Техника - молодёжи 1995-11, страница 38
1 £ D -J -J 150 ЛЕТ НАЗАД 23-летний шотландский инженер Роберт Уильям Томсон создал силои воображения то, что было совершенно неизвестно человечеству - "воздушное колесо" (пневматическую шину). Более того, в патенте № 10990 он настолько точно сформулировал принцип и цели своего изобретения, что они современны и по сей день: "... воздушная подушка между ободом и опорой, по которой катится колесо, уменьшает силу тяги (потери на качение.- Прим. авт.) и тем самым облегчает движение и уменьшает шум". И действительно, многие, казалось бы, революционные, проекты автомобильных шин — треугольного профиля, полиуретановой литой бескордной — потерпели фиаско именно потому, что в них не был соблюден этот основополагающий принцип действия пневматической шины. Отдел исследований и разработок шин российской Группы компаний МАКСИМ" приготовил к юбилейному году подарок - разработал новое поколение пневматических шин "FORWARD 121", развивающих принцип "воздушного колеса и улучшающих безопасность и экономику автомобиля. Научный руководитель отдела, изобретатель первой армированной кордом полиуретановой шины, доктор технических наук О.Б.ТРЕТЬЯКОВ рассказал нашему специальному корреспонденту Ольге ГОЛУБЕНКО несколько шинных' историй. История вторая: СЕКРЕТЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НЕДАВНО, ПОЛГОДА НАЗАД, российская Группа компаний "МАКСИМ" вписала свою с раницу в историю развития шинного производства, создав новое поколение шин "FORWARD 121". Секреты их новизны — в особой конструкции и геометрической форме протектора, в структуре каркаса и брекера (пояса из корда), рассчитанных на основе теории оптимизации циклов напряжении и деформаций. Новинка была тщательно исследована и выдержала все испытания на "отлично". Шины "FORWARD" устойчивы, медленнее изнашиваются и дольше служат. И, наконец, мало шумя 1 Снаружи протектор испещрен многочисленными канавками и ламелями, более глубокими, чем у существующих шин. Они хорошо вбираю воду и грязь, и покрышка колеса в каждый момент контакта с дорогой как бы "осушает" ее мокрую поверхность, улучшая сцепление. Обычно, внутри шинной оболочки в процессе ее качения образуется жесткая область объемного сжатия (рис.1). Все эксплуатационные свойства шины зависят от величины этой области, причем обратно пропорционально — чем она больше, тем меньше эластичность протектора. Конструкторам "МАКСИМа" удалось свести ее к минимуму и тем самым улучшить качес во изделия. Более того, они считают, что "воздушное колесо" все же имеет аналог в рироде — каждый выступ протектора напоминает человеческую ступню. Распределение удельных давлений на рабочую поверхность и ступни, и выступов — неравномер о. Поэтому профиль внешней поверхности шин "FORWARD" не симметричен а рисунок ламелеи - не случаен. Элементы выступов соединены в так называемый "ласточкин хвост" (рис.2). Это соединение снижает их жесткость при изгибе — то есть колесо на шине "FORWARD" легче и мягче "трогается" с места. Но когда протектор становится на дорогу всей "ступней" при разгоне, торможении или повороте автомобиля, подвижный вроде бы "ласточкин хвост" замыкает элементь в единый жесткии блок — и шина тогда (а вместе с ней и колесо) становится более устойчивой и легко управляемой. Обратите внимание: геометрия внешнего профиля новой шины представляет собой тор, или гиперболическую спираль (рис.3). Кроме того шав- История первая: ДОРОГИ "ВОЗДУШНОГО КОЛЕСА' ОДНАЖДЫ, 107 ЛЕТ НАЗАД, англичанин Данлоп решил смягчить ход трехколесного велосипеда, на котором катался его сын Джонни. На деревянный обод он натянул резиновый шланг и заполнил его сжатым воздухом. Так идея Томсо-на роди ась вновь и приобрела практическое применение. Вскоре начало развиваться производство невматической шины. Стремление приблизиться к потенциальным свойствам "воздушного колеса" побуждало разработчиков изменять форму и уменьшать массу шин ереходапъ от многослойных тяжелых оболочек — к легким однослойнь м и высокопро ным, искать новь е рецептуры конструкционных материалов. Чего только ни перепробовали для производства каркаса — корда, который появился в первь х же промышленных шинах! Хлопок оказался, конечно, непрочным, вискоза — недос аточно водостойкой, нейлону не хватало жесткости, а металлокорд заставлял защищаться от коррозии. В конце концов выбрали си тетическое "чудо-волокно" — кевлар (или терлон), из которо о ныне и готовят кордовые нити: по прочности на единицу массы он приближается к стали, а по удельной массе - примерно в 5 раз легче! Любуясь элегантным автомобилем, прохожие не приглядываются к его колесам, считая шину как бы "второстепенной" деталью. Тем не менее от этой детали зависитданамика машины, защита ее от толчков и вибраций со стороны дороги, плавность хода и грузоподъемность, устойчивость и проходимость, шум или бесшумность, и даже — жизнь водителя и пассажиров. Современная пневматическая шина — это один из сложнейших объектов техники и технологии с точки зрения механики, физикохимии, химии и реологии. Сегодняшний уровень ее развития достаточно высок, но разработчики уже задумываются и о том, как уменьшить толщину оболочки пневматической шины, и о переменных свойствах корда, и о сверхпрочных материалах Идеи много, самые интересные можно и нужно "подглядь вать" у природы. Главное — суметь их воплотить. Рис. 1. Шина в разрезе. Область объемного сжатия шин: "FORWARD 121"(слева) и существующих моделей (справа). Заявка № 95104951 /20(009256) от 05.04.1995 г. на свидетельство полезной модели в России "Протектор пневматической шины". Рис.2. Ламели, "прорезающие"выступы протектора шин "FORWARD 121" (слева) и существующих шин (справа). l-VVb ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 1 ' 9 5 36 |
