Возвращение спицевого колеса в автомобили: путь без проколов

Началом рождения современной автомобильной шины был момент, упоминаемый в одной древней книге – когда Бог изобрел колесо. По мере своего развития человечество добавляло к созданной творцом совершенной форме обода новые элементы, исходя из качества дорог, интенсивности перевозок, достижений химии и естественных наук. Уже около двухсот лет колеса представляют собой конструкцию из компонентов натуральных и синтетических материалов, накачанную воздухом. А не так давно появился концепт колес без воздуха, на жестком каркасе с пластичными вставками, преображающий динамические свойства автомобиля.

Шаг в историю колеса

Сегодня одним из самых распространенных в эксплуатации типов колес является пневматическая шина – это когда конструкция обода охвачена резиной с закачанным внутрь воздухом.

Пневматическая шина была придумана и запатентована Робертом Томпсоном в 1846 году для увеличения тяговой силы гужевого транспорта, облегчения движения и уменьшения шума повозок.

Представляете, от сотворения первой повозки до 1846 года, тысячи лет колеса тарахтели по всем округам, под царственными особами и совсем обычными пассажирами. Но патент на изобретение воздушной шины не получил технической реализации, продвинутая идея Томпсона осталась в истории в виде патента, подробно изложенной конструкции и проведенных тестов. Пневмошина воплотилась в реальность, когда шотландец Джон Данлоп (неужели знакомое имя) в 1888 году к своему патенту получил право его приоритетного применения, и внедрение пневматических шин перешло в практическую плоскость. Коммерческий интерес и любовь к технике побудили братьев Мишлен установить воздушные шины на обод автомобиля. Применение пневмошины значительно ускорило развитие автомобильной промышленности и сопутствующих областей технического прогресса. Накачанные воздухом резиновые шины до сегодняшнего дня остаются приоритетными для всего колесного транспорта из-за их непревзойденных качеств.

Резину какой ценовой категории покупаете?
до 3000 руб.
16.67%
от 3 000 до 5 000 руб.
33.33%
от 5 000 до 8 000 руб.
16.67%
от 8 000 до 13 000 руб.
22.22%
от 13 000 до 20 000 руб.
11.11%
более 20 000 руб
0%
Проголосовало: 18

В наше время профессионалы автопрома хотят устранить недостатки, сопровождающие  пневматическую конструкцию шины, и внедрить…безвоздушную шину.

Идея создания безвоздушной шины появилась у Минобороны США в ходе решения военных задач, когда цена прокола шины стоит дорого. У NASA появилась потребность в инновациях движения механизмов после прилунения аппаратов на инопланетных грунтах. Первые решения появились у инженеров машиностроения, которые затем переняли и совершенствуют шинные компании.

Похоже, что очередной виток по спирали развития человечества близится к завершению. Многие производители шин проводят испытания безвоздушной шины собственного производства и уже называют даты внедрения. Приятная последовательность в сохранении автомобильных традиций, ведь среди авторов инновационных решений исторические имена Michelin, Bridgestone, Hankook Tire.

Конструкции и сферы применения безвоздушных шин

Несмотря на то, что безвоздушные шины разработаны давно и применяются в эксплуатации специального транспорта, массовый переход автомобилей на колеса без воздуха пока не планируется. В настоящее время наиболее популярны с технической  точки зрения и понятны по экономическим показателям два принципиальных решения:

Закрытая конструкция шины 

В этой концепции роль покрышки выполняет боковая стенка, внутри которой укладывают стекловолокно специального типа. Покрышка укреплена изнутри  ребрами жесткости из композитного материала. К ней монолитно подсоединяется диск, вместе они похожи на бескамерную шину. Концепция, наделяя совершенно иными свойствами колеса, полностью преображает всю систему движения и конфигурацию частей автомобиля.

Открытая конструкция

Решение заключается в сборке камеры из мелких фигурных элементов, наподобие пчелиных сот, изогнутых спиц или другого вида, составляющих цельную оболочку по площади покрышки. К ступице они крепятся гибкими полиуретановыми спицами. Схема расположения элементов  по площади покрышки имеет принципиальное значение для свойств безвоздушного колеса.

Второй тип получил большую популярность – он легче в изготовлении, дешевле, открытый профиль проще в уходе и восстановлении повреждений, которых не миновать работающим шинам.

