БЕЗОПАСНЫЕ ШИНЫ: тенденции и прогресс


Стремление повысить безопасность движения привело к появлению ряда новых решений для шин и ободов. Важнейшим шагом стало создание бескамерных шин. Их использование в специальной технике, а также применение на изделиях централизованной системы подкачки шин воздухом повышает стойкость к повреждениям. Но они не стало кардинальным решением проблему безопасности. Представляем обзор мировых технологических тенденций и достижений в этом направлении.


Ежегодно на российских дорогах погибает 30 тысяч человек. 1000 – в день. 100 человек – в час. И причина – не всегда нарушение правил дорожного движения. Зачастую аварии случаются из-за механического повреждения шин. При сквозных механических повреждениях шины давление в ней резко падает, и на большой скорости это может привести к аварии.

Стремление повысить безопасность движения привело к появлению ряда новых конструктивных решений для шин и ободов. Важнейшим шагом в этом направлении стало создание бескамерных шин. Их использование в специальной технике, а также применение на изделиях централизованной системы подкачки шин воздухом повышает стойкость к повреждениям. Однако система подкачки шин может компенсировать утечку воздуха и поддерживать давление в шине только до определенного предела, в зависимости от количества и характера сквозных повреждений. При сквозном повреждении обода колесо, как правило, выходит из строя, ибо система подкачки в этом случае не обеспечивает поддержания даже минимально допустимого рабочего давления в шине. Частично эта проблема решается за счет применения резинокордного распорного кольца.

Но это не решило кардинально проблему безопасности. Более того, выявилась необходимость создания специальных шин и систем, получивших название «безопасные» для обычных автомобилей, а для специальных автомобилей – «боестойкие». Цель таких конструкций - обеспечение достаточной герметизации отверстия при пробое колющим предметом и устойчивое движение автомобиля. Для обеспечения управления автомобилем, движущимся на спущенной шине, безопасные шины должны иметь высокое сопротивление боковому уводу, позволяющее управлять автомобилем без заноса на прямой дороге под воздействием боковых сил и при движении автомобиля на вираже, а также при выполнении маневров на дороге, сохранять свое положение на ободе так, чтобы борта не смещались и не сходили с полки обода. При этом ни одно из качеств, повышающих безопасность движения автомобиля, не должно быть достигнуто за счет ухудшения комфортабельности и скоростных свойств.

Проблема повышения безопасности включает в себя также создание безопасных систем «шина-колесо» и других способов повышения работоспособности шин при эксплуатационных повреждениях. Крупнейшие шинные и автомобильные фирмы Европы, США, Японии и других стран работают над созданием конструкций шин и систем «шина-колесо», обеспечивающих безопасность движения автомобиля в случае механического повреждения шин, то есть одной из основных причин выхода шин из эксплуатации.

Все способы повышения проколостойкости и боестойкости шин и обеспечения надежности движения автомобиля на поврежденной шине можно условно разделить на 3 основные группы: самогерметизация механических пробоев по беговой дорожке шин; обеспечение временного движения автомобиля на поврежденной шине и обеспечение длительного движения автомобиля на поврежденной шине.


Самогерметизация механических пробоев шин

К первой группе шин относятся просто бескамерные шины, снабженные различными герметизирующими композициями, шины со специальными губчатыми слоями во внутренней полости в зоне под протектором. По данным фирм, герметизирующие жидкости характеризуются следующими свойствами: предотвращают утечку воздуха из шин, сохраняют номинальное рабочее давление в шинах и уменьшают их нагрев; оставаясь внутри в течение всего срока службы, ликвидируют проколы по мере их появления; находясь во внутренней полости шины, жидкости не вызывают разбалансировки шин, ржавление стали, коррозию дисков, разрушение резины; герметизирующие жидкости сохраняют свои рабочие свойства в широком диапазоне температур (от –20 до +75 ºС); жидкости не имеют запаха, нетоксичны, непожароопасны; герметизация отверстий до 3 мм обеспечивается немедленно.

