Колеса без воздуха для машины
Безвоздушные шины Next-поколения, за и против
Все наверное уже наслышаны про разработку новых безвоздушных шин, почти все мировые лидеры уже представили свои прототипы (например hankook, об этом мы писали статью на нашем сайте). Каждый автолюбитель в открытую или втайне мечтает о шине, которая не будет повреждена после наезда на битое стекло, саморез, гвоздь… Ведь не надо будет больше ехать в ближайший шиномонтаж и «золотить» руку местным работникам. Не говорю уже о шинах с технологией Runflat, производители которых, вообще ни в коем случае не рекомендуют какой-либо ремонт после серьезных повреждений. Так давайте же рассмотрим, реально ли в ближайшем будущем появление универсальной шины, какие имеются плюсы и минусы на данном этапе. Поехали!
Немного истории
Как и почти все новые технологии, безвоздушная шина изначально создавалась в военных целях — Пентагон понимал, что бронирование резины не всегда решало все вопросы безопасности. Вскоре был представлен первый прототип и был протестирован на американском Hummer.
В данном образце была использована полая конструкция, в которой функцию воздуха берут на себя резиновые простенки.
Какая конструкция?
На данный момент различают 2 основные конструкции:
-одни наполнены специальным стекловолокном
-вторые компенсируют недостаток воздуха наличием полиуретановых спиц-простенков
В первом случае они чаще всего выполнены закрытыми, чтобы стекловолокно не потерялось по дороге, однако практика показала больше преимуществ как раз открытой системы: меньше материалов, проще изготовление, любые полученные в результате эксплуатации дефекты заметить значительно проще.
Конструкция в итоге кажется очень простой: край шины — растяжной хомут, середина — классическая ступица, к которой прикреплены спицы из полиуретана строго в определенной последовательности. Получившийся «рисунок» у каждого современного производителя свой, каждый из них продемонстрирует свои преимущества и недостатки.
Преимущества и недостатки
Теперь же рассмотрим самое главное, а именно преимущества и недостатки:
1) Безвоздушное колесо способно изменять форму в зависимости от неровностей — ямки и кочки в буквальном смысле «проглатываются».
2) Колесо полностью работоспособно, пока хотя бы 70% её элементов на месте (чего нельзя сказать о пневматической резине).
3) Нет необходимости в проверке давления, а где нет давления — возможности лопнуть тоже нет.
4) Вес безвоздушной шины значительно меньше, чем у классической. Отсутствует необходимость дисков (стальных, литых, кованых и пр.) снижает неподрессоренную массу, что также приводит к положительным эффектам вождения транспортного средства.
3) Нет необходимости возить с собой дополнительный инструмент вроде домкрата, насоса, ключей… (впрочем, последние в любом случае будут полезны)
4) Уменьшение перевозимого веса и, как итог, — снижение расхода топлива!
5) Стоимость безвоздушной шины (когда они полноценно появятся на прилавках) вряд ли будут превышать пневматические аналоги, естественно после первого периода.
6) В перспективе установка безвоздушных шин будет доступна на совершенно любой автомобиль.
7) Перспективная сейчас разработка безвоздушной шины — возможность быстро поменять изношенную (или неподходящую к текущей дорожной ситуации) верхний слой, непосредственно имеющий контакт с дорогой. Надо — установил «гоночный» профиль, закрепил специальными болтами — и вперед. Надо выехать в горы — на ту же полиуретановую основу прицепил высоко-профильную «кожу».
Как мы видим преимуществ масса, но стоит отметить и следующие минусы:
1) К сожалению, пока что безопасный предел скорости — 80 км/ч.
2) Во многих конструкциях проявляется еще излишний шум и нагрев при длительной скоростной эксплуатации
3) Невысокая грузоподъемность подобной шины… Технологию надо дорабатывать.
4) Жесткость конструкции не регулируется. Возможности приспустить давление и поехать по песку и гравию не предусмотрено.
Так что ждём, верим и надеемся!
Пока что нам приходится довольствоваться только воздушными шинами, которые, к слову тоже непрерывно совершенствуются! А вот где их приобретать — выбор каждого. Со своей стороны готов порекомендовать интернет-магазин xkontinent.ru/ — здесь не только самые демократичные цены, огромный выбор и доставка по всей России, но и «вкусные» акции, регулярные розыгрыши смартфонов, CASHBACK и прочее. Сервис на высоте, менеджеры профессионалы своего дела, помогут подобрать вам лучшую шины по вашей потребности!
