Чому всередині повітря
Перші гумові покришки, які прийшли на зміну дерев'яним і окута ободам, були непробивними і зовсім не боялися цвяхів - більш того, в кожному колесі машини тоді цвяхів і штатно могло бути кілька. Втім, цінувалися обода, зібрані без єдиного цвяха або болта - це вважалося роботою майстра. Але до початку автомобілізації планети цельнодеревянниє колеса, оббиті гумою, були вже далеко не передовою технологією: настала пора пневматичних шин.
Перший патент на звичну нам «пневматику» з'явився в 1848 році і був узятий на ім'я Роберта Томпсона. Ідея дійшла і до практичної реалізації, причому тести переконливо довели перевагу пневматичних шин перед твердими колесами: тягове зусилля на твердому покритті зменшилася на 37%, а на гравії і грунті - на вже на 68%. І це не рахуючи принципової зміни в комфорті пересування.
Після закінчення дії патенту в 1878 році наступну спробу зробив досить відомий і понині Джон Данлоп: в 1888 він знову запатентував пневматичну покришку і почав серійне виробництво таких шин для велосипедів і кінних возів. До речі, часи тоді були суворі, патентні тролі і просто прожектери вже існували, так що патентів на цю технологію насправді було досить багато. Але всі вони зводилися до простих систем з камерою всередині покришки або «Пневмотрубка» - камерою і шиною в одному флаконі.
Просуванню пневматики сприяло захоплення велоспортом в той час. Велосипед для обивателя був чимось на зразок легкового автомобіля зараз - не у всіх вони були, але багато хто хотів би такої придбати, а бажання якомога ефективніше використовувати мізерні людські сили змушувало застосовувати найбільш ефективні колеса. Технологію покращували: історія зберегла імена багатьох причетних винахідників, наприклад, Чайлда Уелча, Андре і Едуарда мішлене. Поступово оформлялася звична нам конструкція з покришкою, яка фіксувалася на ободі, і всередині якої перебувала камера або камери з повітрям. У 1885 році успіх в гонці Париж-Бордо приніс популярність братам Мішлен, а в 1896 році англійська автомобільна фірма «Ланчестера» стала першою маркою, серійно встановлює покришки брендаDunlop. До початку двадцятого століття кількість компаній-виробників покришок для авто обчислювалася десятками, а самі покришки встановлювали і на автомобілі, і на пасажирські карети.
Проблема проколів гостро стояла з самого початку, неприємності траплялися буквально кожну сотню кілометрів. Це не дивно, враховуючи скільки цвяхів таїлося в грязі грунтових доріг - адже основний тягової силою були коні, а їх підковували, і підкови кріпилися саме цвяхами. Ушкоджувалися і камери, і самі покришки. Корд був текстильним і дуже слабким. Істотно ситуація покращилася лише в двадцяті роки з застосуванням нейлонового корду і віскози в складі покришок, а також з переходом на металокордним покришки в середині століття. Боролися з проколами простими методами - дірки заклеювали, а у водія в запасі завжди було кілька коліс. Гонщики ж, що відправлялися в далекі «ралійні» рейди, і зовсім везли з собою десятки «запасок».
Боремося з проколами: обійдемося без повітря
В умовах вже повного домінування пневматичних шин на легкових автомобілях їх застосування на важкій техніці і особливо військових машинах було вкрай обмеженим. Важкий вантажівка не підняти руками за вісь, щоб зняти колесо і замінити покришку. А в бою пневматика абсолютно марна - вона легко пробивається кулями і осколками і пошкоджується навіть колючим дротом, а обездвиженная машина стає легкою мішенню. І замінити колесо під вогнем, знову ж таки, вкрай складно. Так що саме запити військових в роки Першої світової війни стали основною рушійною силою в розвитку непробивних шин.
Прийнято вважати, що ідея безповітряних шин належить військовим дослідникам США. Конструкція була розроблена для того, щоб американським солдатам не доводилося ризикувати ...
