Что такое безвоздушные шины, где они используются и какими обладают преимуществами

Эксплуатация автомобиля без колёс является невозможной. Раньше практически все покрышки были камерными. Затем их начали активно вытеснять со своих позиций бескамерные аналоги.

В настоящее время именно на бескамерные шины приходится свыше 80% всего рынка. Камерные также остаются в продаже, но спрос на них постепенно падает. Особенно это касается легковых автомобилей.

Но теперь есть повод поговорить о совершенно ином направлении. Это безвоздушные колёса. Не все до конца представляют, что это такое, откуда они появились и где могут использоваться. С этим следует разобраться.

Что это такое

Во многом само название безвоздушные шины отражает суть этих колёс. Это специальная разработка, направленная на решение главных проблем нынешних покрышек:

• снижение давления внутри колеса;
• быстрый износ;
• деформация диска.

Смысл разработки заключается в том, чтобы отказаться от использования воздуха в шинах для автомобилей. То есть никакие компрессоры, вышедшие из строя золотники и ниппели уже не играют роли.

Но по определённым причинам у этого нововведения пока не получается обрести широкое распространение.

Чтобы лучше познакомиться с безвоздушными шинами, следует совершить небольшой экскурс в историю, посмотреть на конструкцию и область применения этих колёс.

Индекс прочности шины

Изготовители шин присваивают каждому пневматику норму слойности. Эта норма напрямую не относится к количеству слоев в шине, а является индексом прочности шины.

Проволочная намотка делается жесткой с помощью скрепления резиной всей проволоки вместе, создавая крепкое соединение. Бортовая проволока (сердечник борта) также укреплен с помощью обмотки тканевыми полосками до применения основных и наполнительных лент. Основные ленты, изготовленные из резины и располагающиеся под прорезиненными тканевыми наполнительными лентами, обеспечивают большую жесткость и меньшую резкость изменений секции борта. Они также увеличивают зону контакта.

В условиях грубого торможения, нагрев колеса, шины и тормоза может быть достаточным, чтобы вызвать разрыв шины с возможными катастрофическими последствиями для самолета. Для предотвращения внезапного разрыва на некоторых бескамерных колесах устанавливаются термосвидетели. Эти заглушки устанавливаются в барабан колеса с помощью легкоплавкого сплава, который плавится в условиях перегрева и выталкивается повышенным давлением воздуха в пневматике. Это предотвращает чрезмерное повышение давления в пневматике путем контролируемого снижения давления в нем.

Особенностью колес самолета, как и всего, что связано с авиацией, является постоянный контроль технического состояния, поэтому проверка давления в шинах производится каждый раз после приземления и перед вылетом.

Но посадки и взлеты негативно отражаются на состоянии шин, поэтому авиационные колеса в отличие от автомобильных имеют относительно небольшой срок годности, и при малейших подозрениях механиков на наличие дефектов подлежат замене.

Экскурс в историю

Своё начало шины без воздуха берут в Пентагоне, главном военном ведомстве США. Сами понимаете, что о них заговорили с целью внедрения в военную технику. Ведь вероятность прокола колеса потенциально ставит под угрозу военные операции. А поскольку у США большие деньги тратятся на военную промышленность, то не удивительно, что вскоре появились первые проекты и предложения по реализации таких шин.

Впервые шины нового поколения, лишённые воздуха, установили на военные американские машины Humvee. И сразу стало очевидно, что технология работает, и она имеет ряд преимуществ. Но есть и список недостатков.

Уже по традиции военные разработки постепенно перекочевали в гражданское производство.

Насколько это колёса будущего, сказать сложно. Отказ от воздуха потенциально открывает внушительные перспективы. Но о глобальном внедрении технологии говорить рано.

Особенности конструкции

Теперь следует детальнее взглянуть на то, что такое безвоздушная резина и как она устроена.

Фактически это полое колесо, внутри которого находятся в основном резиновые простенки. Они выполняют функции воздуха.