Ровных дорог Вам, уважаемые автолюбители!
Безвоздушные шины: конструкция, преимущества, недостатки, цены
О новых безвоздушных шинах слышали уже многие автолюбители, а если и не слышали — то точно втайне мечтали. Ведь главный принцип действия обыкновенной автомобильной шины какой? Воздух под давлением «заперт» внутри резинового объема, на который благодарной внешней средой приходят самые разнообразные испытания: острые камни и гвозди, бордюры с выступающими железяками… в конце-концов просто любители проколоть колеса тоже до сих пор не перевелись. Что будет если исключить из уравнения обыкновенных шин (не важно, камерные или бескамерные они у Вас) всё тот же воздух? При меньшем, чем положено, давлении увеличится расход топлива, ухудшится поведение автомобиля на дороге… При полном же отсутствии давления мы просто далеко не уедем. Давайте же посмотрим, как появилась, как развивается и какие последние разработки в отрасли создания шин без воздуха. А если всё это случается в опасное для человека время, то ценой «воздуха» станет как минимум одна жизнь.
Сначала немного истории. Официально первыми о создании системы безвоздушных шин заговорил Пентагон. Разумеется, исключительно в военных целях: не всегда бронирование резины военной техники решало каждодневные опасности и все возможные ситуации. А когда военное руководство не самой бедной страны выделяет средства на ту или идею — мысли находятся. Первые наработки немедленно были использованы на военном транспорте Humvee, где сразу были выявлены как многочисленные преимущества новой технологии, так и немногочисленные её недостатки.
Итак, безвоздушные шины — это полая конструкция, в которой чаще всего функцию воздуха берут на себя резиновые простенки.
По внешнему виду если новые шины выполнены закрытыми (с боковыми стенками), то отличить их от обыкновенных «воздушных» сложно. Дополняя предыдущий абзац: на сегодняшний день существует две основные конструкции таких шин:
Конструкция в итоге кажется очень простой: край шины — растяжной хомут, середина — классическая ступица, к которой прикреплены спицы из полиуретана строго в определенной последовательности. Получившийся «рисунок» у каждого современного производителя свой, каждый из них продемонстрирует свои преимущества и недостатки.
Стоит ли говорить, что простая, но эффективная конструкция, которая навсегда заставит забыть о проколах или несоответствующем давлении быстро переросла рамки военной промышленности и устремилась «на гражданку»? К сожалению, разработки этой отрасли всё еще активно ведутся, более-менее серийные экземпляры пока что получили своё применение на слабо-нагруженных транспортных средствах вроде газонокосилок, скутеров или гольф-каров. В промышленной сфере безвоздушная резина получила применение в экскаваторах и погрузчиках, а в личном транспорте они сейчас кое-где применяются в инвалидных колясках и велосипедах.
Причина такой избирательности простая: несовершенная пока конструкция резины на скоростях более 80 км/ч создает паразитные вибрации, хорошо передающиеся на корпус автомобиля.
Как уже было сказано, у новой конструкции, активно сейчас развиваемой, есть как неоспоримые достоинства, так и не исправленные пока недостатки. Для начала стоит указать на главные преимущества шин без воздуха:
Как видим, преимуществ у новой технологии масса. Ложкой же дегтя стоит отметить следующие пункты:
Первыми «гражданские» безвоздушные шины запатентовали в 2005 году Michelin, назвав своё творение Tweel (шина (tyre) + колесо (wheel)). Используя их на всё той же спецтехнике, скутерах и инвалидных колясках, конструкция всё еще не доработана для высоких скоростей. Конструктивно Tweel представляет собой систему цельных внутренних ступиц, прикрепленных к полуоси. Вокруг них расположены полиуретановые спицы, соединенные в определенной последовательности. Через спицы проходит растяжной хомут, формируя внешний край шины (часть, которая соприкасается с дорогой).
