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.
Что такое «безвоздушные шины»?
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.
Конструкция безвоздушных шин
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:
- одни наполнены специальным стекловолокном
- вторые компенсируют недостаток воздуха наличием полиуретановых спиц-простенков
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.
Применение безвоздушной резины
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.
Преимущества и недостатки шин без воздуха
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:
- Колесо способно менять форму в зависимости от проезжаемых неровностей — ямки и кочки буквально «проглатываются»
- Колесо полностью работоспособно, пока хотя бы 70% её элементов на месте (большой камень в огород пневматической резины)
- Совершенно нет необходимости в проверке давления, а где нет давления — возможности лопнуть тоже нет
- Вес безвоздушной резины значительно меньше, чем у классического собрата. Полное отсутствие необходимости дисков (стальных, литых, кованых и пр.) снижает неподрессоренную массу, что также приводит к положительным эффектам вождения ТС
- Как следствие пункта 3 — нет необходимости возить с собой дополнительный инструмент вроде домкрата, насоса, ключей… (впрочем, последние не повредят в любом случае)
- Следствие пункта 3 и 5 — уменьшение перевозимого веса и, как итог, — снижение расхода топлива
- Цены на безвоздушную резину (когда они полноценно появятся на прилавках) вряд ли будут превышать пневматические аналоги (не считая первого времени, когда пойдет главный БУМ)
- В перспективе установка безвоздушных шин будет доступна на совершенно любой автомобиль — начиная от древней «копейки» до самых современных внедорожников.
- Перспективная сейчас разработка безвоздушной резины — 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 видим, преимуществ у новой технологии масса. Ложкой же дегтя стоит отметить следующие пункты:
- Как было сказано, пока что безопасный предел скорости — 80 км/ч
- В некоторых конструкциях проявляется еще излишний шум и нагрев при длительной скоростной эксплуатации
- Грузоподъемность подобной резины… Технология еще несовершенна
- Жесткость конструкции никак не регулируется. Возможности приспустить давление и поехать по песку не предусмотрено
Цены шин без воздуха
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.
https://youtu.be/sKyfYjL9jys
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.
Сообщения о концептуальных разработках, которые больше похожи на колеса для марсоходов, чем на привычную пневматическую шину, ведутся уже лет пятнадцать. Дальше всех в этом направлении продвинулся концерн Michelin, который специально для создания безвоздушных шин сформировал в США подразделение Michelin Tweel Technologies. Одну из своих инновационных конструкций это подразделение показало еще на Парижском автосалоне в 2004 году. В 2014-м было объявлено об открытии в Пидмонте (Северная Каролина) первого в мире завода по производству безвоздушных колес для коммерческих целей. И вот в ноябре 2017 года уникальное серийное безвоздушное колесо Michelin X Tweel SSL с протектором типа All Terrain выведено на российский рынок.
Первым в нашей стране представлено безвоздушное колесо для мини-погрузчиков с бортовым поворотом: особенности конструкции такой техники не способствуют долгому сроку службы шин. Свою роль сыграли и другие факторы. В первую очередь то, что рынок мини-погрузчиков у нас один из крупнейших в мире и что в результате специфических условий эксплуатации, например следования к месту работ своим ходом, оборот шин мини-погрузчиков в нашей стране также очень большой.
X Tweel называть шиной некорректно. Потому что это готовое колесо. В его состав входят:
– металлическая ступица, предназначенная для крепления на ось погрузчика (в портфеле компании есть шины с другим расположением крепежных отверстий кроме представленного 8х8”);
– упругий цилиндрический обод. Исходя из полученной от представителей компании информации, можно сделать вывод, что он состоит из нескольких слоев металлической ленты, скрепленных синтетическим связующим материалом;
– расположенные между ступицей и ободом гибкие деформируемые полиуретановые спицы, которые в процессе полимеризации намертво скрепляются с ободом с одной стороны и со ступицей с другой;
– протектор, нанесенный поверх цилиндрического обода.
Получается, по сути одна-единственная деталь заменяет шину, колесо и вентиль вместе со сжатым воздухом, функционируя при этом как единое целое. Под нагрузкой находятся все спицы: и нижние, и верхние, и боковые. Они распределяют нагрузку на обод со всех сторон, что несколько напоминает ее распределение в радиальной шине.
Материалы подобраны так, что разработанное специалистами Michelin колесо допускается эксплуатировать при температуре от –40 до +50 о С. Это подтверждено испытаниями в холодной Канаде и на жарком юге США.
Каждая спица рассчитана на 9 млн циклов растяжения-сжатия. Эксплуатация допускается даже при повреждении 3–4 спиц. Практика показала, что заложенный в конструкцию колеса ресурс значительно превышает срок службы протектора, поэтому он сделан восстанавливаемым: гарантировано 3–4 восстановления. В Америке можно найти все еще работоспособные экземпляры, износившие семь протекторов.
