Шины будущего: в цвет кузова и не боятся проколов
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.
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 http://auto.mail.ru/article.html?id=39588
|
