Ювелирное обозрение

Перед поездкой на завод компании Michelin, что расположен во французском Клермон-Ферране, я думал, что «новинки шинной индустрии» — это ужасно скучно. Ну, скажите, кому интересен новый рисунок протектора? Но поездка оказалась фантастической! Оказывается, уже придуманы и цветные шины, и покрышки, которые не боятся проколов, а ещё инженеры предлагают поместить внутрь колеса… двигатель и подвеску. Вот оно, шинное будущее!

Пневматические покрышки, которые принято называть автомобильными, появились намного раньше самих автомобилей. Если днём рождения современного автотранспорта принято считать 29 января 1886 года (именно тогда Карл Бенц получил патент на самодвижущийся экипаж собственной конструкции), то первая шина была запатентована Робертом Томсоном почти на полвека раньше, 10 июня 1846 года. На деревянное колесо, обитое металлическим обручем, англичанин надел камеру, состоящую из нескольких слоёв парусины, пропитанных каучуком, а сверху — «покрышку» из кусочков кожи, скреплённых заклёпками.

Увы, но начать выпуск «воздушного колеса» британцу не удалось, и следующее «изобретение» автомобильной покрышки состоялось в конце XIX столетия, в 1888 году, когда Джон Данлоп нацепил на колёса велосипеда своего маленького сынишки обручи из садового шланга, а затем накачал их. Это был успех! В июне 1889-го на центральном стадионе Белфаста спортсмен-велосипедист Уильям Хьюм, которого конкуренты считали не просто середняком, а скорее аутсайдером, сменил колёса своего «болида» на пневматические, конструкции Данлопа, и выиграл все — абсолютно все! — заезды, в которых участвовал.
В конце XIX века 100 км/ч считались недостижимым скоростным рубежом для автомобилей. Более того — врачи считали, что если машина разгонится до 70 км/ч, то водитель умрет от остановки сердца. Эту легенду удалось развенчать 29 апреля 1899 года, когда бельгиец Камиль Женатци на собственноручно сконструированном электромобиле (!) La Jamais Contente (фр. «Всегда недовольная») разогнался до 105,882 км/ч. Шины для рекордного автомобиля изготовила компания Michelin

После этого слава новых колёс, которые нужно накачивать воздухом, покатилась как велосипед на пневмошинах — быстро и уверенно. Вскоре инженеры из разных стран предложат отделять камеру от покрышки, придумают быстрые способы монтажа шин… Но поставить пневматическую шину, которая подходила для велосипедов и повозок, на автомобиль не решался никто — тогда казалось, что узенькая «резина» просто не выдержит тяжёлую машину. Обратное доказали Андре и Эдуард Мишлены: в 1895 году братья заявили на гонку «Париж-Бордо» автомобиль на пневмошинах, который успешно преодолел 1200 километров маршрута.

Но если Джону Данлопу было достаточно надеть на колёса велосипеда поливочный шланг, то сегодня перед инженерами-шинниками стоят гораздо более сложные задачи — в одной покрышке нужно совместить «разнополярные» свойства. Вот пример. При движении автомобиля по причине нагрева и деформации шины 20% энергии тратится на преодоление сопротивления качению. Вывод? Нужно уменьшить деформацию, сделать шины более жёсткими! Но тогда пострадают управляемость (поскольку уменьшится площадь пятна контакта) и комфорт (жёсткая «резина» хуже глотает неровности)…
Кто мог подумать, что «круглое чёрное колесо» состоит из стольких компонентов? Борт (металлическое кольцо, покрытое слоем резины) позволяет покрышке герметично садиться на обод колёсного диска, боковая часть делается достаточно прочной, чтобы сберечь колесо от боковых повреждений, брекер, расположенный между каркасом и протектором и состоящий из толстого слоя резины и корда, придаёт шине жёсткость, протектор обеспечивает необходимое сцепление между шиной и дорогой

Вот и приходится инженерам балансировать между взаимоисключающими параметрами, в одном продукте увязывая комфорт, управляемость, износостойкость и экономичность. Так что не удивляйтесь, что современная покрышка — это слоёный пирог из нескольких сортов резины и разных видов корда (см. схему), которые нужно постоянно совершенствовать, чтобы создавать новые поколения шин. Над «выпечкой» новых «пирогов» работают химики и технологи, инженеры и испытатели, а доводка каждого продукта — многоступенчатый процесс: от компьютерных исследований до реальной обкатки.