Таким образом, использование герметизирующих жидкостей в шинах представляет интерес с точки зрения обеспечения безопасности движения автомобиля.

Одним из вариантов конструкции шин, позволяющих продолжать движение после их повреждения, является шина повышенной самогерметизации типа «Голден Лайфсейвер» (Франция). Суть способа заключается в следующем. На внутреннюю поверхность основного гермослоя накладывается дополнительный ячеистый слой, состоящий из модифицированной губчатой резины. Этот дополнительный герметизирующий слой предназначен для самогерметизации небольших отверстий. Надежность работы при пробое имевшихся в нашем распоряжении образцов шин определялась пробоем по короне цилиндрическим бойком диаметром 8–10 мм и длиной 60 мм. После этого шины обкатывались на барабане без клиц со скоростью 80 км/ч. Результаты испытаний показали, что шины имеют удовлетворительную работоспособность. Падение давления после пробоя в конце испытаний составило до 0,6 кгс/см2. Общий пробег шины с пробоями – 820 км.

Конструкции, обеспечивающие кратковременное устойчивое движение автомобиля

Идея создания шины, содержащей несколько камер, возникла еще в XIX веке. Однако свое распространение она получила в 60-х годах XX века. Наиболее характерным воплощением идеи стала конструкция трехполостной шины фирмы «Клебер-Коломб» модели ТТТ. Конструкция имеет 3 пневматические камеры: основную и две дополнительные, привулканизованные к внутренним поверхностям боковых стенок шин. Эти боковые камеры (полости) поддуваются отдельно до более высокого давления, чем в основной камере. При проколе основной камеры боковые камеры увеличиваются в объеме и поддерживают давление в шине. Однако такая шина не нашла распространения из-за недостаточной работоспособности конструкции и усложнения технологии ее изготовления.

В отечественной шинной промышленности была разработана конструкция и изготовлена двухполостная камера для шин 7,5-17 автомобиля высшего класса ЗИС-110. Однако результаты испытаний данной конструкции показали на ее низкую работоспособность, и работы в этом направлении были прекращены.

Первоначально попытки решить проблему механических повреждений сводились к заполнению внутренней полости шины различными эластичными материалами. Один из первых патентов такой шины (1946 г., Англия) включал в себя возможности использования в качестве наполнителей накаченной шины различные вещества с эластичными свойствами: металлические пружины, кусочки каучука и т.п.

Примером современной конструкции такой шины может стать шина, разработанная фирмой «Эластомер А.Г.» (Германия). Шина имеет отформованный наполнитель, изготовленный на основе сложных полиэфиров из пенистого полиуретана литьевым способом. Подобные методы изготовления безопасных шин – дорогостоящие и трудоемкие, а, кроме того, применение таких шин ограничено низкими скоростями из-за высокого теплообразования, вследствие которого происходит разрушение шины. Так, испытания шины фирмы «Эластомер А.Г.» показали, что уже при скорости 20 км/ч шина не работоспособна.

В отечественной практике шины ГК 830×240-381 мод. И-П132У и И-П291М для гусеничных снегоболотоходов и изделий Ишимбайского завода транспортного машиностроения с заполнением специально разработанной в институте губчатой камерой показали удовлетворительную работоспособность в процессе ходовых испытаний в диапазоне скоростей от 30 до 50 км/ч в различных дорожно-климатических условиях при температуре окружающего воздуха от +40 до –60 °С (Антарктида).

Эти шины серийно выпускаются и сегодня для специальной техники в объеме 2-3 тысячи штук в год. Шины с губчатой камерой (ГК) серийно выпускались в широком ассортименте для применения в основном в военной технике в течение нескольких десятков лет. Но их производство резко сократилось в последнее время из-за немалой себестоимости, высокого теплообразования в эксплуатации, тяжелого веса, снижения потребности, а также из-за высокой экологической опасности производства.