Допустимая нагрузка на X Tweel SSL типоразмеров 12N16,5 и 10N16,5 составляет 2 т, максимальная скорость эксплуатации 16 км/ч. Протектор All Terrain рассчитан на эксплуатацию на любом виде покрытий. В начале следующего года Michelin собирается привести в Россию колеса размерностью 12N16,5 с износостойким протектором Hard Surface Traction, максимально приспособленным для работы на твердых покрытиях.
Эксплуатационные характеристики нового колеса вобрали в себя все лучшее, что есть в конкурирующих конструкциях – пневматической и цельнолитой шинах, полностью исключив их недостатки. Опыт эксплуатации безвоздушных колес в США позволяет говорить, что оснащение ими мини-погрузчиков позволит сократить эксплуатационные затраты и увеличить производительность труда.
Снижение расходов обеспечит возможность обойтись без технического обслуживания: не нужны шиномонтажные работы, не требуется следить за давлением и поддерживать его в заданных пределах. Кроме того, в прошлое уйдут простои из-за проколов, поскольку X Tweel попросту невозможно проколоть.
Рост производительности достигается благодаря увеличению тягового усилия (форма обода нового колеса создает самое большое пятно контакта по сравнению с имеющимися аналогами) и повышению комфорта оператора.
Увеличение срока службы колеса достигается за счет увеличенного пятна контакта, что в 2–3 раза продлевает жизнь протектору. Кроме того, протектор можно многократно восстанавливать.
Компания Michelin продемонстрировала работу одинаковых погрузчиков, оснащенных разным комплектом шин: пневматической диагональной (бюджетный вариант), цельнолитой шиной, а также колесом X Tweel. Здесь нужно сказать, что погрузчик с бортовым поворотом лишен какой-либо амортизирующей подвески. Демпфирующие свойства сидений тоже весьма ограничены. Поэтому скорость передвижения и эффективность работы во многом определяются двумя факторами: возможностью рассыпать перемещаемый в ковше груз, а также относительным комфортом оператора. Оба эти фактора, как показали сравнительные испытания, очень сильно зависят от особенностей колес: никакого другого демпфирующего/амортизирующего узла у погрузчиков такого типа нет.
Все присутствующие смогли убедиться, что новое колесо наилучшим образом подходит для мини-погрузчика. При использовании X Tweel оператор без ущерба для собственного комфорта (под которым в данном случае подразумеваем демпфирование толчков, более похожих на удары) и не боясь просыпать груз из ковша может выполнять работу с увеличенной скоростью, без раскачиваний, подскоков на препятствиях, а также «подваливаний» на поворотах, что характерно для работы погрузчиков с колесами других типов.
Цена нового колеса в России пока не определена. Известно лишь, что она не будет меньше стоимости цельнолитой шины. Но и в этом случае, как обещают представители Michelin, с учетом возможности неоднократного восстановления протектора безвоздушное колесо окажется наиболее дешевым из всех известных решений.
Александр Шубин
Отделение Michelin Tweel Technologies (MTT) французской шинной компании представила первые коммерчески доступные безвоздушные радиальные шины для погрузчиков. Тогда в компании говорили, что это революционное решение позволяет устранить, казалось бы, неизбежные проблемы с постоянно выходящими из строя шинами миллионов погрузчиков, используемых в самых разных отраслях.
В этом году Michelin добавила в линейку Tweel сразу три новые модели: Michelin X Tweel SSL All Terrain (12N16.5X) для широкого спектра поверхностей, Michelin X Tweel SSL Hard Surface (12N16.5X) для твердого покрытия и Michelin X Tweel Turf, которые уже вошли в комплектацию новой газонокосилки от компании John Deere.
Michelin X Tweel SSL All Terrain обладают увеличенной глубиной и открытым дизайном протектора, что делает их пригодными для использования на бездорожье. Усиленные спицы из полирезина выдерживают большие нагрузки и улучшают амортизацию и комфорт. Дизайн спиц разработан для быстрого самоочищения от грязи, а рисунок протектора призван максимально увеличивать тяговое усилие.
Michelin X Tweel SSL Hard Surface обладают ровной поверхностью без канавок, что максимизирует сцепление на мощеной поверхности. Кроме этого, такой дизайн продлевает срок службы шин.
«Наши новые версии Tweel SSL обладают всеми достоинствами пневматических шин, но они никогда не потеряют давление, - отметил Ральф Дименна (Ralph Dimenna), глава MTT. – Это революционное решение для погрузчиков, которые используются в строительстве, благоустройстве территории, переработке отходов и сельском хозяйстве. Призываю всех следить за новостями. У нас будет еще несколько крайне интересных премьер».
Возможно, г-н Дименна имеет в виду новые Michelin X Tweel Turf, которые будут эксклюзивно доступны в первичной комплектации газонокосилок John Deere линейки ZTrak 900 Series с деками 54, 60 и 72 дюйма. В MTT отмечают, что эти шины помогают обеспечивать ровное скашивание травы, комфорт оператора и рост продуктивности.
