegen een steen of een ander obstakel rijdt, en ook omdat het een groter gewicht moet dragen. Want als het gewicht van de rijder dichter bij het middelpunt van het voorwiel ligt dan bij dat van het achterwiel, draagt het voorwiel naar verhouding meer gewicht. Het voorwiel moet ook het gewicht van het voorste deel van de balk dragen en de druk opvangen die voortkomt uit de afzet van de rijder. Het verzwaren van de velg van het voorwiel heeft nog een direct voordeel: het versterkt het vliegwieleffect en is daardoor meer in verhouding tot de kracht van het andere wiel. Als de velg van het voorwiel dan gemaakt is van ijzer van twee pond per voet, is het gewicht van die velg 18 6/7 oftewel bijna 19 pond, en als het middelpunt vijf mijl aflegt zal die 19 pond door zijn samengestelde beweging een afstand van 6 4/11 mijl hebben afgelegd.

Als de machine dus vijf mijl rijdt, leggen de 16 pond van het grote en de 19 pond van het kleine wiel ieder een afstand van 6 4/11 mijl af en als we hun gezamenlijke gewicht met dit getal vermenigvuldigen geeft de uitkomst van 222 8/11 de kracht weer die de vliegwielen uitoefenen om de machine aan de gang te houden en dit komt overeen met een gewicht van 44 6/11 pond en een snelheid van 5 mijl per uur. Als dus de wrijving in de wielassen en op de weg, gecombineerd met de weerstand van de lucht, niet meer bedraagt dan 44 1/2 pond kan de rijder verwachten dat hij zich met heel weinig inspanning zal voortbewegen.

Maar er zijn grenzen aan dit verzwaren van de velgen, en hoe zwaarder de wielen worden, hoe moeilijker het wordt om een heuvel op te rijden en daarom moet het gewicht van de wielen in verhouding zijn met de kracht en het gewicht van de rijder. Een sterke en zware rijder zal hard rijden als de velg van ieder wiel een gewicht heeft dat in verhouding staat tot zijn spierkracht en gewicht, maar werkelijk sterke mannen moeten zich, als ze niet buitengewoon handig zijn, met hun velocipèdes, nooit buiten een effen en vlakke ondergrond wagen en alleen een matig tempo aanhouden.

Het onderdeel van de oude velocipède dat steun genoemd wordt was niet zo geschikt voor het doel waarvoor het ontworpen was. Bij de machine hier voor u, mijne heren, is een andere vorm gekozen, die de onderarm beter ondersteunt en de zit daardoor steviger en veiliger maakt. Het was meestal het uiteinde van de steun waarmee de rijders voetgangers hinderden als ze op het trottoir reden.

Ik hoef een zo goed geïnformeerd publiek als de leden van dit instituut niet uit te leggen wat er bedoeld wordt met het zwaartepunt van een machine. Maar sommige mensen beseffen misschien niet dat dit punt zo gesitueerd is dat als het gesteund wordt, het hele lichaam gesteund wordt. Bij de oude velocipède lag het zwaartepunt waarschijnlijk ergens tussen de rijder en het voorwiel, en veel lager dan het zwaartepunt van de mens, dat bij de lendenen ligt. Het zou echter wenselijk zijn het zwaartepunt van de machine zo dicht mogelijk bij dat van de rijder te brengen, want als twee lichamen zich in dezelfde richting begeven en het ene drijft het andere aan, moet het aandrijvende lichaam zo gesitueerd worden dat het een maximaal effect heeft. Door de wielen groter te maken brengen we het zwaartepunt omhoog, dichter bij dat van de mens. Het zwaartepunt van de mens heeft immers een vaste hoogte en hoe meer we het zwaartepunt van de machine omhoog brengen, hoe meer de bewegende mens en de machine als één lichaam samen zullen werken.

Een heel belangrijke tekortkoming, die het aanzien van de velocipède bij het publiek aanzienlijk heeft geschaad, was het ontbreken van een inrichting om de beweging af te remmen of te beheersen als de machine in volle vaart een steile helling afreed. [De door velocipèdes van Drais hadden wel degelijk een velgrem op het achterwiel, bediend door een koord aan de armsteun.] Door deze tekortkoming smakte de rijder soms tegen een paal of een muur. Een jonge vriend van mij zei op een dag: ‘Ik had zondagmorgen pech.’ ‘Hoezo?’ vroeg ik. ‘Ik sjeesde een kapperszaak in, net voor kerktijd. Mijn velocipède vliegt in volle vaart de heuvel af… ik kan niet meer stoppen… nog net naar de deur sturen… liever een deur dan een muur… deur springt open en ik knal naar binnen.’ ‘En wat zei de kapper met zijn klanten?’ ‘Niet veel, die had het te druk met scheren, hij zag dat het een ongeluk was, hij hielp me overeind en ik droeg de stukken van de velocipède naar buiten.’