В настоящее время фирма «Микаель Тайер» выпускает материал «тайрфил», который представляет собой двухкомпонентную уретановую резину с высокой эластичностью. Данный материал предлагается для любого типа шин, за исключением высокоскоростных.

Конструкции, обеспечивающие длительное движение на поврежденной шине

Для обеспечения длительного движения автомобиля на поврежденной шине или на всех поврежденных шинах к тем характеристикам, о которых говорилось ранее, необходимо добавить новые требования. В части безопасной эксплуатации важно обеспечить безопасность в отношении разрыва шины или выхода из строя колеса, иметь надежное прилегание бортов шины к закраинам обода, шина должна быть бескамерного типа. Нужно, чтобы движение автомобиля происходило без разрушения шины, при отсутствии в ней давления воздуха, на расстояние до 200 км со скоростью не менее 80 км/ч, а для специальной техники при повреждении 100% шин – подвижность техники, пробег до 50 км при скорости до 50 км/ч, с возможностью последующего ремонта шин и колес (при этом размер сквозных отверстий не должен быть более 8 мм, а число таких пробоев – не более 10). Также важно иметь надежную передачу тормозных и тяговых сил; обеспечивать надежное управление автомобилем на сухой, мокрой, обледеневшей и заснеженной дорогах; обладать низким теплообразованием; иметь достаточную сопротивляемость повреждениям боковин и низкую чувствительность к переезду через препятствия (рельсы и т.д.); обладать хорошей ремонтопригодностью и монтажно-демонтажными качествами, особенно в полевых условиях; а также противоминной стойкостью для специальной техники.

Относительно экономичности шина должна иметь низкую себестоимость изготовления, большой срок службы и ходимость, возможность восстановления и малое сопротивление качению. Обеспечить высокую комфортабельность могут надлежащие характеристики упругости и поглощающей способности, оптимальное сопротивление повороту, а также минимальное боковое и радиальное биение. При создании новых конструкций шин и колес, для снижения себестоимости производства и эксплуатации, необходимо применять опережающие технические решения, обеспечивающие снижение массы колеса и теплообразования; новые технологии изготовления и материалы.

Конструкции колес с жесткими опорами

Жесткие опоры могут быть вращающимися и невращающимися. Колесо с вращающейся жесткой опорой состоит, например, из бескамерной шины и секторов, вставленных по отдельности внутрь шины и скрепленных между собой болтами. Герметизация обода осуществляется кольцевым резиновым шнуром, расположенным во впадине между половинками обода. Распорное кольцо удерживает борт шины на полках обода при падении давления воздуха в шине. При падении давления шина садится внутренней поверхностью на опору, которая ограничивает радиальный прогиб шины и воспринимает основную часть нагрузки, действующей на колесо. Для того чтобы уменьшить силы трения между внутренней поверхностью шины и опорой, последняя может вращаться относительно обода на подшипнике скольжения по наружной поверхности распорного кольца.

Для проверки работоспособности такой конструкции были проведены испытания на «нулевом давлении» при полностью отключенной системе регулирования. Испытания проводились по дорогам с асфальтированным покрытием и по грунтовой танковой трассе при скоростях движения от 20 до 40 км/ч. После 30-минутного движения со скоростью 40 км/ч температура в шине достигла 180 ºС. При полном разрушении шины колесо с вращающейся опорой не обеспечивает передачи крутящего момента и возможности движения автомобиля. Кроме того, при подрыве на мине жесткая опора так деформировалась, что колесо не могло вращаться.

Современным зарубежным примером жесткой вставки является металлическое опорное кольцо CSR фирмы «Континенталь», которое монтируется вместе со стандартной шиной на обычный обод. При нормальном движении вставка CSR не оказывает влияния на эксплуатационные свойства автомобиля. В случае потери давления в шине, возможно дальнейшее движение автомобиля с максимальной скоростью 80 км/ч на расстояние до 200 км.