Именно прочные и упругие простенки создают нужный эффект для колеса, для работы которого воздух не нужен. Внутри располагается каркас, который состоит из множества пластин на основе каучука. У пластин предусмотрена структура ячеек. Есть и другие варианты разработки. Здесь используется центральное резиновое основание, и от него в разные стороны распределяются спицы из полиуретана. Преодолевая препятствие, шина деформируется, а затем возвращается в своё начальное состояние.

Используемая на авто специальная безвоздушная шина бывает 2 типов.

1. Закрытая. Внешне ничем не отличается от обычных автомобильных покрышек. Только внутри используется специальное наполнение. В основном это стекловолокно.
2. Открытая. Такая покрышка имеет основу, которая монтируется на ось и растяжной хомут. Последний идёт по верхней части и обладает повышенной устойчивостью к деформациям. Состоит из ячеек или спиц.

Если говорить про легковые автомобили, то для них более рациональным и удобным решением считаются покрышки на основе каучуковых спиц.

Это объясняется тем, что производитель имеет возможность изменить поперечную жёсткость, отталкиваясь от того, в каких условиях планируется использовать машину и при каких нагрузках.

Шины без воздуха – новинка автомобильного рынка

14/04/2016 Разработчики многих именитых компаний по изготовлению шин уже на протяжении нескольких лет пытаются удивлять нововведениями своих клиентов, и это им неплохо удается. Так, совсем недавно мир узнал об уникальных шинах без воздуха. Сегодня это уже не миф, а реальность, и покрышки этого типа обеспечивают автомобилю много преимуществ. Создатели безвоздушных шин совместили в них хорошую управляемость с плавностью маневров. Шины легко переезжают поваленные деревья, пни и другие препятствия. Что же такое шина без воздуха, и чем она необычна? Давайте попробуем разобраться в этом вопросе.
Создателями безвоздушных шин являются специалисты американской компании Resilient Technologies, которая приступила к разработкам еще в 2002 году. Чтобы солдаты не подвергали свою жизнь опасностям в горячих точках из-за пробитого колеса, была изобретена эта уникальная конструкция. Покрышки прошли серьезные испытания и тесты, которые превзошли все ожидания.

Безвоздушная шина состоит из специальной структурной сетки, которая отличается гибкостью и прочностью, что гарантирует безопасность. Два ряда изогнутых спиц из термопластичной резины закреплены к ступице внахлест друг к другу, причем внешние спицы по отношению к внутренним изогнуты в противоположном направлении, что обеспечивает хорошую амортизацию.

Несмотря на простой внешний вид покрышки, ее создатели серьезно потрудились над длительными расчетами, в результате которых шина имеет целостность конструкции, что дает невероятную возможность легко принимать все удары и повреждения.

В 2007 году конструкторы разработали прототип непневматической шины, каркас которой выполнен из огнеупорной резины, имеющий вид «пчелиных сот», и резинового обода с протектором. Это позволило в равной мере достичь дополнительной жесткости, и колесо удерживает тяжелые автомобили, точно выполняя свои функции, даже если разрушено до 30% сот, и мягкости, так как соты могут легко деформироваться, что позволяет чувствовать все изъяны и неровной дороги.

Инженеры известной французской фирмы Michelin долго работали над созданием шины, которая могла бы сочетать в себе оптимальную жесткость и мягкость, причем чтобы вертикально направленная резина была мягкой, податливой, обеспечивала амортизацию и комфорт передвижения, а поперечное направление было жестким и не деформировалось от боковых нагрузок при поворотах.

В конце концов, они решили отказаться от пневматической покрышки, и изобрели конструкцию, состоящую из плоских резиновых спиц со специальным сечением, которая успешно заменяет наполненные воздухом шины. Спицы соединяют между собой протектор, внешний и внутренний обод, который крепится на ступицу. Так появились Tweel, что обозначает покрышка (tyre) и колесо (wheel).

Резиновые спицы лучше реагируют на удары и повреждения, так как имеют свойство свободно гнуться по всей высоте, а за счет свободного сечения спиц во время боковых нагрузок, колесо не подвергается деформации, так как спицы сгибаются только в одной плоскости. Следовательно, боковую жесткость покрышки можно сравнить с цельнолитой шиной, а энергоемкость колеса, которое способно поглощать удары, зависит от жесткости спиц.

