Что такое безвоздушные шины и почему их до сих пор не используют на автомобилях

Шина без воздуха

В изобретении колеса компании и отдельные исследователи заявляют довольно регулярно. Как правило, такие изобретения попадают лишь в музеи. Но когда об изобретении колеса заявляет одна из ведущих шинных компаний — стоит задуматься.

Французская фирма Michelin представила на североамериканском международном автошоу (North American International Auto Show), свою новую разработку — Tweel.

Это слово образовано от Tyre (шина) и Wheel (колесо). Данный гибрид одного и другого предназначен вовсе не для более лёгкой замены колёс.

Американские инженеры (а проект принадлежит американскому подразделению Michelin) задумали решить извечную проблему, над которой бьются шинники не один десяток лет — как совместить хорошую плавность хода с великолепной управляемостью машины.

Да, мы знаем, решающая роль в достижении этих двух противоположных целей принадлежит грамотной подвеске — системе рычагов и пружин, прочих элементов, что соединяют колёса с кузовом. Но и от шин тут зависит многое.

Авто на Tweel выглядит несколько непривычно (фото с сайта michelinman.com). А противоположны эти цели потому, что мягкая шина будет комфортной, но слишком податливой в поперечном направлении, шаткой и валкой, можно сказать, а это никак не придаст машине устойчивости.

Разумеется, шинники подолгу «колдуют» над конструкцией шины, чтобы обеспечить ей желаемые анизотропные свойства (разные в поперечном и радиальном направлении), но, кажется, абсолютным решением будет отказ от обычной пневматической шины как таковой.

Именно так и поступили в Michelin.

И iBOT, и Centaur появились совсем недавно, но «узнав» о новинке, поспешили «переобуться» (фото с сайта michelinman.com).
Новая конструкция использует резиновые спицы специального продуманного сечения, там, где у обычной шины — центральная часть с воздухом.

Эти спицы сплавлены в неразборную конструкцию не только с собственно протектором, бегущим по дороге, но и с колесом.

Выглядит всё это обманчиво просто, но потребовало серьёзных и долгих расчётов.

Дело в том, что Tweel обладает энергопоглощающими свойствами не уступающими, и даже превосходящими уровень обычных пневматических шин.

Новая технология позволяет выпускать шино-колёса с заданными свойствами, куда более точно настроенными, чем в случае с традиционной технологией (фото с сайта michelinman.com).

Оно (шино-колесо, наверное) поглощает удары с «невиданной непринуждённостью», как отмечают разработчики.

Вместе с тем, в поперечном направлении этот гибрид ведёт себя как жёсткое колесо. По сравнению с обычной шиной жёсткость новинки выше в пять раз. На колесо словно наклеили цельнолитой слой резины с рисунком протектора.

Легко представить, что при прохождении поворотов такое колесо обеспечит машине идеальную управляемость (если и остальные компоненты автомобиля не подкачают).

Однако, если бы это и правда было цельнолитым колесом, ездить на нём по реальным дорогам было бы просто невозможно.

Centaur рассчитан на жёсткую езду по бездорожью, но теперь он может быть одновременно и комфортным (фото с сайта michelinman.com).
Компания считает, что её изобретение имеет потенциал, чтобы преобразовать автомобильную, военную, строительную и другие виды ездящей техники — на годы вперёд.

Michelin отмечает, что новая технология позволяет очень точно настраивать параметры различных шин под тот или иной автомобиль. Нужно заметить, что и экономичность машин на новых шино-колёсах будет лучше. Даже тяжёлой строительной технике пригодится жёсткая мягкость Tweel (фото с сайта michelinman.com).

Опытный образец Tweel примерно в двадцать раз легче обычной шины и обладает в двадцать раз меньшим сопротивлением качению.

Добавим в плюсы изобретению исключительную безопасность (очевидная невозможность прокола) и повышенный срок службы (тут надо поверить заявлениям компании). Получается очень заманчиво.