Als de verschillende tekortkomingen die ik heb proberen aan te tonen afdoende verholpen zijn en er een veer is aangebracht om de al te snelle beweging van de wielen af te remmen, zal de velocipède misschien niet zo’n nutteloze uitvinding blijken te zijn als de mensen soms denken, al waren na alle experimenten met de machine en alle weerstand tegen het ding in zijn oude vorm de meeste voorstanders geneigd om toe te geven dat ze niet aan de verwachtingen beantwoordde en dat de voordelen van de oude machine niet opwogen tegen het ongemak. Toen de velocipède twintig jaar geleden verscheen verwachtten de mensen er te veel van. Sommigen dachten zelfs dat ze het paard zou vervangen. En als het land dat voedsel produceert voor paarden die gehouden worden voor plezier en show en niet voor nuttige doeleinden nu gebruikt zou worden om voedsel voor mensen te produceren, zou er misschien minder geklaagd worden dat paarden te eten krijgen, terwijl mensen honger lijden. Maar wat de vaak gemaakte vergelijking tussen de velocipède en het paard betreft: iedereen moet toegeven dat een mens een betere lange-afstandloper is dan een paard, en dat een paard geen duizend uur kan lopen, zoals Captain Barclay en verscheidene anderen gedaan hebben. Als een mens het langer volhoudt dan een paard, zou hij nog verder kunnen komen met een goedgebouwde velocipède op een goede weg. De idee van machines die paarden vervangen berust in feite bijna nergens op. De stoommachine heeft het paard niet vervangen, zelfs niet in Amerika, waar heel wat locomotieven rijden en het is niet waarschijnlijk dat de stoommachine het paard ooit zal vervangen. Een paard heeft zijn eigen werkterrein en mogelijkheden die een machine mist: het kan lopen over stenig, rotsig of zanderig terrein, over hekken en sloten springen en draven over een strand met losse steentjes, wat machines nooit zullen kunnen. Alleen met rijpaarden of koetspaarden kan de velocipède op de een of andere manier concurreren, maar waarschijnlijk nooit met andere soorten paarden, en de velocipède zal vaak heel anders worden gebruikt dan het rijpaard of het koetspaard, want ze kan niet alleen op ieder goed ruiterpad rijden, maar ook op een veldweg en ze kan landstreken doorkruisen waar paarden minder op hun plaats zijn. Want als je de machine in twee delen uit elkaar haalt, wat in een oogwenk gebeurd is, kunnen de twee helften afzonderlijk over ieder hek getild worden om daarna weer snel aan elkaar gezet te worden tot een rijklaar geheel.

Deze machine heeft verschillende voordelen vergeleken met een paard, zeker wat de kosten betreft. Een rijpaard kost misschien veertig pond [volgens de Bank of England Inflation Calculator in 2015: 4.040 pond] en daarna in het ongunstigste geval dertig of veertig pond per jaar aan onderhoud en met de kosten van een stal en een verzorger vaak meer dan tweemaal zoveel. Als het paard dertig jaar leeft, bedragen deze kosten opgeteld bij de aanschafkosten meer dan 1700 pond [2015: 171.683 pond] en zoveel kost een paard dus van begin tot eind. Als dezelfde persoon er die periode in plaats van een paard een velocipède op na had gehouden, hadden de aanschaf en de reparatie hem niet meer dan twintig pond gekost. En aan het eind van die periode, mijne heren, is het paard dood, maar de machine is nog steeds een machine en rijdt na de nodige reparaties nog altijd even goed.