Современные отечественные жёсткие опоры представляют собой металлическую жесткую несущую систему, состоящую из нескольких одинаковых сегментов, расположенных и жестко закрепленных внутри бескамерной шины на ободе. Опорная поверхность сегментов снабжена фиксатором борта шины. Такая система разработана специалистами НИИШП и обладает хорошими монтажными свойствами, а именно – монтаж/демонтаж безопасной системы не требует применения специального оборудования, непродолжителен во времени и лишь незначительно более трудоемок, чем монтаж обычной шины.

Институтом были проведены дорожные испытания безопасной шины для легкового транспорта. Некоторые результаты их представлены в таблице 1. В ходе дорожных испытаний опробовались следующие скоростные режимы: 40, 60, 80, 100 км/ч и более. Максимальная скорость движения испытательного автомобиля составила 120–125 км/ч. Общий пробег в ходе испытаний – более 65 км. Испытания не проводились до разрушения безопасной системы. После 65-ти километров пробега испытания были прекращены. Температура в шашках протектора составила 90 ºС. Это весьма хорошие показатели.

Таблица 1

Технические результаты дорожных испытаний безопасной шины с безопасными секторными вставками (БСВ) усовершенствованной конструкции

 

Объект испытаний

Нагрузка на шину, кГсИзбыточное внутреннее давление в шине, МПаПозиция безопасной шины на автомобилеСкорость движения автомобиля, км/чПродолжи-тельность движения автомобиля, мин.Путь, пройденный автомобилем по нарастающей, кмПримечание

Безопасная шина, включающая в себя: 

- легковую радиальную бескамерную автопокрышку 175/70 К13, мод. Бл-85; 

- БСВ усовершенствованной конструкции; 

- стандартный обод на 13"

 390 отсутствует ЗЛ

 40

50

60

70

80

100

120-125

 5

5

5

5

5

15

7

 3,35

7,5

'V*

12,5

18,4

25,1

50,2

65,3

1. Испытания до разрушения безопасной системы не проводились. После пробега 65,3 км испытания были прекращены, а безопасная шина демонтирована с автомобиля для осмотра и анализа 

2. Температура в шашках протектора и в подканавках (на глубине 1-3 мм) равна 80-90 °С

Конструкции колес с упругими опорами

Значительное упрощение в конструкцию безопасных шин внесли опоры, изготовленные или из одной резины, или, в целях повышения жесткости, комбинированные (резина-металл), выполняющие роль распорных колец для фиксации бортов и опор.

Большая группа безопасных шин сконструирована по схеме «шина в шине», т.е. шины с пневматическими эластичными вставками. В конструкции TGS-1 (для легкового автомобиля среднего класса) боковая стенка основной шины усилена специальным слоем из упругой резины для обеспечения необходимой жесткости шины при падении внутреннего давления. Упругая вставка, помещаемая во внутреннюю полость шины, выполнена по типу пневматической камеры, но с протектором и брекером. Она служит только для закрепления бортов основной шины на ободе при падении внутреннего давления. По утверждению фирмы, при проколе автомобиль может продолжать движение без замены шины на расстояние 200 км со скоростью 80 км/ч.

Второй вариант исполнения системы безопасности «Бриджстоун» TGS-2 (для легкового автомобиля представительского класса), собственно «шина в шине», состоит из основной шины обычной конструкции и камерной шины-вставки. Борта шины-вставки усилены одним бортовым кольцом с каждой стороны. При проколе основной шины всю нагрузку на колесо воспринимает шина-вставка с камерой. При этом протектор шины-вставки проскальзывает (за счет разницы в длинах окружности шин) по внутренней поверхности основной шины. Для снижения трения между ними на внутреннюю поверхность основной шины нанесена специальная смазка.