Это не единственный плюс Tweel, так как масса опытного образца шины Michelin была в несколько раз меньше обычного колеса на металлическом диске. Сюда можно добавить устойчивость к проколам и повышенный срок эксплуатации.

Испытание колес компания Michelin проводила не только на автомобилях, но и на других колесных конструкциях, таких как роботизированная инвалидная коляска iBot и Segway Centaur. В настоящий момент компания заключила контракт с ведомством НАСА, которое готово применить колеса новой разработки для луноходов.

Область применения

Наверняка безвоздушные покрышки ждёт большой успех и широкое распространение. Но не сейчас. Технология достаточно сырая, имеет множество недостатков, которые требуется устранить, чтобы получить возможность для глобального внедрения таких решений в автомобильную промышленность.

Если говорить о применении безвоздушных шин, то здесь основной акцент пока стоит делать на военной технике. Некоторые машины даже активно эксплуатируются, а не просто являются выставочными образцами.

Что же касается гражданского транспорта, то пока установить на свой автомобиль подобную резину возможности нет.

Можно выделить несколько областей и видов транспорта, на которые безвоздушные покрышки устанавливаются довольно успешно уже сейчас:

• слабонагруженные машины;
• газонокосилки;
• скутеры;
• мопеды;
• гольф-кары;
• экскаваторы;
• погрузчики;
• велосипеды;
• самокаты;
• инвалидные коляски.

Не так плохо для технологии, которая находится на начальном этапе своего развития. Если разработчики будут продолжать работу над безвоздушными шинами, пытаться устранить слабые стороны и увеличить значимость преимуществ, есть все шансы увидеть подобные решения и на обычных легковых автомобилях. Причём речь идёт не о единичных экземплярах, а о массовом внедрении покрышек нового поколения.

Но пока объективно рано говорить о чём-то подобном. Разработка на перспективу. А насколько она себя оправдает и будет реализована – вопрос открытый.

Основные преимущества

Говоря о преимуществах, закономерно колёса без воздуха сравнивают с классическими пневматическими покрышками.

Узнать о преимуществах позволили специальные испытания. Безвоздушки установили на обычные гражданские автомобили типа Audi A4. В ходе испытания сразу удалось заметить, что управляемость машины улучшилась в сравнении с аналогичными заездами, но уже с воздушными колёсами.

Можно выделить несколько главных преимуществ, которые характеризуют сильные стороны таких разработок и потенциально позволяют рассчитывать на постепенное внедрение безвоздушных шин в автомобильную промышленность.

1. Высокий ресурс эксплуатации покрышек. Испытания наглядно показывают, что при сохранении 70% структуры из полиуретана автомобиль будет ехать без особых проблем, сохраняя такую же устойчивость, как при 100% целостности материала.
2. Здесь не нужно контролировать давление. То есть безвоздушные колёса полностью избавляют от такой проблемы как прокол колеса или сдутая шина. Даже при сильных механических воздействия резина лопнуть не может за счёт своей конструкции.
3. Уменьшенный вес. Конструкция также позволяет снизить общую массу покрышек. Это позволяет упростить замену при возникновении такой необходимости.
4. Уменьшение расхода топлива. Из предыдущего преимущества вытекает ещё одна сильная сторона. На безвоздушках машина требует меньше топлива, чем при прохождении такой же дистанции на воздушных покрышках.
5. Отказ от воздуха позволяет упростить и улучшить прохождение неровностей и преодоление серьёзных препятствий. Покрышка просто повторяет форму неровности, а затем быстро восстанавливается после выезда на ровный участок. При этом в салоне минимально ощущаются прохождения таких дорог.
6. Вероятность деформации колёсного диска при выезде на бездорожье сводится практически к нулю, чего не скажешь о классических пневматических колёсах.
7. Длительный срок службы. Для безвоздушных шин используют материалы с повышенными показателями прочности, устойчивости к износу. Стираются они намного медленнее классических колёс.
8. Адекватная стоимость. Производители заявляют о том, что при реализации проектов, направленных на массовое использование, безвоздушные покрышки станут бюджетным решением.