Конкурентом для Michelin стала компания Polaris, продемонстрировав своё видение «шин будущего». Конструктивно они достаточно похожи, но в Polaris внесли одно улучшение: спицы заменили на систему сот наподобие пчелиного улья. Плюс применили собственной разработке другие композиционные материалы. Стали заметны преимущества новинки: получившиеся ячейки в зависимости от скорости движения проявляют разные параметры жесткости: то они жесткие, то они гибкие, а как следствие — лучше поддерживается форма колеса вкупе с хорошим поглощением неровностей.
Безвоздушные шины Bridgestone показали миру свой «рисунок»: теперь в профиле закручивающиеся в обе стороны спицы, благодаря которым шина становится более упругой. В Bridgestone к выбору исходных материалов подошли достаточно «зелено» и предложили создавать новые шины из переработки старой резины. Впрочем, практика показала возможность применения подобной конструкции лишь в гольф-карах: максимальная скорость ограничивается уже даже не 80, а 64 км/ч, а грузоподъемность одного колеса всего 150 кг.
Шины без воздуха I-Flex (Hankook) сделали неожиданный поворот этой отрасли. Корейская фирма создала шины, в которой собственно шина и обод — одно целое. 95% I-Flex — это переработанные материалы. Показали их в первый раз на Франкфурском автошоу 2013 года, выполнены I-Flex были в размере 14″ и имели довольно оригинальный дизайн, который приглянулся посетителям.
Сейчас подобные безвоздушные шины устанавливают на малолитражные модели Volkswagen Up.
Последней новостью маленького мира безвоздушной резины стал выпуск шин Hankook I-Flex пятого поколения, в которых инженерами удалось перевались «80-километровый барьер». По результатам серии испытаний было выявлено, что новый рисунок вместе с новыми перерабатываемыми материалами («зеленые» ликуют) теперь упирается в скоростной предел 130 км/ч. Дополнительным преимуществом новинки стала возможность установки новых Hankook I-Flex-V на стандартный обод.
Пока что безвоздушные шины находятся в стадии доработок и внедрения новых идей, первоначальный рынок сбыта — это США. С другой стороны, в Россию эта технология придет уже значительно более совершенной и доработанной, с уменьшенной стартовой ценой и высоким качеством. Есть смысл подождать.
На рынок РФ выходят новые безвоздушные Шины Мишлен, хотя это целое Колесо!
В интересное время, с точки зрения технологий, живем. Лично я вырос, когда сотовой связи еще не было, да не то что связи, цветные телевизоры и магнитофоны, причем отечественного производства были не в каждой семье, а про импортные технику лучше вообще не вспоминать. На первом курсе института в 1997 году появились доступные трубки, стоимостью под несколько сотен долларов с тарификацией под один доллар и к владельцу мобильника было повышенное внимание. В этом и парадокс, жил-тужил горя не знал, а сейчас если окажешься на день без сотового, то как минимум будут накрывать панические атаки и постоянное похлопывание карманов. Полноценная зависимость или вирус уже проникли на генном уровне, плохо или хорошо – не важно, время и жизнь рассудит.
А с колесом ситуация еще интересней. С одной стороны банальная вещь, на которую и внимания особо не обратишь, а с другой издревле используемой в хозяйстве девайс, который способствовал активному развитию ремёсел. Но это же все банально и логично, если смотреть на динамику развития цивилизаций, но только представьте, что изобретение колеса дало толчок к развитию науки в целом.
В общем культовая вещь тогда и сейчас. Не думаю, что будет особо интересно начинать с самого начала зарождения колеса, возвращаясь на несколько тысячелетий тому назад. Пробежимся по основным датам из недалекого прошлого.
В конце 19 века, обычный английский изобретатель придумал на обод колеса велосипеда примастерить садовый шланг, что в значительной степени отразилось на комфорте и управляемости. Уверен многие знают эту известную фамилию, звали парня Джон Данлоп.
Спустя полвека Мишлен изобрел радиальные шину, в 1946 году, всего лишь спустя год после окончания Второй Мировой войны.
Затем появилась технология ран-флет, которая позволяла продолжать движение после прокола шины. У покрышки усиленная боковина, которая позволяет выдерживать вес автомобиля, даже будучи спущенными. Серийным первенцем стала Mini 1275GT, выпущенная в 1974 году. Здесь опять первыми стали инженеры Данлоп, правда для использования этих покрышек, нужны были специальные колёса.
