Почему вообще эта тема оказалась так живуча? С одной стороны, «любому адекватному человеку очевидно», что это развод – пошутили и забыли. Но с другой стороны есть автоспорт. Где машину строят десятки инженеров, которые знают о физике всё. И где «накачивают колёса азотом».
Человек здорово изложил суть. Помнит даже законы Шарля и Гей-Люссака. И делает вывод: «В "Формуле-1" закачивают азот в шины ТОЛЬКО! для пожаро-безопасности. Чистый азот, при повреждении колеса, выходя из шины, действительно не способствует горению» . Это утверждение неверно.
Теперь к сути. В автоспорте действительно накачивают колёса азотом. Расскажу, почему.
Во-первых, это не всегда азот, это может быть смесь подобных газов либо просто осушенный воздух. Конкретно в Формуле-1 сейчас запрещено регламентом качать чем-то, кроме воздуха, поэтому качают воздухом – ключевое слово – осушенным. (Кстати, как видите, опасность пожаров:) не помешала внести этот пункт в регламент.)
Простой поиск гуглом находит нам интервью Пола Хембри, руководителя Пирелли Моторспорт, с ответом на этот вопрос.
- Какой газ вы используете для накачивания шин?
- Раньше разрешалось использование специальных газов, но сейчас это запрещено и мы накачиваем шины сухим воздухом – влага удаляется, чтобы обеспечить необходимую стабильность.
Но по ссылке выше мы читаем:
Утверждение 1. Повышение стабильности давления в шине.
– Это утверждение противоречит законам физики, а именно закону Шарля (давление газа в постоянном объеме прямо пропорционально температуре) и закону Гей-Люссака (коэффициент объемного расширения всех газов одинаков), которые мы проходили в 9 классе общеобразовательной школы.
Неужели глава Пирелли Моторспорт не был в девятом классе? Пол Хембри, Шарль с Гей-Люссаком и уважаемый двайвовчанин - предлагаю вам прямо сейчас сделать ставку, кто из них «чего-то не догоняет». :)
На самом деле всё просто. Суть проблемы - в содержащейся в газе влаге.
Действительно, «давление газа в постоянном объеме прямо пропорционально температуре» (сам закон Шарля звучит как P(давление газа)/T(температура)=const и верен для идеального газа, которым с очень большой степенью точности является и воздух с азотом в шине). То есть, в данном случае, чем выше температура внутри покрышки, тем выше давление. Поэтому когда машина начинает ехать и у неё начинают нагреваться колёса – давление в покрышках растёт. Две-четыре десятых атмосферы даже уже разогретая перед стартом шина набирает легко. Азот совершенно не является исключением из этого закона - даже если вы накачаете колеса азотом, шина наберет те же две-четыре десятки давления, что и на «обычном воздухе».
Не нужно объяснять, насколько давление в колёсах важно для гоночной машины. Причем важно именно давление «на горячую». Какое давление в холодном колесе – без разницы, оно должно быть правильное, когда колесо поедет - нагреется и начнет работать. И суть проблемы в том, что если в колёса накачать влажный воздух, то при охлаждении и нагреве колеса количество газа в шине начнет произвольно изменяться – и начнет произвольно скакать давление.
На практике это выглядит очень просто – перед стартом (при сборе) в колесах машины выставляют одинаковое давление, скажем, 2.0 атм. Машина проезжает несколько кругов (или – в ралли – доп), замеряется давление, и оказывается, что в одном колесе давление 2.2, в другом – 2.4. (На этом месте механикам, которые собирали колёса, дают по мозгам – была нарушена процедура сбора колёс.)
Почему так происходит? Есть такое понятие - точка росы. Это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться. Точка росы определяется относительной влажностью воздуха - чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Если относительная влажность составляет 100%, то точка росы совпадает с фактической температурой.
