Потеря давления в колесе считается одной из самых распространенных проблем на дороге, которая может не только задержать в пути, но и привести к аварии. Порезы, проколы, разрывы – все эти неприятности связаны с пневматическими шинами с самого момента их появления. Есть ли альтернатива привычной накачке воздухом?
Считается, что пневматические шины ведут начало от внезапного озарения шотландского ветеринара Джона Бойла Данлопа. Как гласит семейная легенда, он устал слушать жалобы десятилетнего сына на тряский трехколесный велосипед и однажды, не выдержав, примотал бинтом к колесам надутый садовый шланг, создав тем самым прообраз современных камер и покрышек. Дело было в далеком 1887 году, а на следующий год Данлоп получил патент на «пневматический обруч для транспортных средств».
В действительности же впервые пневматическую конструкцию еще в 1846 году запатентовал другой шотландец – Роберт Уильям Томсон. Но его изобретение в те годы оказалось сложным в изготовлении и очень дорогим по себестоимости – несколько свернутых в подобие камеры слоев парусины с обеих сторон пропитывались каучуком, а роль покрышки выполняли склепанные куски кожи. Тогда проект на долгие годы положили под сукно.
Так получилось, что преимущества пневматических шин первыми ощутили велосипедисты, а самобеглые экипажи в лучшем случае довольствовались полосками резины поверх деревянных либо металлических колес. Но такие «безвоздушные и беспрокольные» технологии плохо сочетались с комфортом и управляемостью, и в 1895 году братья Анри и Эдуард Мишлены впервые продемонстрировали преимущества пневматики в гонке Париж – Бордо на автомобиле Peugeot L’Eclair. Пусть конструкция колес еще была несовершенной, но уже тогда казалось, что альтернативы накачке шин воздухом нет. Однако коррективы внесла начавшаяся через пару десятилетий Первая мировая война…
Первый опыт боевых действий показал, что пневматические шины и без того неуклюжих бронеавтомобилей, равно как и другой техники, фатально уязвимы для пуль и осколков. В свою очередь, цельнолитые резиновые колеса оказались излишне жесткими, и если комфорт солдат мало кого волновал, то смягчить воздействие тряски на узлы и механизмы было крайне важно.
Решение пришло из Петрограда – химик А. Гусс предложил заполнять шины упругим желеобразным раствором из глицерина и желатина, который назвали гусматическим составом, а сами колеса – гусматиками. Позже в разных странах нашли более практичное решение и стали заполнять колеса губчатым составом из вспененного латекса. Но термин «гусматик» в дальнейшем так и закрепился за всеми подобными конструкциями независимо от их происхождения.
Следующая глобальная война еще больше убедила людей в погонах в практичности гусматиков. Отмечалось, что такие колеса сохраняли работоспособность даже со сквозными пробоинами от крупнокалиберных пулеметов.
Казалось бы, проверенная в экстремальных условиях конструкция должна органично перейти и на мирные дороги, но этому помешали технические ограничения. Экономически выгодные пассажирские и грузовые перевозки по твердому покрытию подразумевают относительно высокую скорость и приемлемый уровень безопасности, но этого гусматики предложить не могли. Как известно, в движении шины нагреваются, и если полые внутри пневматические модели успешно противостоят перегреву, то проблему с отводом тепла у сплошных колес решить не удалось – случалось, что резина просто теряла физические свойства и опасно деформировалась.
Еще одна проблема – большой вес сплошных колес и, соответственно, значительные неподрессоренные массы, заметно ухудшающие комфорт, управляемость и курсовую устойчивость. Пусть это несущественно для броневиков и тягачей, но не годится для мирных быстрых перевозок. Да и демпфирующие характеристики губчатой резины оставляют желать лучшего.
В наше время гусматики иногда устанавливают на индустриальную и вспомогательную технику. Они хороши для работы на участках, где скорость и резкие маневры не нужны, зато ценится устойчивость колес к повреждениям.
Современные безвоздушные технологии также используют упругие элементы между ступицей и протектором с поправкой на лучший отвод тепла и устойчивость. Реально работающую концепцию, по иронии, предложил концерн Michelin, в свое время давший путевку в жизнь пневматическим моделям. Первую разработку Tweel (англ. tyre – «шина» и wheel – «колесо») он представил в 2005 году.
Демпфирующими деталями здесь выступают широкие спицеподобные резиновые элементы. Такая конструкция с восстанавливаемым протектором уже серийно применяется на автопогрузчиках, строительной и сельскохозяйственной технике. А к 2024 году концерн пообещал вывести на дороги общего пользования и легковую шину UPTIS, в которой использован схожий принцип. Подобные прототипы есть также у Bridgestone.
Другим любопытным решением стало использование резиновой многоячеистой структуры. Эту концепцию особенно удачно развивает компания Hankook, которая представила уже несколько поколений разработки iFlex. Правда, о начале серийного производства информации все еще нет.
Разумеется, поддерживают такие технологии и военные ведомства. По заказу Пентагона американская компания Resilient Technologies в 2009 году представила колесо NPT (non-pneumatic tyre) с напоминающей соты внутренней структурой. Испытания на армейских Humvee прошли успешно, однако и тут о массовом выпуске ничего не слышно.
Как видим, по себестоимости, ходовым качествам и удобству монтажа серьезной альтернативы пневматическим шинам пока не предвидится. Но амбиционные планы концернов никто не отменял. Тот же Hankook, к примеру, всерьез задумался о футуристичной концепции MagTrack, где демпфирующим элементом станет… магнитное поле. То ли еще будет…