Аналогичную конструкцию имеет система безопасности «Лайфгард» фирмы «Гудьер». Система представляет собой пневматическую шину-вставку с двухслойным каркасом диагональной конструкции с камерой, снабженной специальным вентелем, позволяющим заполнять воздухом также и основную шину. Масса шины-вставки с камерой равна 3,3 кг при массе основной шины 16,8 кг. Камера шины-вставки накачивается воздухом до давления на 40% выше, чем основная шина. Протектор шины-вставки имеет рисунок в виде сот. На протекторе имеется плоский участок без рисунка, так называемый «сигнал безопасности». При каждом обороте колеса плоский участок беговой части шины-вставки сообщает подвеске автомобиля определенный импульс, воспринимаемый водителем как сигнал о падении давления воздуха в основной шине. Лабораторно-дорожные испытания данной конструкции системы безопасности показали ее недостаточную надежность и работоспособность при отсутствии давления воздуха в основной шине. Так, при движении на полностью спущенной основной шине после 9-километрового пробега произошло разрушение шины-вставки и камеры.

В институте разрабатывалась конструкция системы безопасности «вставка-опора», представлявшей собой пневматическую камеру с каркасом диагональной конструкции и протектором без рисунка, которая занимала часть объема внутренней полости шины. Вставка-опора являлась опорным элементом для беговой части поврежденной шины, осуществляла прижатие бортов шины к закраинам обода, предотвращая тем самым сход их с полок обода, и полностью воспринимала нагрузку на колесо только при значительном падении давления воздуха в шине. Вставка работала при более высоком, по сравнению с основной шиной, избыточном давлении воздуха.

Испытание опытных образцов вставки-опоры показало их невысокую работоспособность при движении на полностью спущенной основной шине. Пробег составил 16 км до разрушения вставки.

Современным примером безопасной шины с регулируемым давлением и упругой опорой является 16-дюймовая шина фирмы «Гудьер» (США), применяемая на военных полноприводных автомобилях Hummer. Шина представляет собой конструкции с радиальным расположением корда в каркасе. Конструкции каркаса, брекера и борта шины не имеют принципиальных отличий от конструкций отечественных радиальных шин с регулируемым давлением. Шина содержит внутреннюю эластичную опору (со смазкой), ограничивающую деформацию шины при потере давления. Опора представляет собой несимметричную резинокордную конструкцию, обладающую определенной противоминной защитой. Обод разъемный, с уплотнительным шнуром. При номинальном режиме испытаний на стенде (Q = 1550 кгс, p = 2,9 кгс/см2) наибольшая температура в шине по центру беговой дорожки составила 115 ºС, при скорости обкатки 120 км/ч; при нулевом давлении и скорости обкатки 20 км/ч наибольшая температура по углу беговой дорожки не превысила 120 ºС. Увеличить скорость обкатки при нулевом давлении в шине не позволили технические возможности стенда. Работоспособность шины определялась по методике «Определение общей работоспособности шин, допускающих кратковременное движение при атмосферном внутреннем давлении при испытании на стенде».

Таблица 2

Режимы испытаний по методике

Показатель

1-й режим2-й режим
Нагрузка, кгс15501550
Давление, кгс/см22,90
Скорость, км/ч4020
Пробег, км3000пробег до разрушения

Таблица 3
Результаты испытаний безопасной системы на армейском автомобиле ГАЗ 3937

Суммарный (нарастающий) пробег без давления в шинах, км

Состояние шиныСостояние внутренней опорыСкорость движения, км/ч
18Начало дымления правого заднего колеса с возрастающей интенсивностью (температура на глубине 10 мм в правой шине в боковине – 109 ºС и в плечевой зоне – 135 ºС; в левой шине соответственно 95 и 115 ºС) 40
29,1Разрушение правой шины (отделение беговой дорожки по боковине) с признаками разрыва и теплового разрушения по внутренней поверхности шиныВнутренняя опора правой шины с признаками растрескивания по поверхности выступа, но работоспособна40
29,25Разрушение левой шины (отрыв беговой дорожки по боковине без признаков теплового разрушения)Внутренняя опора левой шины гладкая, без признаков разрушения и износа40
37,25 На правой опоре местами выкрашивание (незначительное) резины на выступе опоры на глубину до 5 мм; левая опора – без признаков износа50
51,5 Состояние опор не изменилось50
62,6 Из-за кинематического рассогласования после движения с включенным приводом переднего моста через 4 км на обеих опорах появились признаки интенсивного износа с выкрашиванием резины и развитием трещин. Опоры работоспособны40
161,2 При вновь отключенном приводе переднего моста состояние опор осталось как и в предыдущем случае и опоры остаются работоспособными40…50

