Журнал «Вокруг Света» №02 за 2009 год

На резиновом ходу

В минувшем октябре 2008 года напротив Королевской Академии искусств в Лондоне припарковался необычный Hummer H3. Сам по себе он практически не отличался от серийного, но вот колеса… Вместо литых алюминиевых дисков на нем стояли деревянные обода, совсем как на фургонах переселенцев из вестернов. А вместо шин — резиновая лента, да и та, наверное, была сделана для того, чтобы чуть меньше грохотать по брусчатке. Скульптор Мэтью Хэриссон создал эту передвижную скульптуру к 5-й выставке Zoo Art Fair. Разумеется, он даже не думал соединять с раритетными колесами двигатель (если там, конечно, вообще есть двигатель под капотом). Колеса полуторавековой давности и современный мотор технологически не сочетаемы, так что это «произведение искусства» можно лишь «возить за веревочку».

Из истории

Как ни странно, но пневматическая шина старше автомобиля. В 1846 году английский инженер-путеец Роберт Томсон получил патент на «воздушное колесо», состоявшее из камеры и покрышки. Резины тогда еще не было, поэтому камеру Томсон предложил сшить из парусины, пропитанной каучуком или гуттаперчей, а саму шину склепать из кусков грубой кожи, герметичность ей была не нужна. Томсону удалось даже продать некоторое количество своих колес, но товар, сильно опередивший свое время, не принес инженеру ни богатства, ни известности.

Настоящая резиновая шина появилась примерно 40 лет спустя. Говорят, что своим вторым рождением она обязана жалобам сына шотландского ветеринара Джона Данлопа на нестерпимую тряску при езде на велосипеде. Якобы доктор использовал куски резинового шланга, замкнув их в кольцо, заполняя его сначала водой, а потом и воздухом. Как бы ни было на самом деле, но патент № 10607 от 23 июля 1888 года на «пневматический обруч» закрепил его приоритет, а велогонки 1889 года стали триумфом Данлопа: велосипед с шинами уверенно обошел всех соперников!

До появления шин для автомобилей оставалось совсем немного: уже в 1895 году французы Андре и Эдуард Мишлены совершили первый в мире автопробег на «пневматиках» из Парижа в Бордо. А в 1903 году инженерами компании Goodyear были изобретены бескамерные шины (хотя в серию они пошли лишь через полвека!). В 1923-м стараниями компании Continental появился тканевый корд, а радиальным он стал благодаря разработчикам Michelin в 50-х годах прошлого века. И, кстати, возвращаясь к английскому скульптору: не он один вдохновился колесами — Эдуард Мишлен в свое время окончил парижскую Школу изящных искусств, правда, по классу живописи…

1. Система PAX, придуманная специалистами Michelin, не дает опустевшей покрышке продавиться до конца благодаря опорному кольцу

2. Если кризис не поставит крест на этой разработке Kumho, то уже скоро могут уйти в прошлое подшипники ступиц, механические приводы колес и деление шин на зимние и летние виды

3. Более распространенная конструкция безопасных (в смысле проколов) шин RunFlat имеет утолщенные жесткие боковины, способные некоторое время выдерживать серьезную нагрузку

Стальная спираль диалектики

Давайте теперь перенесемся из начала XX века в день послезавтрашний. Вы удивитесь, но здесь больше нет пневматических шин! Ведь еще в 2005 году в Детройте Michelin произвел фурор парой изобретений. Первое — Tweel — представляет собой ажурное колесо на Audi A4 с литым резиновым протектором, обеспечивающим необходимое сцепление с дорогой. Под ним — упругие и сильно деформируемые спицы, составляющие ноу-хау технологии. На испытаниях Tweel уже сэкономил 5% топлива (за счет меньшего внутреннего трения) и показал впятеро (!) более высокую боковую жесткость, что привело к необычайно острому отклику автомобиля при рулении.

Вторая новинка — Airless — монтируется на традиционно жесткий обод вместо резиновой шины и состоит из упругой стальной спирали (почти как радиальный корд), которая не боится не только гвоздей, но и поломки нескольких витков. Если, как обещают разработчики, такие колеса «войдут в моду» к 2015 году, придется, пожалуй, «выпустить воздух» из Бибендума — надувного человечка, олицетворяющего Michelin, заменив его резиновые кольца стальными пружинками.

Так что, шинам конец? Не все так единодушны в прогнозах. Вот, к примеру, над каким проектом работает корейская Kumho: шина и колесо останутся, считают там, но кардинально изменятся. Протектор предлагается изготавливать из так называемого электроактивного полимера EAP, который в зависимости от дорожных условий и под воздействием подводимого напряжения меняет свои свойства. Получится действительно универсальная шина для лета и зимы, дождя и сухой погоды!

Еще интереснее предложенное фирмой Maglev крепление колеса к ступице. Вместо болтов или гаек — магнитная подвеска обода с набором мощных постоянных магнитов, расположенных напротив такого же набора соленоидов, закрепленных на ступице. Колесо будет вращаться с воздушным зазором безо всякого трения за счет бегущего электромагнитного поля. Такие вот подвеска и мотор в одном колесе!

