Г-н Сеттерстрем, і два його асистента, Матс Йоханссон (Mats Johansson) і Юханнес Едрен (Johannes Edren), обидва доктора наук, обговорили з журналом NyTeknik кілька концепцій висувних шипів, в тому числі з використанням невеликих електромагнітів.
Матс Юханссон і Юханнес Едрен
«Ми вважаємо, що всі ідеї з передачею електричної енергії занадто складні, - сказав пан Сеттерстрем. - Наша ідея заснована на тому, що вода розширюється при замерзанні. Невелика кількість води всередині шипа дозволяє виштовхувати сердечник, коли температура наближається до нуля - без будь-якого зовнішнього джерела живлення ».
Шип пропонується зробити з зовнішнього корпусу, жорсткого металевого сердечника і кільця ущільнювача. Коли вода замерзає, вона виштовхує сердечник назовні, забезпечуючи виступ приблизно в 3 мм. За словами вчених, тертя між шиною та обледеніння поверхнею не так високо, щоб лід в шипах розтанув. При цьому якщо автомобіль пересувається по асфальту, то зростання тертя і температури прибере шипи всередину, що знизить знос дорожнього покриття.
Принцип дії висувних шипів за допомогою води
Коли температура зовнішнього середовища збільшується, лід тане, і в ємності з водою утворюється вакуум. Оскільки лід більше не утримує наконечник, він вдавлюється всередину масою автомобіля. При цьому тертя і тиску повітря повинно вистачити, щоб наконечник лишався всередині навіть при швидкому обертанні колеса.
«Може скластися враження, що недолік системи в тому, що шпильки не активуються до того моменту, поки температура шин / дороги не опуститься нижче точки замерзання. Але оскільки вода починає розширюватися вже при 4 градусах, активація відбувається вже при температурі трохи вище нуля », - зазначив пан Сеттерстрем.
У Швеції існують заборони на використання шипованих шин, але пан Сеттерстрем каже, що шини з висувними шипами можна класифікувати як «фрикційні, із засобами посилення зчеплення в певних умовах».
Г-н Сеттерстрем також зазначив, що ця технологія може бути використана і в виробництві зимового взуття - можна зробити шипи коротше і ширше, і тоді вони добре підійдуть для взуття на товстій підошві.
У винахідника виникло багато складнощів з тим, щоб переконати в життєздатності своєї системи як потенційних інвесторів, так і журі на виставках, в яких він брав участь. «Моя ідея була зустрінута з великим скепсисом, - визнав він. - Спочатку зацікавилися багато шинні виробники, такі як Bridgestone і Nokian, і ми навіть домовилися про зустріч, але на цьому все і закінчилося ».
Шипи, створені паном Фернхольм, приблизно в два рази більший звичайного - 10x10 мм. Кожен шип складається з тонкого сталевого корпусу, зовнішньої обмотки з міді і захисної оболонки. Всередині знаходиться сердечник, занурений в жорсткий парафін, який плавиться при 70 градусах. Там же розташовані нагрівальні елементи з ніхромового дроту, під'єднані до невеликого конденсатору в нижній частині шипа.
Активує котушка з піковою потужністю 100 Ватт встановлена в колісної ніші перед шиною. Котушки в колісних нішах з'єднані з підсилювачем, який допомагає створити магнітне поле, і він може бути встановлений в моторному відсіку або разом з іншою електронікою. Котушки генерують магнітне поле, яке вловлюється мідним дротом і передається до нагрівальних елементів в шипах. Після цього парафін плавиться, його обсяг збільшується приблизно на 15%, і сердечники виштовхуються назовні. За словами пана Фернхольм, шипи активуються «за частки секунди».
Метод «активації» шипів, запропонований Мікаелем Фернхольм
«Система вимагає 100 Ватт, і тільки коли шипи висуваються, а не постійно, - додає він. Коли шипи не використовуються, необхідно від 20 до 50 Ватт, а коли вони активовані, потрібно від 40 до 70 Ватт. Якщо ж система повністю виключена, електроенергія не потрібна. Витрата потужності також залежить від температури і швидкості обертання коліс ».
На питання про можливу вартість системи він відповів: «Електроніка коштуватиме десь 5 000 крон (530 євро), а ціна одного шипа з установкою складе близько 5 крон (0,53 євро). Думаю, це розумна вартість, оскільки не потрібно купувати два комплекти шин і витрачатися на зберігання покришок. Крім того, можна уникнути штрафів за використання шипованих шин ».
Прототип шипа від Мікаеля Фернхольм
За його словами, насправді максимальної економії можна досягти у випадку з вантажними шинами. «Система буде дешевше, ніж покупка, заміна і зберігання шин для вантажівок, - сказав він. - Крім того, шипи будуть зношуватися таким же чином, як і звичайні, але оскільки вони не будуть весь час контактувати з дорогою, знос буде повільніше, тобто збільшиться експлуатаційний ресурс шин ».
На свою роботу пан Фернхольм витратив близько 200 000 крон (21 тисяча євро), але для того, щоб розробити перший функціонуючий прототип, необхідно десь в десять разів більше. «У мене немає стільки грошей, - говорить він. - Мені потрібно знайти кого-то, хто готовий купити патент або взяти участь в розробках ».
Як запевняє пан Фернхольм, якщо він зможе знайти інвесторів, перші результати будуть через два роки.
У прес-релізі Nokian не розкрила ніяких подробиць з приводу того, які технології дозволяють висувати і прибирати шипи. Матті Морі (Matti Mori), керівник служби технічної підтримки Nokian, заявив тільки, що «це складна технологія і комплексний виробничий процес». «Ми не можемо розповісти, як це працює технічно. Це промисловий секрет », - додав він.
Він також зазначив, що, наскільки йому відомо, головний недолік прототипів Nokian в тому, що вони не дозволяють висувати шипи досить швидко. «Головний недолік їх системи в тому, що шипи висуваються через чотири секунди і протягом двох секунд, - сказав він. - Це означає, що в разі екстреної необхідності вони будуть неефективні. Крім того, такі шиповані шини коштують більше, ніж весь Porsche, який вони використовували у фільмі ».
Висувні шипи Nokian