Не знаю, есть ли смысл вспоминать о том, как отказались от камер в покрышках, революцией это решение конечно не назовешь, но я еще помню, как в 80-х на моем детском велике была покрышка с камерой, которую неоднократно чинил.
В 90-х всех активно стали будоражить вопросы связанные с экологией, шинники и здесь “подсуетились”. Инженеры Мишлен реализовали шины, у которых был низкий коэффициент сопротивления качению, что позволяло сэкономить топливо.
Заранее прошу прощения, что подводка затянулась, но сегодня довелось побывать на революционном мероприятии от Мишлен. Реально инновационный продукт, который можно даже назвать новой степенью развития колеса, причем именно колеса, а не покрышки. На наш рынок выходит первая серийная безвоздушная радиальная шина, аналогов которой нет и которая сразу представляет собой колесо в сборе. Да я не ошибся, теперь сразу после покупки, это колесо готово к установке на транспортное средство, минуя услуги шиномонтажа по монтажу на диск и балансировке. Но обо всем по порядку.
Был организован тест-драйв по условной рабочей площадке, с чем может столкнуться колесо любого погрузчика, особенно в РФ. Было 3 образца: пневматическая, цельнолитая и твил, чтобы все испытать и попробовать ощутить эту разницу на своем универсальном интерфейсе.
Россия вторая страна после США где запускают в продажу Твил. Колеса работают следующим образом, когда испытывают нагрузку сверху. Поскольку есть полугибкий обод, который сгибается и получается эффект натяжения. Он равномерно распределяет нагрузку по своим полимерным спицами.
Смотреть как французские сотрудники носятся по площадке, демонстрирую минусы соперников было конечно интересно, но ведь все хотелось прочувствовать самому.
Вход в погрузчик простой и удобный, место оператора достаточно комфортное, так что видимо старания профсоюзов не прошли даром и рабочий полноценный член общества, по крайней мере в цивилизованных странах)
Мини погрузчик управляется элементарно, джойстики как в компьютерной игре, и педаль газа, которой можно и не пользоваться, при касании левого джойстика она двигается в выбранном направлении, при отпускании сразу останавливается. Остальное как в машине: большое зеркало заднего вида, ручник и ремень безопасности, который пока не закроешь, то погрузчик не поедет. Сидеть удобно, обзор прекрасный, с учётом того что машина легко сможет работать в ограниченных пространствах.
Посмотрите, легко со всем справляются!
Неудивительно, но погрузчик на твил рулится и управляется комфортнее всего. Цельнолитая шина прошлый век, при прохождении неровностей кабину трясет, что негативно сказывается на труде оператора.
Пневматическая шина лучше, но не существенно, помимо нагрузки на водителя/оператора, часто теряется часть груза, что опять приводит к потере времени. Развороты на месте даются легко не всем, а это необходимость.
Главное преимущество Tweel восстанавливаемый протектор, колесо можно отдать на восстановление, неограниченное количество раз, пока цел обод и спицы. Опыт американских коллег за 10 лет использования показывает 4-5 циклов восстановления протектора. Первоначальная стоимость будет несколько выше чем похожие колеса на рынке, но зато стоимость эксплуатации ниже.
Основные преимущества:
— срок службы в 2-3 больше чем аналоги и это без восстановления
— нет необходимости в обслуживании, поддерживать давление и балансировать
— простота в эксплуатации, цельный, монолитный, законченный дизайн
— увеличивается время безотказной работы, повредить её в специально подготовленных условиях работы достаточно сложно
— существенный комфорт и безопасность для оператора
— 9 миллионов циклов работы колеса
— снижает усталость и риск возникновения профессиональный травм у оператора в будущем
Но есть и нюансы, пока эта технология официально доступна только для спецтехники и есть определенные правила безопасности:
— нужно быть аккуратным оператором и избегать острых бордюров, кусков арматуры, обрезков железа, в целом всего, что может повредить полиуретановые спицы, которые тоже восстанавливаются.
— ограниченная скорость, на шинах маркировка – NHS (not high speed). Хотя максимальная рекомендуемая скорость для мини погрузчиков 15-17 км/ч, что достаточно не мало, учитывая их функциональные и грузовые возможности.