Чтобы продемонстрировать широту возможных применений новинки, компания создала не только автомобильный вариант Tweel, который опробовала на Audi A4, но и оснастила Tweel-ами экзотические виды транспорта: робототехническую коляску для инвалидов iBOT и внедорожный самобалансирующий скутер Segway Centaur.

50 лет назад компания Michelin изобрела радиальную шину (основной тип шин на современных автомобилях). Сейчас же Терри Геттис (Terry Gettys), глава исследовательского центра компании в США, заявил: «Главные революции в мобильности могут происходить только раз в сто лет. Но новое столетие пришло, и Tweel показал свою способность преобразовать транспорт».

В общем, то ли радиальную шину нельзя считать подлинной революцией, то ли правило ста лет пора отменить.

Рубрика : Мировые автоновости

Метки : шина без воздуха

Преимущества и недостатки

Безвоздушные шины — современные изделия с персональными преимуществами и недостатками, о которых стоит знать.

Начнем с плюсов:

1. Способность изменения конструкции. В движении колесо деформируется с учетом ям (подъемов) на дорожном покрытии. Дефекты покрытия «проглатываются» резиной, что гарантирует дополнительный комфорт на скорости до 80 км/час.

2. Стойкость к повреждениям. Колесо выполняет возложенные на него функции до тех пор, пока 70% его элементов исправно. Что касается классических покрышек с воздухом, то они такой особенностью похвастаться не могут. Хватит одного гвоздя, чтобы обездвижить машину.
3. Легкость эксплуатации. Установив безвоздушные шины, вопрос измерения давления отпадает сам собой. При этом покрышки не лопнут ни при каких обстоятельствах, ведь давление сохраняется на одном уровне.

4. Вес. Безвоздушные шины легкие — их вес меньше, чем у «воздушных» собратьев. Снижение массы обеспечивается за счет отказа от установки дисков — кованых, литых или стальных. Благодаря этому повышается и устойчивость автомобиля на дороге.

5. Свободное пространство в багажнике. Надежность безвоздушной резины влечет за собой ряд положительных моментов:

• В запасном колесе нет необходимости, что открывает дополнительные перспективы по загрузке авто;
• Домкрат не нужен, разрешается оставить в гараже ключи, насос и прочие мелочи;
• Снижается расход топлива за счет того, что масса автомобиля снижается.

Дальне про плюсы.

1. Доступность. Цена безвоздушной резины, вопреки мнению автолюбителей, не много выше «воздушных собратьев». Но негативный сценарий возможен при росте спроса на изделие.

2. Универсальность. На этом этапе новые шины еще не получили должного спроса, но со временем они станут на все автомобили — от «копейки» и до новых моделей внедорожников.

3. Скорость замены. Сегодня разрабатываются изделия, на замену которых уходит до 5 минут. В сложной ситуации на дороге изношенная резина с легкостью меняется на новую. Если требуется, то водитель устанавливает гоночный профиль с помощью специальных болтов за 5-7 минут. Если стоит задача подняться в горы, то устанавливается полиуретановая основа.

Как видно из описанного выше, преимуществ у безвоздушных шин хватает. Но не обошлось без минусов.

Так, к отрицательным моментам стоит отнести:

1. Безопасная скорость движения на резине без воздуха — 80 км/час. При увеличении скорости появляются вибрации, сильный шум, возможен перегрев резины.
2. Проблемы с грузоподъемностью. Здесь технологию сложно назвать продуманной до конца. Превышение веса автомобиля выше допустимого уровня критично.

3. Слабая готовность к поездкам по бездорожью. Выпустить воздух и поехать на спущенных колесах по песку не выйдет.

   Придется менять комплект резины, чтобы преодолеть потенциально опасный участок. Кроме этого, при износе одного колеса также меняются все колеса в комплекте.

Электромобиль, которого нет

Слава Tesla никак не дает российскому автопрому покоя — вон работают над созданием электромобиля «Монарх». Новинка будет обладать искусственным интеллектом и сможет заряжаться за считанные минуты. Звучит круто? Вроде да, но вот по данным источников, в электромобиле будут использоваться графен-магниевые аккумуляторы.

