Gaznaauto Сайт про автомобили
Фото: www.polaris.com Як відомо, традиція їздити на колесах з гумовими шинами, накачаними повітрям, пішла ще з кінця XIX століття. Шотландець Джон Данлоп обмотав колеса велосипеда надутим садовим шлангом, завдяки чому їздити на ньому стало значно приємніше. Незабаром, отримавши патент, винахідник відкрив свою компанію, яка до сьогоднішнього дня називається його прізвищем — Dunlop. Перший же прокол покришки стався вже 1889 року, коли велосипедист Вільям Г’юм, який використовував шини Данлопа, пробив колесо під час чергових перегонів. І ось уже понад століття люди, які використовують повітряні колеса, страждають від проколів. Але технології на місці не стоять, і, як казав один відомий політик: «Досить це терпіти!» — з’являються шини, що не бояться проколів.
Airless:Resilient
Прийнято вважати, що ідея безповітряних шин належить військовим дослідникам США. Конструкцію розробили для того, щоб американським солдатам не доводилося ризикувати життями, змінюючи пробите колесо в гарячих точках. Сам проект належить американській компанії Resilient Technologies, яка почала роботу над проектом ще на початку 2002 року.
У 2007 ними було розроблено прототип Airless:Resilient NPT (non pneumatic tyre — «непневматична шина»). Випробування прототипу відбулися 2009 року. Покришка була зроблена з вогнетривкої гуми і складалася з каркаса, зробленого у вигляді «бджолиних стільників» і гумового обода з протектором.
Чому саме так? Усе просто — цей форм-фактор дає змогу досягти водночас достатньої жорсткості (колесо може утримувати важкі автомобілі та виконувати свої функції, навіть коли зруйновано до 30% стільників), а водночас і достатньої м’якості, адже «стільники» добре деформуються, амортизуючи нерівності дороги не гірше, ніж наповнена повітрям покришка.
Tweel
Французька компанія Michelin довго працювала над поєднанням у своїх цивільних покришках оптимальних жорсткості та м’якості. Інженери билися над тим, щоб у вертикальному напрямку гума була піддатливою, на догоду комфортній їзді та хорошій амортизації, а в поперечному напрямку шина була максимально жорсткою, щоб не деформуватися від бічних навантажень у поворотах.
Зрештою, американський підрозділ компанії запропонував вихід — відмова від пневматичної покришки. Так з’явилися Tweel (скорочено від tyre — покришка і wheel — колесо). Ця конструкція використовує плоскі гумові спиці спеціального перерізу, що замінили наповнений повітрям об’єм звичайної покришки. Ці спиці нерозбірно з’єднують між собою зовнішній обід із протектором і внутрішній — що закріплюється на маточину.
Гумові спиці колеса поглинають удари краще, ніж накачана повітрям шина, оскільки можуть вільно згинатися по всій висоті, як аркуш паперу. Ну а за рахунок того, що ці спиці мають особливий перетин, під час бічних навантажень колесо не деформується, оскільки спиці згинаються лише в одній площині. Таким чином, бічна жорсткість шини порівнянна з суцільнолитою покришкою, а енергоємність колеса (здатність поглинати удари) тепер залежить не від тиску повітря в колесі, а від жорсткості спиць.
Цим плюси Tweel не обмежуються: наприклад, дослідний зразок від Michelin важив у кілька разів менше, ніж звичайне колесо на металевому диску. Додамо сюди очевидну несприйнятливість до проколів і підвищений термін служби (в цьому доведеться повірити розробникам)… Усе це виглядає дуже заманливо.
Випробувати такі колеса французька компанія вирішила не тільки на автомобілях, а й на інших видах колісних «бричок». Так у випробуваннях взяли участь Audi A4, роботизований інвалідний візок iBot і Segway Centaur. З компанією Michelin уклали контракт у НАСА — колеса їхньої розробки ставитимуть на місяцехід нового покоління. З 2012 року, американський підрозділ французьких «колесників» почав комерційні продажі Tweel для навантажувачів, сільськогосподарської та будівельної техніки.
Ці шини є відкритим типом безповітряних коліс. Звісно, тут є і мінуси: вартість такого колеса дещо більша за звичайне (спасибі маркетологам), обмежена вантажопідйомність, а також неможливість зміни жорсткості. Адже для того, щоб зробити машину м’якшою на стандартних колесах, можна просто знизити тиск повітря в покришці, а відрегулювати жорсткість спиць можна тільки під час виробництва. Але крім відкритого типу безповітряних коліс, існує і закритий тип, про який — нижче.
Runflat
Ці покришки взагалі-то не можна назвати безповітряними, проте вони мають одну дуже важливу перевагу над стандартними колесами. Якщо покришка здувається, то вона не втрачає зчеплення з покриттям і на ній можна продовжити рух до найближчого сервісу. Вся суть такої гуми полягає в максимальному посиленні боковин. Назва Runflat (run — бігти, їхати, flat — плоский) означає їзду на здутому колесі.