За 2017 год уже продано 50.000 колёс, при возможных мощностях около 80.000. В среднем стоимость колеса около 900 долларов в США и стоимость восстановления порядка 400-500 долларов. Цена вопроса радиального колеса в среднем дороже в 1.5 обычной диагональной шины. Цельнолитая шина в сборе в РФ сейчас стоит те-же 900 долларов, так что они примерно сопоставимы по цене, только Tweel уже полноценное колесо с ободом, спицами и протектором.
Tweel большое комплексное решение, и компания Michelin начинает с мини погрузчиков и видит в этом направлении большие перспективы, начиная от сельского хозяйства и военных и заканчивая легковым автомобилями и даже самолётами.
В интересно время живем товарищи)
Да и задницу со спиной не обманешь, твил идеально справляется и не теряет груз)
Продолжение следует!
Кстати может есть фанат видеороликов и есть желание попробовать снимать интересный контент про автомобили?
Вэлкам в личку! Оборудование есть)
Безвоздушные шины: перспективный курьез
Общий облик автомобильного колеса с центральным диском и шиной, заполненной воздухом, сформировался достаточно давно и подтвердил свою эффективность. Однако регулярно предпринимаются попытки кардинальной перестройки такой конструкции с целью повышения ее технических или экономических характеристик. Определенной популярностью в этом контексте пользуется т.н. безвоздушная шина с упругими элементами и без сжатого газа..
Долгая история
Первые варианты безвоздушных шин появились едва ли не в начале прошлого века. Зачастую поводом к появлению таких проектов становился дефицит материалов. Конструкторы пытались заменить труднодоступную и недешевую резину более выгодным деревом или металлом. К настоящему времени проблема дефицита была решена, и новые проекты связаны только с желанием повысить характеристики ходовой части.
Ранние проекты безвоздушных шин чаще всего предлагали металлический диск и внешний обод с протектором, соединенные набором пружин разных форм и конфигураций. В разное время использовались цилиндрические или листовые пружины. Такие конструкции в целом решали поставленные задачи, но получались слишком сложными и неудобными в эксплуатации. Как следствие, они не шли в крупную серию и не получали широкого распространения.
Относительный успех пришел к безвоздушным шинам только с развитием космических программ. Оказалось, что планетоходы по типу советского «Лунохода» или американского LRV следует оснащать колесами без камер и воздуха. Так, изделие LRV из состава системы Apollo получило упругую шину из металлической сетки с приклепанным протектором. Такая конструкция была легкой, гасила удары, не требовала обслуживания и отличалась высокой живучестью.
Часть конструкций безвоздушных шин на тех или иных этапах привлекла внимание военных и даже дошла до полигонных испытаний. В последние годы вновь наблюдается интерес к таким разработкам, причем речь идет не только о проектах для армий. Ведущие производители шин рассматривают безвоздушную конструкцию в качестве реальной альтернативы традиционным колесам.
Впрочем, до сих пор ни один из известных образцов не дошел до массового производства и эксплуатации в военной или гражданской сфере. Революции в области ходовых частей мешают объективные факторы.
Современные образцы
Рассмотрим некоторые современные конструкции безвоздушных шин, созданные в последние десятилетия. Так, в прошлом широкую известность получил проект Airless:Resilient NPT компании Resilient Technologies. Он разрабатывался с 2002 г. и дошел до испытаний в конце десятилетия. Используя современные полимерные материалы, недоступные в далеком прошлом, американские инженеры смогли создать весьма интересную конструкцию.
Шина Airless:Resilient NPT является единой конструкцией, включающей центральный диск для монтажа, внешний обод с протектором и особый каркас между ними. Последний выполнен в виде решетчатой структуры из неправильных шестиугольников и трапеций. Вес автомобиля распределяется между относительно жестким ободом и решеткой. При этом упругость конструкции позволяет гасить удары.
В ходе испытаний удалось показать, что шина Airless:Resilient NPT по амортизации сопоставима с традиционной пневматической. Она не боится проколов и может использоваться при повреждении 30% элементов каркаса. Также был получен небольшой выигрыш в массе. Тем не менее, изделие было достаточно сложным в изготовлении, требовало особых материалов и имело ряд других недостатков. Вследствие этого шины от Resilient Technologies до сих пор не попали в армию.
В 2005 г. компания Michelin представила концепт шины Tweel (Tire + Wheel). В этой конструкции центральный диск и внешний обод соединяются при помощи V-образных «спиц», проходящих по всей ширине шины. Разработчик говорил о сокращении массы в сравнении с традиционными изделиями, увеличении ресурса и т.д.