Да, у них больший запас хода (до 800 километров), и до 100 % они могут зарядиться за несколько минут, вот только реально работающих прототипов такой батареи просто нет. Графен-магниевые аккумуляторы существуют на уровне чертежей, но не более — пока никому не удалось собрать работающую модуль. Вроде бы инженеры из Испании и специалисты университета Кордовы несколько лет назад разработали графеновый аккумулятор нового поколения, но вот только никому его не показали: производство должно было начаться еще в 2017 году, а воз и ныне там.

Так что вообще непонятно, будет ли российский электромобиль таким, как говорят, или же это очередной проект для его демонстрации на красивых слайдах (к слову, их тоже пока нет).

Достоинства и недостатки

Теперь, давайте рассмотрим положительные стороны и найдём изъяны в установке регулируемой конструкции.

О преимуществах, в первую очередь.

Что отличает машину на пневмо. Это, в первую очередь, увеличенная энергоёмкость. Она не даёт машине выполнять рискованные крены при вхождении в поворот. Даже на высоких скоростях. Существенно снижается амплитуда колебаний. В результате, затрачивается меньше энергии на поглощение амортизаторами.

К плюсам установленной пневматической подвески можно отнести регулировку жёсткости в широком диапазоне. Это позволяет сделать езду более контролируемой. Речь идёт о выборе наиболее оптимального варианта жёсткости при передвижении по дороге с разным качеством дорожного полотна.

Ещё один положительный аспект, на котором хочется заострить внимание – это положение кузова автомобиля. О чём собственно речь? Стабильность позволяет в ночное время работать фарам в стационарном режиме. Исключены прыжки, раскачивание кузова авто

Следовательно, водитель не напрягается, а спокойно контролирует освещённую трассу

Исключены прыжки, раскачивание кузова авто. Следовательно, водитель не напрягается, а спокойно контролирует освещённую трассу.

Создаются дополнительные меры безопасного передвижения, как для владельца транспортного средства, так и для других участников ночного дорожного движения. Разница при установке и использовании пневматической подвески в этом очевидна.

Помимо этого, отличия пневматической подвески от обычного варианта, заключаются в следующем:

1. Появляется возможность увеличить грузоподъёмность транспортного средства.
2. Распределить нагрузку.
3. Регулировать тормозное усилие.
4. Повышается комфорт передвижения.
5. Ход авто становится более плавным.
6. Снижаются показатели уровня шума.
7. Появляется возможность регулировки и контроля клиренса.
8. Аэродинамика становится лучше.

Наряду с этим, существуют минусы подвески, о которых необходимо говорить вслух для полного понимания ситуации.

Минусы

В копилку негатива можно положить:

1. Дорогое обслуживание.
2. Постоянный контроль системы и регулярную очистку от грязи.
3. Передвижение зимой на пневме. При высоких минусовых температурах резина дубеет. Подушки могут порваться, потрескаться и пропускать воздух.
4. Сложно установить, а тем более, настроить самостоятельно.
5. Ресивер и аппаратура могут занять большой объём багажного отсека.

Основные преимущества

Говоря о преимуществах, закономерно колёса без воздуха сравнивают с классическими пневматическими покрышками.

Узнать о преимуществах позволили специальные испытания. Безвоздушки установили на обычные гражданские автомобили типа Audi A4. В ходе испытания сразу удалось заметить, что управляемость машины улучшилась в сравнении с аналогичными заездами, но уже с воздушными колёсами.

Можно выделить несколько главных преимуществ, которые характеризуют сильные стороны таких разработок и потенциально позволяют рассчитывать на постепенное внедрение безвоздушных шин в автомобильную промышленность.