Цельнорезіновое обода були не найвдалішим рішенням, але інженери швидко знайшли цілком ефективну варіацію, придатну для невеликій швидкості. Наповнені еластичною масою у вигляді спіненого каучуку або гумових джгутів покришки мали характеристики помітно краще, ніж у твердих ободів. На твердому покритті тягове зусилля зменшувалося на 20-30%, а на м'яких грунтах на все 50% в порівнянні з суцільносталевого колесом і гумовим облоєм.
Російськомовне назва таких покришок «гусматік» пішло від назви суміші, запропонованої хіміком А. Гусом перед Першою світовою війною, а англійський варіант «NTP» розшифровується просто як Non-Pneumatic-tire. Зараз подібного роду конструкції відомі як покришки з губчастої камерою, і зустріти їх досить легко - потрібно лише придивитися до коліс гармат в будь-який експозиції часів Великої Вітчизняної.
Надалі прогрес подібного роду покришок визначався саме характеристиками суміші-наповнювача. Правильно підібрана пружність дозволяла на твердому покритті і помірної швидкості отримати характеристики, які можна порівняти зі звичайними покришками. При цьому шина не боялася ушкоджень, навіть після потрапляння снаряда вона залишалася на диску, і машина могла пересуватися.
На жаль, з підвищенням швидкості виявлялися і недоліки такого типу коліс. Склад відчутно нагрівався при швидкому русі, що призводило до здуття, розривів і навіть спалахів покришок. Жорсткість складу по обіду неминуче коливалася, і вібрації, а також висока маса колеса руйнували ходову частину машин. Прогрес у створенні наповнювачів дозволив забезпечити безпечну швидкість на рівні 50 кілометрів на годину, але, схоже, це межа, за яким конструкція зажадала серйозного ускладнення.
На легкових автомобілях подібні колеса в двадцятому столітті практично не застосовувалися, обмежене використання на ранніх вантажівках і автобусах було пов'язано зі слабкою несучою здатністю пневматичних шин і складнощами із заміною коліс при проколи. Але з часом дороги стали краще, а пневматика - міцніше, і про громадянське застосуванні гусматік забули.
Як резервний варіант
Втім, з непневматіческімі шинами-гусматік ми ще не закінчили - вони іноді ховаються під оболонкою звичайної пневматики. Мова про шини для броньованих машин, цивільних і не дуже.
Гібрид пневматичної покришки і гусматік намагалися розробити дуже давно, ще в 30-ті роки проводилися покришки з суцільнолитий внутрішньою частиною, на яку монтувалася многокамерная шина. Наприклад, компанія Michelin представила в 1934 році покришки подібної конструкції. Призначалися вони в першу чергу для банківських броньовиків і рейсових тролейбусів. На машинах Chrysler в 1958 році з'явилися покришки Goodyear Tire і Rubber Company з несучим ободом - це дозволяло вирішити проблему безпеки при швидкій втраті тиску в камерної гумі, машина зберігала керованість при проколі колеса.
До масового впровадження бескамерной гуми проблема була актуальною, і подібні технології іноді з'являлися як додаткове оснащення для дорогих моделей машин. У сімдесяті роки ці технології застосовувалися в шинах бронетранспортера Mowag Piranha: його високопрофільні колеса мали всередині невелику вставку, яка дозволяла зберегти рухливість при серйозної втрати тиску.
Зараз спадкоємцями подібної технології виступають, наприклад, Michelin PAX і Bridgestone Support Ring System, які застосовуються на машинах прихованого бронювання європейських і американських виробників. На ободі колеса змонтовано кільце з полімеру, а поверх надіта пневматична покришка. У звичайному режимі, коли в колесі є тиск, зазор між зовнішньою покришкою і ободом гусматік становить кілька сантиметрів, і автомобіль рухається, як на звичайних колесах. А при проколі або іншому пошкодженні колеса вставка забезпечить рух на швидкості до 80 кілометрів на годину - звичайно, з деякою втратою керованості. Подібні технології використовуються і військовими, правда, зазвичай у поєднанні з «самозатягувальне» покришками і системою централізованої підкачки коліс.