Но развитие технологий практически не коснулось исходного сырья! Как и братья Мишлен, современные шинники использют натуральный каучук и даже приводят статистику: в каждом автомобиле используется не меньше 250 кг этого материала, из которого сделаны и покрышки. Причём отказываться от натурального латекса химики не планируют, так как синтетические аналоги слишком дороги и не всегда хороши по своим характеристикам. Вот так! Но без искусственных эластомеров не обойтись, если дело касается технологий будущего, например, шин, что не боятся проколов. Впрочем, давайте по порядку.
Изобретая колесо

Что получится, если внутрь колеса встроить электромотор? Правильно, мотор-колесо. В этом случае автомобиль получает множество преимуществ: во-первых, машине больше не требуется трансмиссия (сцепление, коробка передач, приводы — всё это становится лишним), во-вторых, здорово повышается маневренность — колёса могут вращаться с разной скоростью и в разных направлениях… Этот список можно продолжать и дальше, но недостатки подобных конструкций тоже существенны. Первый и самый главный — масса: чем тяжелее колесо, тем хуже управляемость автомобиля и плавность хода.

Правда, инженеры Michlen заявляют: эта проблема решаема. В рамках проекта Active wheel было создано мотор-колесо, неподрессоренная масса которого — всего 35 кг (для сравнения, аналогичная масса стандартного колеса Renault Clio составляет 38 кг). К кузову автомобиля «активное колесо» крепится при помощи жёсткого (!) рычага, а подвеска… тоже размещена внутри Active wheel: с дорожными неровностями должна бороться стальная пружина и электрические амортизаторы, время отклика которых составляет 0,003 с (то есть амортизатор электрический на порядок быстрее привычного гидравлического).
Внутри мишленовского «активного колеса» на алюминиевой раме смонтированы электродвигатель, понижающий планетарный редуктор, тормозной механизм, система жидкостного охлаждения, пружины подвески, а также отдельный электромотор, управляющий амортизаторами и поворотом колёс. Вес ведущего мотора — всего 7 кг при максимальной мощности 75 л.с. и крутящем моменте 85 Н•м! При торможении мотор работает как генератор, вырабатывая электроэнергию для питания аккумулятора

Надо заметить, что на мишленовское «активное колесо» надета обычная пневматическая покрышка. Но уже придуманы безвоздушные шины! Их изначально создавали для луноходов. Вместо воздуха здесь — полимерные спицы особого сечения, а вместо резинового протектора — кусочки натуральной кожи (припоминаете первую пневмошину авторства Роберта Томсона?). Такое колесо не только не боится проколов, но и уверенно глотает любые неровности — даже острая скальная порода луноходному колесу не помеха. «И мы подумали: а почему нельзя из „луноходного“ колеса сделать автомобильное?», — говорят мишленовцы.

Автомобильная версия луноходного колеса называется Tweel и отличается в двадцать раз меньшей собственной массой и в двадцать раз меньшим сопротивлением качению, нежели обычная шина аналогичной размерности. А значит, экономичность машин на новых покрышках будет лучше. Управляемость? В поперечном направлении гибрид гораздо жёстче обычной пневматической покрышки и скорее напоминает жёсткое колесо, а значит, и рулиться машина будет образцово. Никуда не делась и луноходная способность преодолевать препятствия: машина на колёсах Tweel может легко ездить по гвоздям, битым стёклам и острым камням.
Сравните колесо лунохода (слева) и автомобильную шину Tweel (справа). Правда, похоже? Очевидная невозможность прокола и повышенный срок службы наверняка сделают этот продукт бестселлером. Впрочем, в продаже покрышки 3S Concept (справа внизу) наверняка появятся раньше, чем «Твил», — по крайней мере, так считают сами мишленовцы. На фото слева внизу — цветная покрышка, посвящённая визиту Даниэля Елены (штурмана непобедимого WRC-гонщика Себастьена Лёба) на завод Michelin

Есть и другой способ заставить колёса автомобилей не бояться гвоздей и стёкол. Думаете, мы говорим про технологию Runflat, когда машина продолжает движение только благодаря усиленным боковинам покрышки? Нет! Самая свежая разработка Michelin — покрышка 3S Concept, внутренний слой которой — это вязкий полимерный материал, который мгновенно заполняет прокол прямо во время движения автомобиля. Сейчас ведётся работа над «остаточными явлениями»: нужно, чтобы полимер не загустевал со временем и не мешал при балансировке. Как только проблему решат, можно будет начинать производство «вечных» шин.