Производство безвоздушных шин не является массовым, хотя новая концепция шины с 2012 года успешно используется в различных областях работы специального транспорта и механизмов:

  • устанавливаются на сельскохозяйственную технику, погрузчики, автомобили, работающие на грунтовых покрытиях дорог
  • тяжелые строительные механизмы по разработке грунта и выравнивании площадок, экскаваторы на сносе сооружений
  • в тачках и колясках для перевозок грузов с небольшим весом
  • в газонокосилках и тележках для гольфа
  • в инвалидных колясках и сегвеях
  • на велосипедных колесах.
Возвращение спицевого колеса в автомобили: путь без проколов

Безвоздушные колеса пластичны, преодоление препятствий происходит мягко, за счет прочности ребер и амортизации материала, механические повреждения не являются критическими в процессе движения, машина имеет плавный ход, неровности дороги поглощаются сотами с комфортным уровнем шума. Оба варианта преодолели основной недостаток пневматических покрышек – им нипочем проколы, и взорваться им просто нечем.

Преимущества и недостатки безвоздушных шин

Разнообразные сферы применения безвоздушных шин позволяют рассмотреть их эксплуатационные свойства в перспективе дальнейшего продвижения на рынке автомобильных покрышек. А также оценить, чем они превосходят пневматические покрышки и в чем уступают. Безвоздушные шины лучше тем, что у них:

1 – решена проблема проколов

2 – отсутствуют риски взрыва покрышки, так как в ней нет воздуха

3 – отсутствуют металлические диски, поэтому вес шины значительно снижен

4 – колесо не теряет рабочих  качеств даже при 30%  повреждении шины

5 – мягкий ход, неровности обволакиваются пластичными формами колеса

6 – снижен расход топлива из-за уменьшения массы автомобиля

7 – стоимость безвоздушной шины при массовом производстве примерно сравнима с пневматической шиной

8 – простая установка безвоздушных шин на автомобильные оси

9 – быстрая замена колеса, нет перебортовки, накачки

10 – отсутствие запасного колеса увеличивает полезный объем багажника

11 – есть перспектива создания сменных накладок на шины, соответственно условиям и типу дорожного покрытия

Инновационные решения по улучшению воздушных покрышек имеют и обратные стороны. С устранением недостатков пневматики ушли и привычные достоинства, некоторые из них существенно изменяют привычные параметры автомобиля.

К недостаткам шины надо отнести такие:

1 – жесткость конструкции ограничивает адаптацию шины к условиям дороги, устранена регулировка давлением воздуха

2 – в движении создается высокая температура протектора, решения пока нет

3 – из-за высокого уровня шума и вибрации  скорость передвижения ограничена 80 км/ч

4 – небольшая грузоподъемность

Как видим, проблемы обновились и ждут своих решений.

Читайте также: Низкопрофильные шины – ваш новый образ и современная скорость движения

Недостатки новых шин не только влияют на уровень комфорта, их свойства не могут обрабатывать существующие трафики автомобильных перевозок. В борьбу вступают мировые шинные бренды.

Модели, конструкции и результаты испытаний новой шины

В будущее безвоздушных шин производители  смотрят с оптимизмом. Разработанные в 2000-х первые модели получили развитие, проводятся испытания новых концепций колес без воздуха. В разработках принимают участие многие знаменитые бренды, предлагая свои модели.

Michelin

Мишлен были первыми, кто представил в 2005 году свою концепцию безвоздушных шин Tweels. Был использован вариант шины открытого типа. Они совместили шину и диск, вместо воздуха в качестве амортизатора  расположили особые резиновые спицы. Были внедрены главные преимущества резины – поглощение ударных воздействий, механические характеристики спиц подтвердили свою прочность и пластичность в преодолении поперечных нагрузок. Проект оправдал себя – колесо получилось достаточно жестким для движения по дорожному покрытию, с мягким плавным ходом. Шина уверенно держит устойчивость на поворотах и не теряет прочности при боковых нагрузках.

К ходовым качествам Tweels прибавились экономические показатели:

  • устойчивость на разрыв и повреждения протектора
  • новая шина намного легче колеса с креплением к диску
  • легко заменяема
  • срок службы в три раза превышает сроки эксплуатации воздушные.

Шина прошла тестовые испытания на легком специальном транспорте – инвалидной коляске, сегвее. Шины Tweels успешно отработали тест эксплуатации на легковом автомобиле Ауди A4.

Американские военные тестировали конструкцию безвоздушной шины на размытых грунтовых дорогах, по травянистым  полям и джунглям. Проведены испытания  беспрокольной шины Tweels в тропических широтах,  проехали по снежным дорогам и заносам. Конструкция шины оказалась не готовой  к вязкой глинистой грязи, смешанной с остатками травы,  инновационные спицы не справились также со снежной кашей. Зато хорошо показали себя на каменистых грунтах и в песках. Образцы безвоздушной шины производства Michelin установлены на рабочий луноход.