Michelin X Tweel Turf обладают такими же размерами, как стандартные шины размера 24x12x12, и пригодны к установке на такие же диски. По заявлению производителя, благодаря новым технологиям протектор безвоздушных шин может прослужить в три раза дольше, чем в случае с обычными шинами для газонокосилок.
«John Deere последовательно предлагает революционные технологии для компаний, профессионально занимающихся благоустройством территории, такие как Mulch on Demand, первые газонокосилки с интегрированной трансмиссией, гибкий выбор топлива, а теперь – в партнерстве с Michelin – безвоздушные шины, - отметил продакт-менеджер John Deere Ник Минас (Nick Minas). – Поскольку Michelin практически не нуждаются в техническом обслуживании, они, вполне возможно, будут последними задними шинами, которые потребуются нашим клиентам для их газонокосилок с нулевым радиусом поворота».
«С шинами Tweel можно больше не думать об обслуживании и простое – просто поставил и забыл, - добавил Джек Олни (Jack Olney), коммерческий директор MTT. - В сочетании с традиционно высочайшим качеством газонокосилок John Deere они устанавливают новый стандарт для этой индустрии».
Безвоздушные шины Tweel - новинка автомобильной промышленности, хорошая конкуренция . Их особое отличие - высокая степень эффективности. Одна из новых разработок компании Michelin, которая впервые была представлена в 2005 году. В самом названии сочетаются два основных слова - «шина» и «колесо».
Основополагающее отличие шин Tweel - отсутствие укоренившегося узла ступицы колеса. Внутренняя втулка, что прикреплена к оси, окружена полиуретановыми спицами. Материал, используемый в создании изделия, отличается особой прочностью. Через все спицы инновационного изделия проложен растяжной хомут, который и является образующим звеном внешнего края. Он, в свою очередь, непосредственно соприкасается с дорожным полотном.
Прочность шин и крайнее натяжение хомута дают возможность отказаться , применимого в обычных пневматических камерных колёсах. Эти изделия имеют несколько «сказочный» вид, напоминающий футуристические велосипедные колёса.
При контакте с дорожным полотном под воздействием давления воздуха происходит прогиб спиц. Этот процесс актуален и для . Каждый изгиб сопровождается своевременным изменением обода колеса, после его преодоления безвоздушное изделие возвращается в первостепенную форму.
Растяжение спиц в шинах Tweel может быть различным. Спицы, обладающие более высокой степенью эластичности, делают передвижение транспортного средства ровным и плавным. Для них также предусмотрена регулировка поперечной жёсткости, однако лучше от неё отказаться. Для изменения выдаваемых характеристик передвижения лучше приобрести новую модель безвоздушных изделий.
Тестирование Tweel для автомобиля проводилось на базе автомобиля Audi A4. В результате проведённых исследований было установлено, что при использовании безвоздушных шин с высочайшей жёсткостью поведение машины на дороге стало чётким с высокой способностью к манёвренности.
Кроме того, разработки Tweel значительно легче пневматических представителей . Это обеспечивает значительную экономию горючего.
Приводит к выходу из строя всего автомобиля. Безвоздушное же изделие будет отлично справляться со своими задачами при сохранении семидесяти процентов всех составляющих элементов. Лёгкость эксплуатации и отсутствие необходимости постоянной подкачки - также существенные достоинства сверхновых колёс.
Многие автомобилисты считают, что при массовом выведении на рынок такого чуда автомобильной промышленности его стоимость будет чрезвычайно высокой, а соответственно, недоступной. Однако это не так. Производители утверждают, что цена на безвоздушные шины Tweel будет такой же, как и на пневматические шины.
Недостатки разработки от компании Michelin
Помимо существенных положительных качеств, безвоздушные шины имеют и ряд негативных моментов:
- Сильные вибрации кузова транспортного средства при передвижении на высоких скоростях.
- Низкая степень грузоподъёмности, отмечающаяся у .
- Запредельный шумовой эффект. Быстро вращающиеся колёса сопровождаются громким неприятным звуком.
- Возможность перегрева. На данный момент шины не рассчитаны на длительные поездки. При преодолении больших расстояний возникает их перегрев.
Сфера применения
На сегодняшний день шины Tweel не имеют широкого применения. Их можно увидеть на тележках для гольфа, скутерах, газонокосилках, крупногабаритной сельскохозяйственной технике (погрузчики, экскаваторы).
Полиуретановые изделия с закрытыми порами применяются для оснащения велосипедов и инвалидных колясок.
Постоянное принятие мер по устранению негативных качеств безвоздушной резины компанией Michelin сулит этому изобретению хорошие и долговременные перспективы. Прочность, достаточный и обеспечение комфортного передвижения автомобиля - главные требования всех владельцев транспортных средств, которым шины Tweel соответствуют как нельзя лучше.