А вот цветные покрышки уже можно выпускать. В музее компании Michelin нам показали, что первые шины были жёлтыми (в цвет натурального каучука, из которого они и были сделаны), затем стали чёрными (в состав резиновых смесей вошёл технический углерод, попросту — сажа), а последние модели должны были быть… серыми. А всё потому, что основной компонент современной «резины» — силика (осаждённая кремниевая кислота), вещество серого цвета. Но химики придумали, как сделать силику чёрной, а сейчас разработали цветные шины — такую можно увидеть на фотографии сверху.

Вот так выглядит процесс изготовления шины вручную: слой за слоем накладываются несколько видов резины, слои корда (полимерного и стального), протектор… Затем покрышку, предварительно наклеив стикер со штрих-кодом, отправляют на вулканизацию, после чего «слоёный пирог» становится готовой шиной. По такой технологии изготавливают «резину» для исключительных случаев — тестовые экземпляры новых моделей, колёса для автоспорта и концептов

Получается, что автомобильное колесо будущего — это цветная «непрокалываемая» покрышка (неважно, по технологии Tweel или 3S Concept), смонтированная на колёсный диск, внутри которого упрятаны подвеска и электромотор. Но до повсеместного внедрения мотор-колёс пока далеко, поскольку на высоких скоростях КПД такой схемы слишком низок, а на цветные покрышки пока не удалось собрать достаточного количества заказов… Зато продажи покрышек Tweel скоро начнутся, пока — только для гольф-каров и погрузчиков, для которых не требуется оттачивать нюансы управляемости.

P.S. Michelin — это не только шины, но и знаменитый «Красный путеводитель». В 1900 году Андре Мишлен выпустил первый такой путеводитель, куда включил заведения, полезные автомобилисту: отели, ремонтные мастерские, рестораны и гаражи… В 1926-м хорошие «едальни» стали отмечать похожей на цветок звёздочкой. Сейчас применяется трёхуровневый рейтинг: одна звёздочка — в этом ресторане очень хорошая кухня, две — ради этого заведения можно немного скорректировать маршрут своего путешествия, три — здесь превосходная кухня, заслуживающая отдельного автопутешествия.

Кстати, звёзды повару (а не ресторану, как принято считать!) присуждают инспектора Michelin, которые инкогнито посещают разные заведения. При этом семья инспектора даже не знает, что этот человек работает на «Мишлен»! Такая секретность нужна, чтобы проверяющего не пытались подкупить рестораторы, поскольку во многих странах полученная поваром звезда мгновенно делает ресторан культовым. Говорят, один из поваров, которому пришла анонимка «Вас вычеркнули из следующего издания «Красного путеводителя», покончил жизнь самоубийством, даже не успев получить новое издание гида… В котором он был отмечен.

Алексей Кованов
Фото автора и компании Michelin

от almin · Март 10, 2016

Шины без воздуха. Непрокалываемые шины, новые технологии.

ContiSeal и SSR

Шины технологии ContiSeal и SSR. Огромным спросом в последнее время пользуются «беспрокольные шины», которые сделаны по технологии ContiSeal и SSR.

Причина такого ажиотажа есть то, что многие водители не хотят производить замену поврежденного колеса, особенно если на улице дождь и грязь или ночью.

По данным социологического опроса в «беспрокольных шинах» больше нуждаются люди, которым с возрастом сложно заменить колесо, а также особам с физическими особенностями.

Исследователи выяснили, что 70% автолюбителей могут поставить запасное колесо на место поврежденного и продолжить движение. У 30% этого не получается, по причине плохого состояния запаски, низкого давления в шине, отсутствие необходимых инструментов для замены или отсутствие самого запасного колеса. Также многие просто не знают, как заменить колесо.

Во многих странах дороги очень испорчены, и вероятность прокола шины увеличивается в разы. Если у вас шины технологии ContiSeal и SSR, то при проколе можете ехать дальше. Особенность данных шин в том, что у них на протекторе содержится небольшой слой из герметизирующего состава, который имеет способность окутать предмет, который проткнул шину или затянуть проколотое место диаметром 5 миллиметров. Такие покрышки дают возможность автомобилю ехать, даже если давление равно нулю.