То есть 100%-я влажность воздуха означает, что в данном объеме газа больше водяного пара находиться не может – дальше он начнет конденсироваться. Когда мы такой воздух накачиваем в шину, то есть поднимаем его давление, и после этого даём колесу остыть, то водяной пар конденсируется внутри шины в капельки воды. Проверяя давление в таком колесе, мы увидим, например, 2 атмосферы. Когда машина поедет и колесо начнет нагреваться, часть этих капелек воды начнет испаряться, добавляя в шину дополнительный газ. Добавившееся количество газа добавит давления (см. «парциальное давление» – общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов). Сколько воды испарится, предсказать невозможно (сколько её попало в колесо при накачивании?), поэтому давление перестанет линейно зависеть от температуры. И когда машина поедет – там может стать и 2.2атм, и 2.4атм.
Для гоночной машины такая разница в давлении - драматична.
Поэтому в большом спорте колеса собирают по определенной процедуре. И действительно многие качают именно азотом. Другие команды используют компрессоры, которые осушают воздух.
В тайм-аттаке, где у более чем половины участников нет своей команды механиков, а колеса собирают и накачивают обычным насосом часто даже без осушителя (или с простеньким), просто приходится проверять давление после каждой сессии и соответственно сдувать/подкачивать шины, выставляя оптимальное давление, пока оно не «устаканится» на нужном уровне. Если «гражданский» шиномонтаж предоставляет услугу «накачки шин азотом», то пользоваться ей тоже стоит «осторожно». Для того, чтобы накачать колесо азотом, нужно для начала его сдуть. При сдувании, то бишь уменьшении давления газа, происходит его охлаждение, что тоже может привести к конденсации некоторой части влаги внутри шины. Поэтому в большом спорте для минимизации нахождения влаги внутри колеса его оставляют «открытым» на несколько часов, потом накачивают сухим воздухом (азотом) и оставляют на несколько часов опять-таки для выравнивания температуры, и потом выставляют окончательное давление. При такой процедуре уже можно рассчитывать на то, что при езде давление в колесе будет повышаться линейно, прямо пропорционально температуре, и это повышение можно будет прогнозировать.
Ну и в заключение – имеет ли всё это отношение к гражданскому автомобилю? Практически никакого. Шины гражданского автомобиля почти не нагреваются при езде. (Кстати, многие думают, что шины нагреваются сильнее всего от трения о дорогу, но на самом деле они в первую очередь нагреваются от тормозов через диски, трение о дорогу – это уже второй фактор даже для гоночной машины, а для гражданского колеса второй по важности фактор - внутреннее трение в покрышке, которое возникает от деформации при качении колеса).
Единственный случай, когда ощутимо изменяется температура, и, соответственно, давление в гражданском колесе – это если вы накачали колесо весной при +5 и не проверяли давление до лета, когда стало +30… да ещё и на прямом солнце оставили колёса. Тогда действительно какой-то разброс по давлению может получиться в колёсах (хотя критичным для гражданской езды он всё равно не будет). Но легче просто раз в неделю проверять давление в колёсах, чем заморачиваться с азотом или с осушением воздуха.
На некоторых шиномонтажах водителям предлагают услугу по наполнению шин азотом вместо обычного воздуха, так как он имеет множество полезных свойства, из-за чего эксплуатация транспортного средства станет проще, комфортнее и безопасней. Конечно, данная услуга стоит существенно больше, чем простая подкачка колёс из компрессора, однако, следуя тенденциям времени, многие автолюбители соглашаются на данную услугу и уезжают из СТО с баллонами полными этого летучего газа.
Накачка шин азотом – это мировая тенденция заполнения покрышек азотно-воздушной смесью вместо обычного воздуха. Этот метод зародился ещё на гонках Формула-1, когда для повышения эффективности болида его покрышки наполнялись исключительно этой смесью, и пилоты действительно отмечали его как одно из преимуществ для желанной победы.
Накачка шин азотом
Далее этот способ был перенят и на обычные автомобили мастерами шиномонтажа из США ещё несколько десятилетий назад. А совсем недавно он пришёл и в нашу страну, многие мастера охотно предлагают такую услугу своим клиентам во время техобслуживания транспортных средств.
Зачем колеса качают азотом и как это влияет на эксплуатацию транспортного средства? По заверениям многочисленных экспертов по всему миру, эта услуга имеет следующие преимущества перед наполнением баллонов обычным воздухом:
- Физические свойства азота не меняют его объём под воздействием перепада температур, давление в покрышке вне зависимости от времени года остаётся неизменным, что позволяет поддерживать одинаковую скорость и расход топлива.