С небес на землю

А теперь возвращаемся обратно — из послезавтра в день сегодняшний. На повестке дня со всей остротой стоит поиск путей разрешения извечного противоречия между различными качествами шин. Сделать покрышку одновременно экономичной и хорошо держащей дорогу, отлично тормозящей и бесшумной, пригодной для сухого и залитого водой асфальта — необычайно сложная задача. По отдельности все проблемы давно решены, а вот вместе…

Впрочем, и на этом пути есть успехи. Например, новая шина Michelin Energy Saver и служит дольше, и тормозит лучше, и сокращает расход топлива на 0,2 л/100 км. Последний показатель пересчитывается в снижение выбросов CO sub 2 /sub в среднем на 4 г/км, что сегодня — лучшая рекомендация для автопроизводителей в связи с утвержденными нормативами ЕС на эти самые выбросы. На самом деле в такой экономичности нет ничего удивительного, вы и сами можете достичь ее, если подкачаете ваши колеса на лишние пару-тройку десятых атмосферы. Результат вскоре покажет табло бортового компьютера. Вот только ездить на перекачанных шинах придется очень осторожно: тормозной путь заметно подрастет. А испытания Michelin Energy Saver дали водителю, напротив, запас в дополнительные 3 метра при остановке со скорости 80 км/ч!

Водителю легкового автомобиля сэкономленные деньги просто приятны, но для фирм-перевозчиков это серьезный аргумент в конкурентной борьбе: сегодня до 27% их затрат приходится на топливо, это примерно равно фонду зарплаты водителей. Тут новые шины Michelin X Energy™ SaverGreen придутся как нельзя кстати с возможной годовой экономией около тонны солярки на грузовик. Конечно, подобные работы ведут и другие шинные гранды. Например, в прошлом году Goodyear показал свои разработки, названные AirMax, FuelMax и Kmax. Первые предназначены для передних колес и позволяют увеличить пробег до замены на 65 000 километров, тормозной путь — на 3% и немного сэкономить на топливе. Остальные две ставят сзади, но и они тоже вносят свой вклад в бюджет фирмы-перевозчика.

«Колесу будущего» Tweel исполнилось уже три года, но это не возраст для тщательной доводки столь серьезных инноваций

«Подкожный» чип

Любопытное новшество предложил Continental: подсмотрев, как нынче вживляют электронные чипы в обложки паспортов и под кожу домашних животных, разработчики предложили «завулканизировать» такой датчик во внутренний слой шины. Но это не просто идентификатор, но и датчик давления воздуха и температуры покрышки. Масса устройства вместе с литиевой батарейкой, служащей целых пять лет, всего 7 граммов, так что дисбаланса чип не внесет. Зато теперь колесо сообщит по радиоканалу бортовому компьютеру все данные о шине: тип, размерность, рекомендованное давление, максимальную скорость, допустимую нагрузку, дату изготовления... А заодно и реальные параметры: температуру, давление и даже нагрузку. По этим данным компьютер сможет даже выявить неожиданно переместившийся в фуре груз. Ограничит в повороте скорость груженого автомобиля. Отрегулирует фары, изменит настройку амортизаторов. Эксперименты показали: ABS, учитывающая тип и состояние шин, сокращает тормозной путь на целый метр!

И маленький бонус производителю: можно сделать так, что на других, неоригинальных шинах автомобиль просто откажется ехать. Так, некоторые принтеры не «принимают» чужие чернила. Хотя владельцы машин вряд ли будут в восторге от этого нововведения.

Кому не страшны гвозди?

До недавнего времени существовали два принципиальных решения снизить вероятность аварии при проколе шины, придуманных специалистами Michelin (но используемых не только этой фирмой). Одно из них, названное PAX System, появилось лет десять назад. Суть идеи — в специальном легкосплавном опорном кольце, расположенном на ободе внутри шины. При проколе шина ложится внутренней стороной на это кольцо, которое и принимает на себя нагрузку. А специальная форма закраин предохраняет колесо от разбортовки.

Вторая конструкция RunFlat выдерживает около 200 километров пробега с ограниченной скоростью благодаря особо жестким утолщенным боковинам, не дающим покрышке сплющиться. Для таких шин пришлось найти особые резиновые смеси, изменить форму обода. И хотя с ними прокол действительно не страшен, эти шины менее комфортны на ходу, сильнее передают шум и вибрации от мелких неровностей дорожного покрытия.

А вот последняя новинка от Goodyear, названная Duraseal, устроена по-другому: под протектором расположен слой гелеобразной желтой резины. В случае прокола диаметром до 6 миллиметров воздух выдавливает гель в отверстие, закупоривая его. Испытания показали работоспособность шины после 51 прокола — и никаких ограничений на дальность и скорость последующего пробега.

Самые специальные

Вам приходилось видеть, каково водителю тяжелого грузовика менять колесо? Тут впору быть штангистом, но в случае карьерного Caterpillar 797 B никакие мускулы не помогут. Его шина Michelin 59/80R63 XDR — самая большая в мире и весит… 5300 килограммов при диаметре в 4,03 метра! На ее изготовление уходит 890 килограммов стального корда, а резины хватило бы на 600 легковых покрышек. Для таких шин главный показатель — ходимость. Именно потому, что заменить колесо не поможет никакой домкрат, тут нужен мощный кран.

Еще одна специальная область — шины для сельскохозяйственных тракторов. Тут нужно одновременно максимально снизить давление на мягкий грунт и обеспечить высокое тяговое усилие. Первое достигается подбором термостабильной резиновой смеси, выдерживающей перегрев при деформации, вызванной весьма низким — порядка 1 атмосферы — давлением воздуха. А тягу обеспечивают развитые грунтозацепы, которые проектируют с учетом их самоочистки от влажной грязи.

Исчерпать шинную тему в рамках всего одной статьи нам не удастся. Ведь на резиновом ходу нынче и гоночные болиды, и самолеты, где к покрышкам свои специфические и интересные требования. Так что закончить наш шинный обзор правильнее было бы многоточием…

Алексей Воробьев-Обухов