Anvelope fără aer: o curiozitate promițătoare
Autoturism cu roți Protos, Germania. Fotografie Strangernn.livejournal.com
Aspectul general al unei roți de automobile cu un disc central și o anvelopă umplută cu aer s-a format de mult timp și i-a confirmat eficacitatea. Cu toate acestea, se încearcă în mod regulat reconstruirea radicală a unui astfel de design pentru a-i îmbunătăți caracteristicile tehnice sau economice. O anumită popularitate în acest context se bucură de așa-numita. anvelopă fără aer cu elemente elastice și fără gaz comprimat.
Poveste lunga
Primele versiuni de anvelope fără aer au apărut aproape la începutul secolului trecut. Adesea, motivul apariției unor astfel de proiecte a fost lipsa materialelor. Designerii au încercat să înlocuiască cauciucul greu accesibil și scump cu lemn sau metal mai profitabil. Până în prezent, problema penuriei a fost rezolvată, iar proiectele noi sunt asociate doar cu dorința de a îmbunătăți performanța șasiului.
Primele modele de anvelope fără aer prezentau cel mai adesea o jantă metalică și o jantă exterioară călcată conectate printr-un set de arcuri de diferite forme și configurații. La diferite momente, s-au folosit arcuri cilindrice sau lamelare. Astfel de modele au rezolvat în general sarcinile, dar s-au dovedit a fi prea complicate și incomod de utilizat. Drept urmare, nu au intrat într-o serie mare și nu au primit o circulație largă.
Construcția combinată metal-lemn a roții de J. Martin, SUA anii 30. Fotografie Strangernn.livejournal.com
Succesul relativ a venit la anvelopele fără aer doar odată cu dezvoltarea programelor spațiale. S-a dovedit că roverele planetare precum Lunokhod-ul sovietic sau LRV-ul american ar trebui să fie echipate cu roți fără camere și aer. Așadar, produsul LRV din sistemul Apollo a primit o anvelopă elastică din plasă metalică cu banda de rulare nituită. Acest design a fost ușor, atenuat impacturile, nu necesita întreținere și s-a remarcat prin supraviețuire ridicată.
O parte din proiectarea anvelopelor fără aer într-o etapă sau alta a atras atenția armatei și a ajuns chiar la testele pe teren. În ultimii ani, s-a reînnoit interesul pentru astfel de evoluții și nu vorbim doar de proiecte pentru armate. Producătorii de anvelope de top se uită la construcția fără aer ca o alternativă viabilă la roțile tradiționale.
Rover lunar LRV program Apollo cu roți din plasă metalică. Fotografie de la NASA
Cu toate acestea, până acum, niciuna dintre mostrele cunoscute nu a ajuns la producția de masă și operarea în sfera militară sau civilă. Revoluțiile din domeniul trenurilor de rulare sunt împiedicate de factori obiectivi.
Design-uri moderne
Să aruncăm o privire la câteva modele moderne de anvelope fără aer care au fost dezvoltate în ultimele decenii. Deci, în trecut, proiectul Airless: Resilient NPT al Resilient Technologies era cunoscut pe scară largă. A fost dezvoltat din 2002 și a ajuns la testare la sfârșitul deceniului. Folosind materiale polimerice moderne care nu erau disponibile în trecutul îndepărtat, inginerii americani au reușit să creeze un design foarte interesant.
Anvelopa Airless: Resilient NPT este o construcție dintr-o singură piesă care include un disc de montare central, o jantă exterioară călcată și o carcasă specială între ele. Acesta din urmă este realizat sub forma unei structuri reticulate de hexagoane neregulate și trapeze. Greutatea mașinii este distribuită între janta relativ rigidă și grilă. În același timp, elasticitatea structurii vă permite să atenuați șocurile.
Fără aer: anvelopă NPT elastică pe un HMMWV atunci când lovește un obstacol. Captură de ecran din videoclipul demonstrativ
În timpul testelor, a fost posibil să se arate că anvelopa Airless:Resilient NPT este comparabilă în ceea ce privește amortizarea cu o anvelopă pneumatică tradițională. Nu se teme de înțepături și poate fi folosit dacă 30% din elementele cadrului sunt deteriorate. S-a obținut și un mic câștig de masă. Cu toate acestea, produsul a fost destul de dificil de fabricat, necesita materiale speciale și avea o serie de alte dezavantaje. Drept urmare, anvelopele de la Resilient Technologies nu au intrat încă în armată.
În 2005, Michelin a introdus conceptul de anvelope Tweel (Anvelopă + Roată). În acest design, janta centrală și janta exterioară sunt conectate prin „spite” în formă de V care parcurg întreaga lățime a anvelopei. Dezvoltatorul a vorbit despre reducerea greutății față de produsele tradiționale, creșterea resursei etc.