Шины технологии ContiSeal ставятся с завода на некоторые автомобили Kia, Hyundai, Volkswagen. Обозначаются они на боковой части покрышки маркировкой.

Без воздуха шины из будущего.

Безвоздушные шины закрытые.

Современные технологии пребывают в стремительном развитии, отчего голова простого обывателя порой отказывается понимать новые изобретения как реально существующие. Прокол колеса – обыденное, но всегда неприятное событие для каждого автовладельца. Однако, нынче благополучно созданы такие шины, которые не боятся проколов, а подкачивать их никогда не надо.

По конструкции купить безвоздушные шины для авто можно двух типов:

Открытые безвоздушные шины

1. Открытые. Им присущи множественные плюсы, а потому неудивительно, что именно их больше всего любят автомобилисты. Колеса будущего обладают простой, в общем-то структурой: крепкие полиуретановые спицы в особом порядке прикрепляются к колесной ступице. Особый растяжной хомут – это край колеса.
2. Закрытые. Данные покрышки сильно похожи на обычную пневматическую резину. Внутри них – стекловолокно, расположенное на нагрузочных основаниях. Эти скаты дешевле, но и плюсов у них не настолько много.

Сегодня безвоздушные колеса уже ставятся на легкие транспортные средства и некоторую хозяйственную технику. Их можно увидеть на скутерах, мотокультиваторах, газонокосилках и подобной технике. Открытый тип покрышек может использоваться и на довольно тяжелой специальной технике. Закрытые шины без воздуха нередко стоят на велосипедах или инвалидных колясках.

Шины, которые не накачиваются воздухом, имеют перед обычными покрышками следующие преимущества:

1. Повредить изделие легко. Безвоздушная шина будет служить, пока цело 70% составляющих ее конструкции.
2. Колесо не взорвется на трассе, спровоцировав ДТП. То есть, резина спасет вам жизнь!
3. Шины великолепно меняют форму в зависимости от изменений рельефа покрытия дороги. Ямы, выбоины и ухабы для таких шин не проблема.
4. Шины мало весят, и это снижает расход горючего на автомобиле.
5. Испорченные колеса меняются без применения домкрата.
6. Ставятся покрышки на обычные диски.
7. Стоимость безвоздушных изделий практически не превышает цены на пневматические автомобильные шины.
8. Безвоздушные шины с ходом времени не меняют высоты своего профиля.
9. Несколько лет шины не теряют прочность даже при интенсивной эксплуатации.

Пока что сильные минусы безвоздушных шин отсутствуют. Можно сказать лишь, что они могут становиться источником вибрации транспортного средства, когда вы едете на авто с быстрой скоростью. Степень жесткости колес путем подкачки вы не отрегулируете, что тоже иногда не есть хорошо. Кроме этого, большинство безвоздушных шин пока еще не предназначено для эксплуатации на тяжеловесном транспорте.

Однако, безвоздушные покрышки все равно должны в обозримом будущем завоевать рынок ввиду значительного набора положительных свойств.

Автомобильные шины обеспечивают комфортную и безопасную езду, но, к сожалению, покрышки имеют неприятное свойство резко сдуваться и лопаться от проколов. Любой прокол протектора или боковины шины отражаются на работоспособности колеса. А если колесо поймало «гвоздь» во время движения автомобиля на высокой скорости, то это может быть чревато для Вас серьезным дорожно-транспортным происшествием. Практически у каждого автовладельца есть печальный опыт по смене проколотых покрышек. Как это часто бывает, шины лопаются в самый неподходящий момент – в дождливую погоду, в ночное время суток или ровно тогда, когда владелец автомобиля опаздывает на важную встречу. Но приходится брать в руки инструменты и заменять колесо, ведь лопнувшая шина просто бесполезна.

Производители шин, прекрасно понимая с какими сложностями регулярно приходится сталкиваться владельцам автомобилей, пошли им на встречу и предложили так называемые противоспусковые шины. Такие шины позволяют автовладельцу продолжить движение на своей машине даже в условиях полной потери давления в колесе. Таким образом, противоспусковые шины имеют особую конструкцию, благодаря которой внезапный прокол или спуск шины существенно не влияют на езду и стабильность поведения автомобиля на дороге. Технология, используемая в современных противоспусковых шинах, получила название RunFlat.