Фактически потребности в замене таких колёс нет. Это позволяет освободить багажный отсек от запасной шины. А даже если безвоздушку потребуется заменить, за счёт своего веса и простоты конструкции на это будет уходить не более 10 минут без каких-либо усилий.

Отдельно стоит отметить один очень интересный проект, над которым уже сейчас ведётся активная работа. Это колёса, позволяющие быстро менять верхний слой. То есть предусмотрена основа автомобильного колеса, и есть съёмный верхний кожух, непосредственно контактирующий с поверхностью. Смысл идеи заключается в том, чтобы при необходимости достать комплект кожухов, надеть их вместо установленных и преодолеть препятствие, для которых этот слой подходит. Производители хотят предложить спортивные кожухи, комплекты для сложного бездорожья, обычные наборы для городской езды и пр.

Но это только одна сторона медали. У безвоздушек есть и обратная.

В чём заключаются недостатки

Учитывая столь внушительный перечень преимуществ, некоторых может удивить тот факт, что безвоздушки не получили широкого распространения. Ведь они настолько хороши и превосходят пневматические аналоги.

На самом деле за широким списком действительно значимых преимуществ скрываются и явные недостатки.

• Скоростной лимит. Чтобы гарантировать комфортное и безопасное движение, на таких покрышках ездить со скоростью более 80 километров в час нельзя.
• Если выйти за пределы установленного лимита, сразу же появляется сильный шум, кузов активно вибрирует и есть вероятность опасного перегрева покрышек.
• Грузоподъёмность. Отказ от воздуха не позволяет на машине перевозить большие грузы. Ту нагрузку, которую без проблем по стандарту могут выдержать пневматические покрышки, безвоздушные шины принять не могут. Это существенно ограничивает эксплуатационные возможности современного автомобиля.
• Нет возможности регулировать жёсткость. На пневматике всё достаточно просто. При необходимости можно накачать колесо или спустить его, используя ниппель и компрессор, либо какой-нибудь ручной насос.
• Чтобы получить мягкие или жёсткие покрышки, в зависимости от условий эксплуатации, требуется покупать разные комплекты безвоздушных шин для своего автомобиля.
• Нельзя поменять лишь одно колесо. При замене придётся менять весь комплект сразу.
• Эта резина непригодна для того, чтобы передвигаться по вязкому бездорожью. Если это твёрдая каменистая местность, это не создаст никаких проблем безвоздушкам. Они с лёгкостью преодолеют препятствия и не лопнут, даже при наезде на острый камень. Но если речь идёт про песок, болото или глубокий снег, машина просто увязнет. Открытые модели наполнятся грязью, что негативно отразится на проходимости.

О безвоздушных колёсах можно говорить пока как об очень перспективной разработке. Её начали активно применять в военной сфере. Но чтобы перенести эти покрышки в гражданский транспорт, предстоит проделать ещё достаточно большой объём работ.

Преимущества существенные и позволяют говорить о том, что у безвоздушек есть все шансы стать популярными и востребованными. Но до тех пор, пока остаются ключевые недостатки, переживать за позиции пневматических шин на рынке не стоит.

Прощай, запаска

Начало положено, но когда же массовое производство? Первые тест-драйвы пройдут на Chevrolet Bolt EV — это быстрый, но все же не спортивный автомобиль.

Новые шины на самом деле немного тяжелее, чем традиционные для спортивных дорожек, 50 фунтов против 51, включая колесо, но «Мишлен» считает, что дефицит легкости можно уменьшить, исключив из комплектации болида плоские шины и домкраты.

Если все пойдет по плану, Michelin и GM ожидают появление новой продукции в продаже для «избранных моделей GM» в ближайшие пять лет, а другие производители последуют за ними. Можно сказать, что дни запасного колеса официально сочтены.

Что прятались внутри паба на рельсах. Ретро-фото из сороковых

Раньше мухи постоянно падали в мою банку газировки: простой хак решил проблему

Режиссер “Джона Уика” приоткрыл завесу тайны 4-х частей “Джона Уика” и “Матрицы”