Toch is het gebruik van machines zo verschillend van dat van paarden, dat we kunnen stellen: als de stoommachine paarden niet kan vervangen, kan de velocipède dat nog veel minder, zelfs als die ooit overal gebruikt zou worden. Goede wegen zijn inderdaad van wezenlijk belang voor alle rijmachines en zonder een spoorweg verliest de stoommachine veel van zijn stuwende kracht. Een aantal jaren geleden, toen de velocipède nog veel gebruikt werd, waren de wegen veel ruwer en slechter dan nu. Het systeem om de grote stenen op de wegen in stukken te breken heeft niet alleen voor belemmeringen weggenomen voor grote rijtuigen, maar ook voor velocipèdes, en die grote stenen veroorzaakten rond 1819 in grote delen van Engeland de meeste valpartijen van de velocipèderijders.

Toen de velocipèdes nog populair waren, zo’n achttien, twintig jaar geleden, maakten vele heren uit mijn kennissenkring, met verschillende leeftijden en lichaamsgewichten, er continue gebruik van in het heuvelland rond de stad Bath. Velen reden ronden van twaalf tot veertien mijl en waren voor het avondeten weer thuis, en sommigen verzekerden me dat ze zes of zeven mijl per uur haalden. Het was niet ongebruikelijk om op de oude velocipèdes dertig tot veertig mijl per dag te rijden en toch ging er niemand dood, niemand brak een arm of been of had een dokter nodig en ik heb echt nooit gehoord dat een van hen een ongeluk kreeg dat niet genezen kon worden met azijn en grauw papier.

Daartoe, mijne heren, blijkt de velocipède in staat, maar of dat genoeg is om haar praktisch bruikbaar te maken staat nog te bezien. Steden zijn bepaald ongeschikt voor velocipèdes: het plaveisel is te ruw en de straten zijn te druk om te rijden zonder jezelf of anderen overlast te bezorgen. Geen enkele hoffelijke of welopgevoede rijder loopt graag het risico om over iemands tenen te rijden; het geeft te veel wrijving om het ieder naar de zin te maken. Maar op een stille landweg toont de velocipède haar kwaliteiten, vooral wanneer we een lichte helling van een mijl of twee afrijden, in evenwicht en zonder de grond met een voet te raken, en dat als een pijl uit een boog. Zo lijkt de reis kort en de rust die zo verkregen wordt verlicht de vermoeienis van vele voorgaande mijlen.

De velocipède lijkt het meest geschikt voor de maatschappelijke klasse die misschien het talrijkst en actiefst is: mannen met een goede conditie, voor wie paarden alleen maar lastig zijn, maar die van lichaamsbeweging houden en niet voor inspanning terugschrikken. Die mensen geeft de velocipède de kracht om goedkoop en snel genoeg van de ene plaats naar de andere te rijden. Gaat ze kapot, dan is ze makkelijk te repareren en als ze niet meer nodig is neemt ze weinig plaats in tegen de muur. Bij het gebruik hangt de veiligheid van de rijder af van zijn eigen zorgvuldigheid en vaardigheid en niet zoals bij de ruiter van de stemming van een dier, dat dikwijls slecht afgericht is en vaak schrikachtig of nukkig. Of de machine weer gemeengoed zal worden is moeilijk te voorspellen, maar als ze op die manier beproefd wordt zullen er ongetwijfeld verdere verbeteringen worden voorgesteld. We hoeven ook niet op te kijken van protesten tegen deze machine in het verleden of in de toekomst: zolang er een klasse van schepselen bestaat die door de natuur is bedeeld met het vermogen om een keel op te zetten, moeten die een keel opzetten en zullen die een keel opzetten. Toen de eerste paraplu’s verschenen, zetten die mensen een keel op en toen de stoommachine gemeengoed werd zetten ze zo’n keel op dat het aan de andere kant van de Atlantische Oceaan te horen was en van Noord-Amerika terugkaatste. Maar de paraplu en de stoommachine waren te nuttig en te krachtig om door die luidruchtige kelen overstemd te worden. We hoeven niet verbaasd of verontrust te zijn door het geschreeuw, want we weten waar al dat geschreeuw vandaan komt.

Jammer genoeg, mijne heren, is er in dit instituut geen ruimte om de werking van de machine goed te demonstreren; misschien is pas een rit van twintig, dertig mijl voldoende om het gebruik duidelijk te maken. Dat mag dan zo zijn, maar staat u me toe dit onderwerp af te sluiten met een woord van dank aan u, mijne heren, voor het geduld en de aandacht die u hebt opgebracht voor overwegingen die misschien zo droog en rekenkundig waren dat alleen leden van dit instituut in staat waren erover te oordelen.