După testare și rafinare, anvelopa Tweel a fost dezvoltată. Au existat modificări ale acestui produs pentru echipamente de diferite clase. În 2012 au început livrările de astfel de anvelope pentru utilaje de construcții și agricole. În viitor, au apărut noi modele de astfel de produse cu o configurație diferită a elementelor elastice.
Produs Tweel de la Michelin. Foto Michelinmedia.com
Bridgestone are și propria sa versiune a anvelopei fără aer. Ea propune să conecteze discul și janta cu „spite” curbate dispuse transversal. O astfel de depreciere a făcut posibilă creșterea elasticității, păstrând în același timp alte caracteristici. Cu toate acestea, mostrele finite au avut o capacitate de transport limitată, ceea ce a redus domeniul de aplicare.
Sunt cunoscute și alte variante de anvelope airless de diverse feluri, care au ajuns la testare sau chiar producție. Căutarea de noi soluții continuă. Designerii încearcă diferite materiale, configurații de elemente elastice etc. Cu toate acestea, a fost doar un succes limitat.
Pro și contra
O anvelopă fără aer cu elemente elastice integrate are câteva avantaje importante față de o anvelopă pneumatică tradițională. Ei sunt cei care determină interesul crescut pentru astfel de structuri, observat până acum.
Tweel atunci când loviți un obstacol. Foto Michelin / michelinmedia.com
Principalul plus este supraviețuirea crescută. O anvelopă fără aer nu are cameră de aer și nu se teme de înțepături. De asemenea, nu se teme de impacturile secundare. În funcție de arhitectură, operabilitatea se menține chiar și în cazul avariilor grave ale structurii de susținere. Nu este nevoie de pompare și monitorizare a presiunii, ceea ce simplifică funcționarea. Este posibil să refuzați un disc de roată mare și relativ greu. Rezultatul este un ansamblu de roți mai ușor, care reduce greutatea nesusținută.
Cu toate acestea, există o serie de probleme din cauza cărora astfel de anvelope nu sunt utilizate pe scară largă. În primul rând, aceasta este o cerere crescută de materiale. Necesită cauciuc sau polimer cu elasticitate suficientă, rigiditate ridicată și rezistență la sarcini de diferite tipuri. Există, de asemenea, cerințe ridicate pentru absorbția energiei mecanice și conversia acesteia în căldură, urmată de disipare.
Toate acestea complică și măresc costul de producție. În plus, majoritatea anvelopelor au o limită de viteză - de obicei nu mai mult de 70-80 km/h. Accelerarea suplimentară crește stresul mecanic și duce, de asemenea, la supraîncălzire inacceptabilă.
Un exemplu mai târziu, Michelin Uptis, cu o configurație diferită, rezistentă, în „spițe”. Foto Michelin / michelinmedia.com
Spre deosebire de anvelopele pneumatice, anvelopele fără aer au o rigiditate constantă, iar pentru a o schimba, trebuie să schimbi roțile. În același timp, rigiditatea și alte caracteristici pot fi afectate negativ de pătrunderea murdăriei în structură prin pereții laterali deschiși. Proiectările pneumatice din aceste puncte de vedere sunt mult mai profitabile.
Ca urmare, anvelopele fără aer sunt încă utilizate în principal în domeniul vehiculelor ușoare cu viteze și sarcini limitate. Sunt puse pe cărucioare de golf, niște cărucioare, echipamente compacte de construcții etc. A fost lansată și producția de anvelope pentru biciclete, scutere și alte produse ușoare. Furnizarea de mostre mai mari este încă în discuție.
O curiozitate promițătoare
O combinație specifică de caracteristici tehnice, operaționale și economice, precum și o serie de limitări semnificative, nu permit încă anvelopelor fără aer să intre pe piața largă și să concureze serios cu modelele tradiționale. Drept urmare, piața anvelopelor nu se schimbă - deși diferite companii prezintă în mod regulat diverse produse „promițătoare”.
Roată cu anvelopă Bridgestone. Fotografie bridgestonetire.com
Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că produsele individuale cu designul original au intrat totuși pe piață și chiar și-au găsit clienții. Succesele se observă în mai multe nișe destul de înguste, în timp ce cucerirea principalelor sectoare ale pieței se dovedește a fi imposibilă. Nu există premise obiective pentru schimbarea acestei situații.
Astfel, diferitele versiuni de anvelope airless cu elemente elastice integrate păstrează în general statutul de soluție curioasă la o problemă tehnică importantă – fără prea mari perspective în contextul unei aplicații reale.
Pe de altă parte, astfel de proiecte pot avea rezultate pozitive care nu sunt legate de utilizarea directă a produselor finite. Dezvoltarea unor astfel de anvelope este acum realizată de lideri recunoscuți din industrie cu o bună bază științifică și tehnică. În timpul dezvoltării anvelopelor fără aer, pot fi create noi materiale, tehnologii și design. Și pot găsi aplicații în dezvoltarea și îmbunătățirea anvelopelor tradiționale care au perspective reale practice și comerciale.
informații