На 1-м режиме шина прошла 3080 км, что соответствует норме пробега, равной 3000 км. На 2-м режиме безопасная система «шина-вставка» прошла 55 км и была снята со стенда без разрушения из-за потери конфигурации, т.е. шина приняла форму шестигранника. Беговая дорожка шины втянулась внутрь из-за образовавшегося внутри вакуума, по-видимому, в результате расщепления смазки вследствие трения беговой поверхности опоры о внутреннюю поверхность шины. В целом безопасная система фирмы «Гудьер» соответствует заявленным характеристикам.

Отечественным примером безопасной шины с регулируемым давлением и упругой опорой является система, изготовленная и испытанная специалистами НТЦ «НИИШП» и 21 НИИИ МО РФ. Безопасная система содержит разъемный обод и смонтированную на нем шину с внутренней упругой опорой. Внутренняя опора разборная, состоит из восьми опорных сегментов, закрепленных на ободе резьбовыми шпильками. Сегменты выполнены таким образом, что обеспечивают возможность установки шпилек через цилиндрические полости при сборке опоры. Полости предусмотрены в конструкции опоры для уменьшения ее массы, увеличения отвода тепла, образующегося при деформации опоры, повышения эластичности и обеспечения необходимой жесткости конструкции при качении опоры по неровному деформированному грунту при потере давления воздуха в шине. Упругая внутренняя опора (с протектором на беговой поверхности) монтируется на герметичном ободе 228Г-508(9.00-20) одновременно с монтажом пневматической бескамерной шины 12.00R20 модели КИ-113. При скорости качения в диапазоне 40-50 км/ч система обеспечила суммарный пробег более 160 км. При этом шины разрушились, а опоры остались пригодными к эксплуатации.


Шины «самонесущей» конструкции

Особую группу шин, призванную обеспечить движение при частичной и полной потере внутреннего давления, составляют шины высокой собственной жесткости или со специальной конструкцией боковины. Это шины типа «Деново» (Англия), DIP (Италия), RFT (Япония). К особенностям их конструкции относится уменьшение отношения высоты профиля к ширине (Н/В) до 0,65, что, помимо прочих свойств низкопрофильных шин (увеличение ширины беговой дорожки, повышение боковой устойчивости), позволяет применять обода большего диаметра для уменьшения разницы между радиусом качения шины в обычных условиях и без давления; уменьшение отношения ширины обода к ширине профиля шины (С/В) и уменьшение кривизны беговой дорожки, что связано с особенностями работы шины без давления.

Среди основных отличий конструкции элементов шин можно выделить особую конструкцию бортов шины. Они сконструированы таким образом, что предотвращается соскальзывание бортов с полок обода вследствие наличия специального выступа «носка» борта, а у обода – «впадины», т.е. специальных кольцевых канавок на полках обода, о которые упирается «носок» борта, так что шина может сойти с обода только при сильной деформации «носка» или при его разрушении. В результате монтажа шины борт жестко фиксируется и не смещается во время движения без давления. Боковые стенки шины утолщены за счет введения между каркасом и внутренней полостью шины дополнительной «внутренней» боковины и некоторого увеличения толщины наружной боковины. Во внутренней полости шины по беговой части протектора введено герметизирующее вещество.

В целом безопасные шины «Деново» способны пройти в спущенном состоянии 160 км со скоростью 80 км/ч, а шины RFT – 80 км со скоростью 90 км/ч.