После испытаний и доводки шина Tweel получила развитие. Появились модификации этого изделия под технику разных классов. В 2012 г. начались поставки таких шин, предназначенных для строительной и сельскохозяйственной техники. В дальнейшем появились новые модели такой продукции с иной конфигурацией упругих элементов.
Свой вариант безвоздушной шины имеет и компания Bridgestone. Она предлагает соединять диск и обод изогнутыми «спицами», расположенными крест-накрест. Такая амортизация позволила повысить упругость при сохранении прочих характеристик. Однако готовые образцы имели ограниченную грузоподъемность, уменьшавшую сферы применения.
Известны и другие варианты безвоздушных шин разного рода, дошедшие до испытаний или даже до производства. Поиск новых решений продолжается. Конструкторы пробуют разные материалы, конфигурации упругих элементов и т.д. Впрочем, имеют место лишь ограниченные успехи.
Плюсы и минусы
Безвоздушная шина с интегрированными упругими элементами имеет несколько важных преимуществ перед традиционным пневматическим колесом. Именно они обуславливают повышенный интерес к таким конструкциям, наблюдаемый до сих пор.
Главный плюс – повышенная живучесть. Безвоздушная шина не имеет воздушной камеры и не боится проколов. Ей также не страшны боковые удары. В зависимости от архитектуры, сохраняется работоспособность даже при серьезных повреждениях несущей структуры. Отсутствует необходимость в подкачке и отслеживании давления, что упрощает эксплуатацию. Имеется возможность отказа от крупного и относительно тяжелого диска колеса. В итоге колесо в сборе получается легче, что сокращает неподрессоренную массу.
Однако имеется ряд проблем, из-за которых подобные шины не получают распространения. В первую очередь, это повышенная требовательность к материалам. Требуется резина или полимер с достаточной упругостью, высокой жесткостью и прочностью к нагрузкам разного рода. Также имеются высокие требования по поглощению механической энергии и ее преобразованию в тепловую с последующим рассеиванием.
Все это усложняет и удорожает производство. Кроме того, большинство шин имеют ограничение по скорости движения – обычно не более 70-80 км/ч. Дальнейший разгон увеличивает механические нагрузки, а также приводит к неприемлемому перегреву.
В отличие от пневматических шин, безвоздушные имеют постоянную жесткость, и для ее изменения необходимо менять колеса. При этом на жесткости и других характеристиках может негативно сказаться попадание грязи внутрь конструкции через открытые боковины. Пневматические конструкции с этих точек зрения гораздо выгоднее.
В итоге безвоздушные шины пока находят применение в основном в сфере легкой техники с ограниченными скоростями движения и нагрузками. Их ставят на гольф-кары, некоторые багги, компактную строительную технику и т.д. Также налажено производство шин для велосипедов, самокатов и др. легких изделий. Обеспечение более крупных образцов пока под вопросом.
Перспективный курьез
Специфическое сочетание технических, эксплуатационных и экономических характеристик, а также ряд существенных ограничений пока не позволяют безвоздушным шинам выйти на широкий рынок и составить серьезную конкуренцию традиционным конструкциям. В итоге рынок шин не меняется – хотя разные фирмы регулярно представляют различные «перспективные» изделия.
Однако нельзя не отметить, что отдельные изделия оригинальной конструкции все же вышли на рынок и даже нашли своих покупателей. Успехи наблюдаются в нескольких достаточно узких нишах, тогда как завоевание основных секторов рынка оказывается невозможным. Объективные предпосылки к изменению такой ситуации отсутствуют.
Таким образом, разнообразные варианты безвоздушных шин с интегрированными элементами упругости в целом сохраняют статус курьезного решения важной технической проблемы – без особых перспектив в контексте реального применения.
С другой стороны, подобные проекты могут иметь положительные результаты, не связанные с непосредственным использованием готовой продукции. Разработкой таких шин сейчас занимаются признанные лидеры отрасли, обладающие хорошей научно-технической базой. В ходе проработки безвоздушных шин могут создаваться новые материалы, технологии и конструкции. А они могут найти применение при развитии и совершенствовании традиционных шин, имеющих реальные практические и коммерческие перспективы.