1. Высокий ресурс эксплуатации покрышек. Испытания наглядно показывают, что при сохранении 70% структуры из полиуретана автомобиль будет ехать без особых проблем, сохраняя такую же устойчивость, как при 100% целостности материала.
2. Здесь не нужно контролировать давление. То есть безвоздушные колёса полностью избавляют от такой проблемы как прокол колеса или сдутая шина. Даже при сильных механических воздействия резина лопнуть не может за счёт своей конструкции.
3. Уменьшенный вес. Конструкция также позволяет снизить общую массу покрышек. Это позволяет упростить замену при возникновении такой необходимости.
4. Уменьшение расхода топлива. Из предыдущего преимущества вытекает ещё одна сильная сторона. На безвоздушках машина требует меньше топлива, чем при прохождении такой же дистанции на воздушных покрышках.
5. Отказ от воздуха позволяет упростить и улучшить прохождение неровностей и преодоление серьёзных препятствий. Покрышка просто повторяет форму неровности, а затем быстро восстанавливается после выезда на ровный участок. При этом в салоне минимально ощущаются прохождения таких дорог.
6. Вероятность деформации колёсного диска при выезде на бездорожье сводится практически к нулю, чего не скажешь о классических пневматических колёсах.
7. Длительный срок службы. Для безвоздушных шин используют материалы с повышенными показателями прочности, устойчивости к износу. Стираются они намного медленнее классических колёс.
8. Адекватная стоимость. Производители заявляют о том, что при реализации проектов, направленных на массовое использование, безвоздушные покрышки станут бюджетным решением.

Фактически потребности в замене таких колёс нет. Это позволяет освободить багажный отсек от запасной шины. А даже если безвоздушку потребуется заменить, за счёт своего веса и простоты конструкции на это будет уходить не более 10 минут без каких-либо усилий.

Отдельно стоит отметить один очень интересный проект, над которым уже сейчас ведётся активная работа. Это колёса, позволяющие быстро менять верхний слой. То есть предусмотрена основа автомобильного колеса, и есть съёмный верхний кожух, непосредственно контактирующий с поверхностью. Смысл идеи заключается в том, чтобы при необходимости достать комплект кожухов, надеть их вместо установленных и преодолеть препятствие, для которых этот слой подходит. Производители хотят предложить спортивные кожухи, комплекты для сложного бездорожья, обычные наборы для городской езды и пр.

Но это только одна сторона медали. У безвоздушек есть и обратная.

Прощай, запаска

Начало положено, но когда же массовое производство? Первые тест-драйвы пройдут на Chevrolet Bolt EV — это быстрый, но все же не спортивный автомобиль.

Новые шины на самом деле немного тяжелее, чем традиционные для спортивных дорожек, 50 фунтов против 51, включая колесо, но «Мишлен» считает, что дефицит легкости можно уменьшить, исключив из комплектации болида плоские шины и домкраты.

Если все пойдет по плану, Michelin и GM ожидают появление новой продукции в продаже для «избранных моделей GM» в ближайшие пять лет, а другие производители последуют за ними. Можно сказать, что дни запасного колеса официально сочтены.

Остров Атласова, закованный в стратовулкан, сфотографирован астронавтом

Папа так сильно не любил 2020 год, что попытался изменить дату рождения сына

Парящий Орел или Бородатая Жаба: чего вам ждать от 2021 года Кричащего Петуха

Безвоздушные колеса для автомобилей Шины Колеса Техника Транспорт Лучшее 2007

Категории: Техника » Транспорт

Безвоздушные шины от Michelin

Сферические колеса в мотоцикле Spherical Drive System

Беспилотные автомобили Google будут тестироваться на дорогах

Увидел свет первый транспорт на безвоздушных шинах

Практически всем автомобилистам приходилось сталкиваться с проблемой проколов шин и камер колес любимого авто. Потеря драгоценного времени, непредвиденные материальные затраты – все это напрямую относится к этой совсем непредвиденной и неожиданной неприятностью.

Ладно, если вы прокололи шину в центре города, где до ближайшей автостанции сотня-две метров. А что если такое случиться во время боевой операции, и проколотыми окажутся не одно, а сразу несколько колес, в результате нежелательной автоматной очереди или разорвавшегося рядом снаряда. Здесь уже идет счет не на время и деньги, а на количество спасенных человеческих жизней.