- Молекулы азота несколько крупнее, чем воздуха, а также обладают меньшей летучестью. Это приводит к тому, что колесо надо подкачивать значительно реже при отсутствии пробоин или дефектов ниппеля.
- Ввиду того, что кислород является окислителем, он постепенно разъедает резину изнутри, а азот данного свойства не имеет, из-за чего колёса, накачанные этим газом, прослужат значительно дольше, особенно при аккуратной езде водителя.
- Азот обладает меньшей плотностью, нежели воздушная смесь, из-за чего покрышки весят меньше, и это особенно важно на соревнованиях по ралли, где тысячные доли секунды имеют значение.
- Во время долгой езды на высокой скорости колесу свойственен нагрев, но при закачанном азоте отвод тепла будет в разы эффективнее, и вероятность перегрева резины значительно ниже.
- Азот никогда не может воспламениться или поддержать горение, поэтому при пожаре в автомобиле вероятность взрыва снижается.
Накачка шин на Формуле-1
Скептики считают, что многие из перечисленных выше свойств азота сильно преувеличены, и на деле дела обстоят совершенно по-другому. Однако это не так, и эффект от каждого из этих свойств имеет место, пусть и в очень малых, порой невидимых масштабах.
Отрицательные стороны закачки колёс азотом
В накачке шин азотом есть плюсы и минусы. Что делать водителю, которому предлагают данную услугу на станции техобслуживания? Конечно, только положительными сторонами данный способ не может быть ограничен, и в итоге он не настолько эффективен, как это может показаться со слов консультантов. Так, основные минусы закачки колёс азотом, являющиеся реальностью жизни и основанные на научных фактах и многолетней практике вождения авто профессионалами, перечислены в следующем списке:
- Стоимость процедуры, так как при накачке колёс воздушной смесью она нагнетается компрессором прямо из атмосферы, что сводит себестоимость услуги практически к нулю.
Что же касается азота, то добыть его в бытовых условиях непосредственно из окружающего воздуха практически невозможно, несмотря на тот факт, что он преобладает в химическом составе земной атмосферы. Таким образом, его вырабатывают в лабораторных условиях, наполняют им баллоны и доставляют их на место реализации по заказу продавца.
Все эти процедуры стоят очень недёшево, а учитывая коммерческий интерес мастеров на СТО, на карман клиента ложится достаточно высокая цена за простую закачку колёс, и это часто отталкивает автолюбителей.
- Вторая важная проблема заключается в том, что при прохудившемся ниппеле или иной причине потери давления в колесе подкачать его прямо на дороге портативным автомобильным компрессором, конечно, можно. Но весь положительный эффект от азота внутри колеса будет сразу потерян.
Для того чтобы этого не было, компрессор должен иметь специальный адаптер для возможности переключения источника забора газа с атмосферы на баллон с азотом, и он также должен быть в арсенале автолюбителя.
Состав атмосферного воздуха
Избежать подобных недостатков для водителя, который решил наполнить свои колёса азотом, практически невозможно. Ему останется лишь смириться и более тщательно контролировать риск утечки газа из своей покрышки, проверяя исправность ниппелей на каждом колесе, а также целостность резины.
Мифы и реальность подкачки азотом
Каждый автолюбитель, кто знает данный метод подкачки шин, имеет определённое мнение по этому поводу, и оно далеко не всегда совпадает с фактами, рекламируемыми консультантами в сервисных центрах. Так, многочисленные отзывы водителей об использовании азота в покрышках собственных авто говорят о следующих фактах и мифах:
- Зачем колеса накачивают азотом и насколько это эффективно? Бытует мнение, что водитель при езде на шинах, давление в которых создано при помощи азота, будет испытывать больше удобств, чем тот, кто использует обычный воздух. Да, действительно, такое же давление, созданное азотом, будет несколько смягчать амортизацию транспортного средства, однако данный фактор практически незаметен. Если же водитель задаст внутри колеса воздушное давление не 2,2 атм., как это прописано на пороге водительского места, а на 0,05 атм. меньше, то эффект будет абсолютно сопоставим.