Починка шин на ходу
Зростання швидкості колісних машин змусив військових в 50-і роки шукати інші рішення, крім гусматік. Відмінне поєднання якостей дала якраз вищезгадана технологія самозатягувальне покришок і система централізованої підкачки шин. Самоущільнюючий склад на внутрішній поверхні покришки або спеціальна Полімеризується при проколі рідина в поєднанні з системою підкачки і аварійними ободами, як у Mowag Piranha, дозволили відкласти непневматіческіе технології на кілька десятків років. Але оскільки нас цікавить в першу чергу «громадянське» застосування, треба відзначити, що компанія Continental випускає покришки з технологією ContiSeal для звичайних легкових машин. Лінійка включає шини практично будь-яких необхідних розмірностей, але з акцентом в основному на легкі спортивні авто - причому шини існують і в зимовому виконанні. Технологія дозволяє уникнути втрати тиску при проколи діаметром до 5 мм або не проникає через додатковий шар пошкодженнях, в тому числі неглибоких порізах боковин.
Альтернативний варіант знайомий багатьом власникам родстерів BMW до «епохи RunFlat». Компресор в багажнику і балон зі складом для закладення отворів вельми ефективно вирішували проблему невеликих проколів. Але тут власнику в будь-якому випадку доводилося зупинитися. Втім, подібне «поліпшення» доступне будь-якому автолюбителю з безкамерної покришкою, і герметик зовсім не обов'язковий - іноді можна поставити ремонтний джгут самостійно і підкачати колесо або просто підкачати і доїхати до найближчого шиномонтажу.
Чому самонесучі шини?
Так чому ж після стількох років спроб зробити пневматику нечутливою до проколів і випуску безлічі різних конструкцій, нарешті, з'явилася технологія, яка змогла закріпитися на ринку? Звичайно, свою роль тут грає прогрес в технологіях: з 1973 року спливло багато води, і RunFlat стала набагато зручніше в застосуванні завдяки появі нових полімерів, які дозволяють створити досить м'яку боковину з високою несучою здатністю, але це не визначальний фактор. В першу чергу треба відзначити, що причина, скоріше, не в технологіях створення покришок, а в автомобільному ринку.
Масу і внутрішній обсяг машини намагаються використовувати якомога ефективніше. Величезний обсяг сервісної електроніки, велике число сервісних механізмів, зростання маси кузова через підвищення вимог до безпеки і збільшення потужності змушують шукати способи хоча б зберегти загальну масу машини за рахунок відмови від традиційних резервів. А вага запасного колеса і домкрата для сучасного кроссовера - вже дуже істотна величина. Навіть докатка виходить громіздкою, інакше її просто не «надіти» на величезні гальмівні механізми. До того ж вартість сучасних високотехнологічних коліс складає помітну частку в ціні машини, і невелике поліпшення, що сприяє підвищенню надійності, тільки вітається.
Додатковим чинником, що сприяє закріпленню безпечних шин, став розвиток технологій контролю тиску шин і поліпшення підвісок. Система TPMS (контролю тиску) дозволяє уникнути непрямих небезпек застосування покришок RunFlat у вигляді непомітності пошкодження і ймовірності перегріву і повного руйнування покришки через цю помилку. А прогрес в будові підвісок дозволяє зберегти комфорт і керованість в машині навіть з жорсткою боковиною, гірше фільтрує нерівності дорожнього полотна.
В іншому самонесучі шини - це самий простий і технологічний спосіб перейти від звичайних покришок до проколоустойчівим. Відмінності в технологіях створення шин, дисків та операціях шиномонтажу мінімальні, а ефект - більш ніж достатній для країн з розвиненою дорожньою інфраструктурою. В технології відсутній надлишковий запас міцності, який необхідний для військового і поліцейського застосування, такі покришки не розраховані на пошкодження від вибухів, різноманітних загороджувальних смуг і так далі, зате і ціна рішення порівняно невелика.