Категории и теги: Техника » Транспорт » Шины, Колеса, Камеры, Автомобили, Безвоздушные.

Именно поэтому исследователи работают сегодня надо созданием колеса для военной техники, не требующие ни подкачки, ни дополнительного ухода.

Один из руководителей проекта, профинансированного Пентагоном, по созданию безопасных колес, Али Манеш (Ali Manesh), представил общественности прототип «безвоздушного» колеса, которыми вскоре планируется оборудовать все военные джипы американцев Humvee. Шины таких колес примечательны тем, что вместо воздуха они наполняются сжатыми полимерами или пластмассой.

Ученый отметил, что эту идею инновацией не назовешь, раньше уже предпринимались попытки создать «безвоздушное» непробиваемое колесо, но большинство из них так и остались на чертежах, и на мировой рынок поступлений таких товаров не было. По словам Манеша, рабочий прототип их разработки уже готов, теперь осталось доработать некоторые детали и запускать тестовый режим

Джим Доббс, представитель компании Resilient Technologies, работающей над этим проектом, заверил прессу, что на автомобиль можно установить сколько угодно брони, но если что-то произойдет с покрышкой или камерой одного из колес, вся защищенность авто сводится к нулю.

В 2005 году компания Michelin, один из ведущих мировых поставщиков шин для авто, представляли общественности свою версию безвоздушных колес. Тогда этот проект получил название «Tweel». Отличительными особенностями Тweel тогда стали гибкие спицы, на которых держался так называемый «обод», напоминающий автопокрышку но также модифицированный. Пока неизвестно, почему технологии Тweel так и не смогли выйти на рынок и до сих пор колеса такого типа не продаются.

Теги: Шины, Колеса, Камеры, Автомобили, Безвоздушные

Современная утилизация автомобилей с помощью шредера

В Британии хотят оборудовать все новостройки зарядками для электромобилей

Электромобили дешевле от ДВС уже в 2023 году

Дрифт на военном тягаче

Безвоздушные шины от Michelin

Сферические колеса в мотоцикле Spherical Drive System

Беспилотные автомобили Google будут тестироваться на дорогах

Увидел свет первый транспорт на безвоздушных шинах

Категория: Техника » Транспорт | 4-01-2007, 20:03 | Просмотров: 7541 |

Минусы конструкции

На что надо обратить внимание потребителю, это на очевидные несовершенства новой продукции:

• Предельная скорость на такой обувке не может быть выше 80 км/ч. От большой скорости покрышка начинает нагреваться и шуметь.
• Пока грузоподъемность тоже оставляет желать лучшего. Конструкция довольно жесткая, регулированию не поддается.

Неизвестно, и надо ли менять комплект при переходе на другое дорожное покрытие, например, песок. Но в целом автомобильный рынок ждет новинок шинной продукции, готов протестировать и дать рекомендации производителям.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

Экскурс в историю

Своё начало шины без воздуха берут в Пентагоне, главном военном ведомстве США. Сами понимаете, что о них заговорили с целью внедрения в военную технику. Ведь вероятность прокола колеса потенциально ставит под угрозу военные операции. А поскольку у США большие деньги тратятся на военную промышленность, то не удивительно, что вскоре появились первые проекты и предложения по реализации таких шин.

Впервые шины нового поколения, лишённые воздуха, установили на военные американские машины Humvee. И сразу стало очевидно, что технология работает, и она имеет ряд преимуществ. Но есть и список недостатков.

Уже по традиции военные разработки постепенно перекочевали в гражданское производство.

Насколько это колёса будущего, сказать сложно. Отказ от воздуха потенциально открывает внушительные перспективы. Но о глобальном внедрении технологии говорить рано.

Безвоздушные шины:

Безвоздушные шины – это полая конструкция, в которой вместо воздуха используются резиновые, полиуретановые, стекловолоконные и т.п. ставки-простенки из эластичных материалов. На ступицу крепятся в специальном порядке спицы, а снаружи – резиновое кольцо (обод, протектор), как у обычных шин. Обод в любой момент может быть заменен. Амортизатором в безвоздушных шинах выступают легкие колесные вставки-простенки между протектором и ступицой. В некоторых случаях спицы могут походить на пчелиные соты. В других – быть похожими на обычные спицы. В третьих – иметь иные формы.