Разрыв шины, накачанной азотом
- Также эксперты утверждают, что азот значительно облегчает автомобиль – да, действительно облегчает. Но разница в плотности воздуха в нижних слоях атмосферы всего на 7 % отличается от такого же показателя для чистого азота, в результате чего даже на 50 литров воздуха на все колёса легкового автомобиля разница в массе будет составлять сотые доли одного грамма, и для авто весом в 1,2 тонны она является мизером.
- Болиды Формулы-1 накачаны азотом из-за негорючести данного газа, так как считается, что он более безопасен для езды. Однако, как правило, гонщик погибает или получает увечья не от пожара в автошинах, а от потери управления из-за разрыва покрышек, а это может произойти как с воздушными смесями, так и с азотом внутри колеса.
- По поводу факта о более редкой подкачке также можно поспорить, так как высококачественная шина, исправный ниппель и спокойная аккуратная езда делают свой вклад в удержании воздуха внутри покрышки, и подкачивать её надо не чаще чем раз в 3 месяца. В случае с азотом данный показатель может растянуться до 3,5-4 месяцев, что никак не компенсирует переплату за данный модный способ нагнетания давления в колесо.
Проверка давления в шинах
- На предмет более долгого старения шин факт подвергается опровержению практически сразу. Дело в том, что колесо в состоянии покоя может подвергнуться окислению воздухом на протяжении нескольких десятков лет. Однако те люди, которые закачивают в покрышки азот, как правило, часто эксплуатируют транспортное средство, подвергая шины трению с наружной стороны о дорожное полотно.
Таким образом, как бы аккуратно не эксплуатировалось транспортное средство, износ начинается всегда с внешней стороны – при контакте протекторов с асфальтом или прочих элементов резины с агрессивной окружающей средой. Именно эта часть гораздо быстрее придёт в негодность, нежели внутренний слой шины.
Исходя из перечисленных выше факторов, можно привести только один полностью достоверный факт – заправка шин азотом в какой-то степени влияет на те доли секунды, что порой очень нужны гонщикам на профессиональных ралли, но это на 100 % удел только профессионалов.
Те же лица, которые пытаются преподнести данные узкоспециализированные методы нагнетания давления в жизнь простого автолюбителя, просто ведут коммерческую деятельность и пытаются дать максимально эффективную рекламную кампанию.
Баллоны с азотом на шиномонтаже
С полной уверенностью можно сказать, что обычному водителю, эксплуатирующему свой автомобиль на городских дорогах или загородных трассах, не ставящих перед собой каких-либо состязательных целей, данная услуга совершенно ни к чему. Они всегда могут обойтись практически бесплатной накачкой колёс атмосферным воздухом, что можно сделать в любых условиях – как на шиномонтаже, так и просто на дороге при наличии маленького бытового компрессора.
В то же время уровень безопасности водителя и пассажиров на дороге во время передвижения никак не зависит от того, чем накачать колеса – азотом или воздухом.
Азот в шинах многих коммерческих автомобилей, а также автобусов в странах Европы и США обязательным требованием не является, однако применяется широко. В нашей стране данная услуга для большинства автовладельцев ещё в новинку. Накачка азотом пошла в массы с гоночных трасс Формулы-1, колёса болидов стали заполнять азотной смесью именно в этом классе. Техрегламент гонок не обязывает использовать какой-то определённый вид смеси, команды вольны накачивать шины обычным воздухом или азотом по своему усмотрению.
Чем лучше накачивать шины
На самом деле, даже среди профессиональных автомобилистов единого мнения не сформировалось. Одни относятся к этому положительно, с подачи производителей газогенераторов азота, а также автосервисов, предлагающих данную услугу, которые в красках расписывают множество преимуществ азота в шинах. Другие же уверены, что эта услуга является лишь очередным способом выкачивания денег из не очень осведомлённых автолюбителей. Так что же, на самом деле, собой представляет эта услуга, насколько она полезна?
Характеристики воздуха и азота
Из школьного курса многие из нас знают (помнят), что окружающий нас воздух состоит из смеси азота и кислорода, причём азота в этой смеси почти 80 процентов, 20 процентов кислород и разбавляют эту смесь некоторые другие газы, в том числе и углекислый. Азотный генератор может увеличить содержание азота до 95 процентов. Насколько эти дополнительные 15 процентов азота в улучшают эксплуатационные характеристики шин?