Hankook Tires

Корейский бренд разработал несколько концептов с различными конструктивными особенностями, направленных на повышение безопасности безвоздушной шины и повышение экономичности ее эксплуатации.

В модели eMembrane гибко регулируется ширина шины, в зависимости от скорости. Способность пятна контакта расширяться при повышении скорости и сужаться при снижении способствует безопасности на дороге, улучшает управляемость автомобилем в разных скоростных режимах, снижает трение до необходимого, чем регулирует и  расход топлива.

В модели Tiltread конструкция шины состоит из трех узких ободов, два из которых, внутренний и центральный, способны перемещаться относительно друг друга при выполнении на дороге поворотов, ускорений и тп. Этот концепт повышает безопасность за счет изменения пятна контакта соответственно выполняемому маневру.

Похожая модель Motiv из трех концентричных дисков, которые плавно перемещаются между собой с помощью специальных блоков в полости колеса. Модель разработана для внедорожников, с целью управления пятном контакта в условиях бездорожья.

Концепт MagTrack представляет собой модель магнитной подушки на колесе. Между ступицей и ободом с покрышкой создается магнитное поле, принимающее нагрузку от машины, ступица не контактирует с ободом и покрышкой и поэтому не перенимает от них сопротивление дорожного покрытия.

Наиболее близок к воплощению в продажи второй вариант концепта безвоздушных шин i-Flex. На модели вогнутой шины успешно отработано поглощение ударов от дорожного полотна и одновременной нагрузки автомобиля при помощи сконструированной силовой схемы сцепленных спиц. Производителем  уже проведены испытания в дорожных условиях, разработка продолжается. Размеры нового концепта шины i-Flex 10 дюймов, диаметр 400 мм и ширина 105 мм, компания планирует выпуск с такими колесами малолитражной модели Volkswagen Up.

Bridgestone

Компания работает над концепцией безвоздушной шины открытого типа, в которой заменитель воздуха состоит из сложно расположенной сетки спиц, перенимающих нагрузки сверху и сопротивление дорожного покрытия снизу. На сегодня модель развивает скорость до 64км/ч при небольшой грузоподъемности 150 кг. Шины производятся из материалов, полностью подлежащих вторичной переработке. Применяются на практике  в гольф карах. Пока не решена проблема уборки налипающей в процессе эксплуатации грязи на сетчатую оболочку спиц.

Toyo

Японская Toyo заявила о завершении второго этапа разработки безвоздушных шин Noair, начало которой положено еще в 2016. Получены замечательные результаты: предел прочности на растяжение увеличен на 40%, а прочность возросла на порядок по сравнению с первым концептом со складными спицами. Оба показателя практически сравнялись с пневматической шиной, также достигнут уровень обычных шин в поглощении ударных воздействий от дорожного полотна. Компания уже производит безвоздушные колеса для местного рынка локального транспорта, и разрабатывает модели для автомобильных дорог.

Возвращение спицевого колеса в автомобили: путь без проколов

The SMART Tire 

 Компания является автором велосипедной шины METL, и внедряет эту революционную технологию в проект NASA по луноходам и марсоходам.

Характеристики новых шин отличаются способностью возвращаться к первоначальной форме после деформации от встречи с препятствиями, езде по неровной поверхности. В шине METL (сокращение от Martensite Elasticized Tubular Loading) использован нитинол, что является сплавом с памятью формы на молекулярном уровне. Шины показывают хорошее сцепление с дорогой, не требуют подкачки, так как состоят из системы пружин и невосприимчивы к проколам. Производитель планирует  публичное знакомство с METL в 2023 году.

Заключение

Вопрос уязвимости воздушных шин давно перезрел, в его решении заинтересованы все перевозчики от  новичка до луноходов компании NASA.

 Инженер Джон Данлоп, прилаживая к колесам велосипеда сына резиновый шланг, не мог предположить, что его  изобретение все население планеты 134 года будет накачивать воздухом. А то бы он придумал концепт колеса без воздуха, который его последователи, мировые бренды совершенствуют два десятка лет. Есть ощущение, что решение вот-вот найдется, и автовладельцы с облегчением поставят на полки комплекты для перебортовки. А пока нам всем пожелаем счастливого пути на воздушных шинах!

Крупнейший импортер китайских шин в РФ
Прямые поставки, цены ниже рынка
7 магазинов в 5 городах, доставка

Оцените автора
( Пока оценок нет )
Блог 4 Колеса
Добавить комментарий