Безвоздушные шины призваны заменить обычные пневматические шины и устранить ее существенный недостаток: внезапная потеря избыточного давления воздуха в пневматической автомобильнойшине при высокой скорости движения машины в большинстве случаев приводит к дорожно-транспортному происшествию. Другим недостатком пневматических автомобильных шин  является то, что неправильный выбор давления в  шинах значительно затрудняет движение машины и снижает эффективность передвижения. С безвоздушной шиной такого не произойдет.

Использование безвоздушных шин пока имеет некоторые ограничения. Они могут быть использованы в транспортных средствах, которые имеют небольшой вес, а также скорость движения которых – не более 80 км/час (велосипед, скутер, спецтехника и пр.).

С другой стороны, безвоздушные шины могут использоваться в жёстких и экстремальных условиях, когда есть высокая вероятность прокола пневматической шины.

Покрышки без воздуха – конструкция

Как говорилось выше, их главной особенностью является наличие двух рядов крепких резиновых спиц (термопластичных) специального сечения. Данные спицы находятся в том месте колеса, где у стандартной покрышки расположена центральная часть, наполненная воздухом, и крепятся к ступице внахлест (друг за другом), а к ободу – через определенные промежутки.

Несмотря на довольно простоватый вид, эта конструкция потребовала достаточно серьезных и длительных расчетов, проводимых многими инженерами, и представляет собой цельный не только с протектором, но и со всем колесом элемент. Таким образом, данное колесо сможет с невероятной легкостью и непринужденностью поглощать все возможные удары, что будет весьма кстати, особенно учитывая качество нашего дорожного покрытия.

Кстати говоря, результат работы корейской фирмы Hankook – покрышки без воздуха, соответствующие автомобильным шинам 155/80 R14, шириной 155 мм, общим диаметром 590 мм, а посадочным – 14 дюймов, изготавливаются из синтетического полиуретана, и на целых 95 % могут быть вторично переработаны

При этом очень важно подметить, что нет никаких вредных выбросов в атмосферу. Так что их можно назвать колесами завтрашнего дня, никаких проколов, экологически безопасные, да и почти на все сто процентов поддаются вторичной переработке.

Как устроена безвоздушная шина

Проектированием и выпуском безвоздушных шин занимается несколько компаний. Их изделия отличаются конструкционными особенностями.

Во время работы спицы и протектор от контакта с дорожным покрытием деформируются, а затем возвращаются в исходное положение. Этому способствует особое сечение спиц, обеспечивающее прогиб в одной плоскости без появления деформации в других направлениях.

Устройство колеса включает: стяжной хомут и ступицу. К последней крепятся в определенной последовательности полиуретановые спицы. Оптимальное расстояние между ними подбирает компьютер. Растяжной хомут отвечает за внешний вид резины. Для изготовления используют полиуретан, смолу, термоволокно. Это описание соответствует изделиям от Michelin.

Компания Polaris предложила свой способ расположения спиц из композиционных материалов, который отдаленно напоминает пчелиные соты. Благодаря этому колеса получают способность к изменению жесткости, проще справляются с преодолением неровностей.

Шины от Bridgestone отличаются устройством каркаса, который состоит из пластин. Элементы из переработанной смолы за счет особого расположения образуют сетчатую структуру. Однако эксплуатационные характеристики таких изделий более низкие: допустимая скорость — 64 км/ч, грузоподъемность — 150 кг.

Производители из Кореи создали разработку I-Flex, в которой шина и обод объединены в одно целое. Она практически полностью выполнена из вторичных материалов. В ходе усовершенствования, изделие смогло преодолеть скоростной барьер. Максимальное значение составило согласно тестам 130 км/ч. Новые модели корейской фирмы Hankook представлены еще четырьмя видами шин, но они пока находятся в процессе испытаний.