Стоит ли накачивать шины азотом
Плюсы азота против реальности
Главное преимущество насыщенной азотной смеси в шинах, это более высокий уровень безопасности. Обусловлено это разницей коэффициента расширения при температурных изменениях. Для азота этот показатель ниже в семь-восемь раз, в сравнении с кислородом. При движении, шины разогреваются, давление, соответственно, увеличивается. Иногда изменения могут превышать 0.6 атмосферы, это немало много, и может привести к повреждению шины. Особенно это актуально для летнего времени и для скоростных машин. Но! Если закачать чистый азот в колёса, то рассчитывать на семикратное уменьшение цифр не стоит. Это расчёты для идеального газа, кислород же с азотом начинают показывать значительные расхождения только при очень сильном давлении, до нескольких МПа.
Это значит, что при нормальных условиях эксплуатации серьёзной разницы давления в шинах не будет, тысячные доли даже немногие приборы покажут. Эффект от применения азота увеличивается пропорционально увеличению диаметра самого колеса, поэтому европейцы и американцы используют его в основном на крупном транспорте.
Плюсы и минусы накачки шин азотом
Вторым плюсом азота является меньшая утечка, поскольку размер молекулы азота крупнее такового у кислорода. Да, в действительности так и есть, однако на практике это означает, что при периодическом подкачивании воздухом, в шинах будет расти содержание азота, поскольку молекулы кислорода будут утекать быстрее. Третьим плюсом в копилке азота являются особенности химических свойств, которые способствуют снижению коррозийных процессов, замедляют старение материалов шины. Что это даёт водителю на практике? Практически ничего, поскольку в реальной жизни от воздействия на неё различных факторов снаружи, внутри ничего не успевает окислиться и т.д. Про уменьшение веса колеса даже не стоит говорить, ибо разница ничтожна.
И всё же…
Если взвесить все плюсы и контраргументы, можно говорить о том, что азот определённо имеет свои положительные стороны, но все эти преимущества гораздо скромнее, чем это преподносится сторонниками. И если учесть стоимость услуги, то возникают обоснованные сомнения в практической пользе для обычного автовладельца.
Сегодня некоторые СТО предлагают автомобилистам такую услугу, как накачка шин азотом. Давайте разберемся с этим подробней.
Ведь многие хотят понять, действительно ли такая процедура им нужна и дает ли азот в какие-то преимущества?
Что дает накачка шин азотом?
Если сразу сказать, что никакого смысла накачивать шины азотом нет, то, знающие люди зададут вполне резонный вопрос: «если это так, то почему же тогда в «Формуле 1» в шины гоночных болидов закачивают именно азот?» .
Оказывается, действительно закачивают, но для чего? В первую очередь это делают из-за пожарной безопасности. Ведь азот, как мы знаем, относится к инертным газам и выходя из , в случае ее повреждения, не будет способствовать горению.
Другого объяснения необходимости заполнять шины азотом нет. Если и для вас так важен этот элемент противопожарной безопасности, то можете накачивать шины азотом.
Какие ещё преимущества?
Некоторые уверены, что кроме вышеупомянутого, азот в шинах обладает еще и многими другими замечательными свойствами. Но, чтобы разобраться в этом вопросе, придется вспомнить школьный курс химии и физики.
Например, многие «продавцы азота» убеждают клиентов, что из-за того, что молекулы азота больше чем молекула кислорода, газ из шин, накачанных азотом, выходит медленнее. То есть проверять давление и подкачивать шины нужно будет гораздо реже.
Но, давайте вспомним, состав обычного воздуха. Оказывается там и так есть 78% азота! Согласитесь — процент не малый. Как видим, просто вспомнив, из чего состоит обычный воздух, уже можно ответить на многие вопросы, связанные с азотом.
Ну а что касается размеров молекул, то действительно, молекулы азота больше, но… всего на 6%.
Молекулы азота
Так что довод о более медленной утечке азота из шин оказывается не убедительным, а давление в шинах в любом случае нужно контролировать регулярно.