Коли здувається звичайна шина, вона утворює плоский млинець, їздити на якому не можна, інакше металевий диск, який всією вагою автомобіля тисне на покришку, просто протре і розірве її. Посилені ж боковини покришок Runflat можуть утримувати автомобіль, тим самим зберігаючи зчеплення з дорогою і запобігаючи знищенню залишку гуми між диском і асфальтом.
Посилення жорсткості боковин досягається різними методами. Тут використовуються додаткові внутрішні ребра жорсткості, виконані у формі півкілець, наприклад у Pirelli. Також використовуються багатошарові боковини, типу Goodyear RunOnFlat. Nokian встановлюють на внутрішню поверхню покришки цілісний еластичний шар. Таким чином, коли колесо спускає, а боковини сильно згинаються, внутрішнє покриття покришки збирається в гармошку на місці вигину, утворюючи пом’якшувальний прошарок між колісним диском і асфальтом. Аналогічні технології є і в інших виробників шин: Dunlop ROF, Continental SSR та інші.
На фото: Шини BMW Run-Flat (ранфлет)
Всі подібні технології дають змогу автомобілю після проколу колеса не втратити керування, а також дістатися до шиномонтажу. Але, на жаль, у такої гуми є безліч недоліків. Наприклад, через підвищену жорсткість гума поводиться як низькопрофільна, збираючи всі нерівності дороги і відправляючи їх навпростець через підвіску в салон. Також через підвищену жорсткість такі покришки значно гучніші. Ще один мінус — це цінник: одна така шина сьогодні коштує близько 15 тисяч лів залежно від виробника, та й не кожен сервіс візьметься ремонтувати таку гуму. Також ці покришки дещо важчі за стандартні, що не може не позначитися на керованості, адже це — «безпружинна маса».
Якщо коротко, то «безпружинною» називається маса всіх деталей автомобіля, що не підтримуються підвіскою над землею, тобто це маса диска, покришки та елементів гальмівної системи, що знаходяться на колесі. Від цієї маси дуже сильно залежить керованість автомобіля.
Коли ви наїжджаєте на купину, колесо штовхає весь автомобіль від низу до верху, і якщо сила цього поштовху не буде компенсована вагою інших елементів автомобіля, то покришки втратять зчеплення з дорогою, аж до повного відриву колеса від асфальту. Також ця маса впливає і на динаміку, адже що важче колесо, то більше зусилля необхідно докласти для його обертання.
Концепти Hankook
Корейська компанія Hankook продемонструвала, щоправда, поки тільки в електронному вигляді, 4 концепти безповітряних шин абсолютно нового покоління. Віднести їх до закритого або відкритого типу не можна — тут реалізовано щось середнє. Боковини присутні, але вони — розрізні.
Концепція шин eMembrane передбачає можливість зміни профілю плями контакту на різних швидкостях. Наприклад, під час руху на малій швидкості внутрішня частина профілю втягується, зменшуючи площу зіткнення покришки і колеса, завдяки чому знижується тертя, а, відповідно, і витрата палива. А ось під час прискорення центр протектора опускається назад, і на асфальт лягає весь профіль, що покращує зчеплення з дорогою, а, відповідно, і керованість.
Tiltread — це колесо, що складається з трьох сегментів. Зовнішній, центральний і внутрішній диски можуть переміщатися відносно один одного, завдяки чому колесо може змінювати вертикальний нахил. Це дає змогу максимально збільшити пляму контакту в повороті.
Колеса Motiv являють собою щось схоже з Tiltread. Їх суть полягає в тому, що вони складаються з безлічі еластичних блоків, які можуть рухатися окремо один від одного, повторюючи рельєф дорожнього покриття. Крім цього, саме колесо розділене на дві частини таким чином, що зовнішня і внутрішня половини можуть також незалежно підніматися і опускатися. Ці колеса розробляються спеціально для всюдиходів і позашляховиків.
І, нарешті, мій улюблений концепт MagTrack — це воістину торжество інженерної думки. Тут колесо в буквальному сенсі ділиться на дві частини: внутрішня маточина і обід із покришкою, а між ними… нічого! Точніше, між ними діє магнітне поле, що утримує вагу автомобіля. Як відомо із законів фізики, магнітне поле може обертатися, і саме в такий спосіб у рух приводиться зовнішній обід, а також і сам автомобіль. Ну а через те, що відсутній жорсткий зв’язок між зовнішнім кільцем і маточиною, ніякі нерівності дороги просто не можуть потрапити на кузов автомобіля. Загалом, це такий собі концепт колеса з магнітною подушкою. Усі чотири концепти безповітряні, тож не бояться проколів, але також усі вони реалізовані поки що виключно на комп’ютері.