Технология RunFlat

RunFlat можно перевести на русский язык как технологию «езды на спущенной шине». У разных производителей шин эта технология имеет свое название или аббревиатуру. Например, у компании Goodyear это шины RunOnFlat, а у Continental – покрышки SSR. Как бы то ни было, они все похожи тем, что обладают способностью поддерживать свою форму при внезапных проколах на дороге.

Тем самым, противоспусковые шины обеспечивают возможность дальнейшего безопасного движения автомобиля на расстояние от 50 до 150 км в зависимости от загрузки машины. При этом изменения в управляемости автомобиля малозаметны, уменьшаются лишь скорость движения и расстояние пробега. Такая способность обеспечения движения автомобиля на спущенных шинах избавляет автовладельца от необходимости тут же на месте менять проколотую покрышку.

За счет чего удается обеспечить езду на спущенном колесе? Как известно, в результате прокола обычная шина сдувается и быстро оседает под весом машины. В результате этого, борта отходят от диска и боковины буквально сплющиваются. Все это неминуемо произойдет всего за несколько километров езды, если водитель не остановит автомобиль и не займется сменой колеса.

В противоспусковых же шинах боковины значительно усилены, покрышки имеют также усиленное широкое бортовое кольцо, теплостойкий состав резины и более жесткую конструкцию каркаса. Благодаря таким изменениям в конструкции шины удерживаются на диске после прокола и полной потери давления, выдерживая вес автомобиля. Максимальное расстояние, которое может проехать автомобиль на спущенном колесе, зависит от конкретной модели шин, при этом максимальная скорость ограничена 80 км/ч.

Особенности установки и эксплуатации противоспусковых шин

Казалось бы, противоспусковые шины являются идеальным способом решить все проблемы автовладельца на дороге, связанные с внезапными проколами и необходимостью замены колеса. Но помимо ограничений на расстояние пробега и максимальную скорость движения автомобиля, существуют и другие особенности эксплуатации шин RunFlat, которые не способствуют их широкому распространению. Поскольку проколы и потери давления в шинах никак не сказываются на управляемости автомобиля, то водитель просто не может сходу определить, произошел ли прокол. Если при этом он продолжает двигаться на высокой скорости, то это может обернуться попаданием в аварию, поскольку шина все же работает в не штатном режиме.

Именно поэтому противоспусковые покрышки по соображениям безопасности могут устанавливаться только в автомобилях, снабженных системой электронного контроля устойчивости и датчиком давления воздуха. С помощью такой системы автовладелец будет своевременно предупрежден об изменении давления воздуха в шинах и, соответственно, сразу же снизит скорость до 80 км/ч, чтобы исключить риск возникновения дорожно-транспортного происшествия.

Другая особенность противоспусковых шин – определенная разница в жесткости между этими покрышками и обычными шинами. Эта разница особенно хорошо проявляется в поворотах. По этой причине шины RunFlat рекомендуется устанавливать на автомобили с усиленной, адаптированной подвеской. В противном случае это может сказаться на безопасности и комфорте вождения.

Также стоит отметить, что противоспусковые шины, к сожалению, отличаются низкой ремонтопригодностью. То есть за исключением случаев прокола на их протекторной части, покрышки RunFlat практически не подлежат ремонту. Кстати, монтаж подобных шин представляет собой более сложную и трудоемкую процедуру, чем установка на колеса обычных автомобильных покрышек.

Итак, подведем итоги.

Плюсы противоспусковых шин :

• безопасность движения автомобиля при внезапном проколе резины;
• экономия времени из-за отсутствия необходимости тут же на месте менять проколотую покрышку;
• возможность езды на спущенном колесе на скорости не более 80 км/час до 150 км;
• экономия места в автомобиле благодаря тому, что можно не брать с собой запасное колесо.

Недостатки шин RunFlat :

• более высокая цена по сравнению с обычными автомобильными покрышками;
• ограничения в эксплуатации шин (обязательно наличие в автомобиле системы контроля давления в шинах и адаптированной подвески);
• возможное снижение комфорта езды из-за большей жесткости покрышек;
• низкая ремонтопригодность.

Как мы видим, у технологии RunFlat есть как свои преимущества, так и очевидные недостатки. Противоспусковые шины действительно способны избавить Вас от непредвиденных ситуаций на дороге, от необходимости смены проколотого колеса в любых дорожных и погодных условиях. Но только в том случае, если Вы являетесь владельцем автомобиля с системой оповещения о низком давлении в шинах и не планируете экономить на покупке покрышек.