Другие неверные представления о пользе азота
Есть также предположения о большей стабильности давления в шинах, если они накачаны азотом.
Объясняют это тем, что коэффициент теплового расширения азота меньше, чем у воздуха. Поэтому давление в шине, накачанной азотом, практически не изменяется ни при нагреве, ни при охлаждении.
Неверное представление о пользе азота
Довод тоже не убедителен. Чтобы понять это, достаточно открыть учебник физики за 9 класс и найти там закон Шарля. Этот закон утверждает, что давление газа, находящегося в постоянном объеме прямо пропорционально его температуре .
Кроме того, есть еще закон Гей-Люссака, который нас убеждает, что коэффициент объемного расширения любого газа одинаков .
Как следует из законов этих уважаемых ученых, давление в шине все-таки будет меняться при изменении температуры, даже если они накачаны азотом.
А может азот защищает шину и диск от старения?
Хорошо, но возможно азот, как инертный газ, сможет защитить шину от старения и предохранит от коррозии?
Отчасти это так. Но ведь основное воздействие негативных факторов на шину происходит снаружи, например, от воздействия излучения солнца, попадания на резину дорожного и других подобных факторов. Все это так же касается и дисков колес, которые ржавеют в основном снаружи.
Посмотрите полезное видео, есть ли смысл накачивать шины азотом:
Не стоит верить и тому, кто скажет, что автомобиль с «азотными» шинами становится «мягче» в управлении.
Если машина и станет «мягче», то только из-за того, что вам просто недокачали до положенного давления.
Зачем? Наполнение шин воздушной смесью имеет ряд минусов, которых можно избежать, используя современный способ накачки шин азотом:
- Воздушная смесь вызывает окислительные процессы внутри шины. Кислород и влага, содержащиеся в воздушной смеси, разрушают внутренний гермослой шины, провоцируют коррозию металлокорда. В азоте отсутствуют примеси кислорода и влаги, вызывающие коррозию.
- Давление внутри шины при накачке ее воздушной смесью нестабильно, так как кислород расширяется при нагреве, вызванном движением. Движение на шинах с неверным давлением приводит к повышенному износу шин, снижению курсовой устойчивости автомобиля, снижению тормозных и сцепных свойств шин, комфортности езды (автомобиль резче реагирует на неровности), общей безопасности движения. Коэффициент теплового расширения азота ниже, чем кислорода, и позволяет избежать зависимости давления от температуры.
- Необходимость подкачки. Молекула азота крупнее молекулы кислорода, за счет этого азот медленнее просачивается через микропоры резины, подкачка требуется на 40% реже.
Резюмируя, преимущества использования азота для накачки шин состоят в следующем:
- Увеличение срока службы шины - предотвращение преждевременного старения, разгерметизации шины и коррозии диска;
- Снижение вероятности повреждения шины в результате неправильного давления в ней;
- Стабильность давления в шине, не требуются частые проверки и подкачки;
- Снижается потребление топлива, правильное давление обеспечивает низкое сопротивление качению.
Благодаря этим факторам повышается не только эффективность работы шины, но и безопасность ее эксплуатации. Таким образом, повышенная безопасность – это главное преимущество , которое обеспечивает накачка шин азотом.
Как происходит? Процесс включает в себя следующие этапы:
- В рабочую систему азотного генератора закачивается сжатый воздух для переработки, не менее восьми атмосфер.
- Осуществляется многоуровневая фильтрация, в ходе которой из воздуха устраняется влага, примеси и масла.
- Очищенный воздух пропускается через мембраны, отделяющие только молекулы азота -n2. В результате получается азот чистотой более 95%.
- Подача азота во внутреннюю полость шины с помощью компрессора.
Почему МВО? Воспользовавшись услугой по наполнению шин азотом в Торгово-Сервисных центрах МВО, Вы можете быть уверены в использовании нами оборудования высокого класса и качестве выполненной работы. Накачка шин азотом в Торгово-Сервисных центрах МВО производится на профессиональном оборудовании Nitro Ride (Великобритания), позволяющем получить и закачать в шины азот чистотой до 99,9%, без влаги и других примесей.
Предоставляя услугу по накачиванию шин азотом, мы заботимся о Вашей безопасности и Вашем автомобиле.