Одним из вариантов самонесущей конструкции безопасных шин является треугольная шина DIP (разработанная фирмой «Пирелли»), которая представляет собой бескамерную шину с широкой беговой дорожкой, устанавливаемой на очень узкий обод. К сожалению, данных о работоспособности безопасных шин этого типа без внутреннего давления нет.

Безопасные системы «шина-колесо» типа «Конти»

К конструкциям, обеспечивающим длительное движение автомобиля на поврежденной шине, также относится разработка фирмы «Континенталь» (Германия) безопасной системы «колесо-шина» – Conti Tire System (CTS). Принципиальным отличием шин системы CTS от шин традиционной конструкции является способ закрепления шины на ободе и наличие специального обода оригинальной конструкции. Бортовая часть шины CTS закрепляется не на наружной, а на внутренней стороне Т-образного обода, т.е. охватывает обод снаружи. Наружная поверхность обода выполнена в виде прилива, на которую опирается беговая часть шины при падении в ней внутреннего давления воздуха.

По заявлениям фирмы, такой способ крепления шины в сочетании с самим ободом позволяет продолжить движение на спущенной шине со скоростью 80 км/ч на расстояние в несколько сотен километров. Шина при этом не разрушается, так как внутренняя часть ее беговой дорожки опирается на наружную часть обода и боковины шины не подвергаются максимальным напряжениям. Для снижения трения между ободом и шиной на внутреннюю поверхность последней наносится специальная смазка.

Кроме того, шины CTS обеспечивают следующие преимущества: повышение до 10% сцепления с дорогой, особенно с мокрой; повышение до 10% комфортабельности езды; снижение до 15% сопротивления качению; повышение до 25% сопротивления аквапланированию; увеличение до 15% пространства для размещения тормозных систем за счет плоского профиля обода и большего его диаметра. В то же время система имеет и недостатки: задержка реакции шины на управляющее воздействие водителя; использование оригинальных ободов, ранее не применявшихся.

В институте были проведены стендовые испытания шины 205/45R450 системы CTS фирмы «Континенталь». Оценка работоспособности шины при отсутствии в ней избыточного давления воздуха проводилась на стенде. Шина, смонтированная на ободе, с начальным внутренним давлением 2,4 кгс/см2, обкатывалась под нагрузкой 580 кгс по барабану диаметром 2 м в течение 2 часов со скоростью 80 км/ч. Затем в процессе качения шины давление воздуха в течение 9 минут снижалось до 0 и испытания продолжались, при той же нагрузке и скорости, до пробега шиной 50 км.

В результате проведенных испытаний разрушение шины не произошло и видимых дефектов на ее наружной поверхности не обнаружено, т.е. шина показала высокую работоспособность при работе без давления. После демонтажа испытанной шины с обода на внутренней поверхности беговой части шины обнаружено оголение нитей каркаса без его расслоения и деструкции резины гермослоя, что могло быть следствием отсутствия или недостаточного количества смазки, снижающей трение между шиной и ободом. Результаты испытаний шины 205/45R450 показали, что конструктивное решение системы CTS, направленное на обеспечение безопасности движения автомобиля при механических повреждениях шин, является перспективным.

Безопасное колесо с шиной «каркасного» типа без избыточного внутреннего давления

Это новое направление в конструкции безопасных шин. Возможность работы без внутреннего давления шина получила в результате замены нитей каркаса, работающих на растяжение, на упругие пружинящие проволоки, воспринимающие радиальную нагрузку на шину. За рубежом этому направлению придается большое внимание и поисковые работы ведутся очень интенсивно, особенно в исследовательском центре «Мишлен». Колесо с шиной атмосферного давления получило название «Твил». Впервые система «Твил» была использована в традиционных инвалидных креслах, где накачивание шин является проблемой номер один. В дальнейшем более совершенная шина, испытывалась на автомобиле «Ауди А4». В этой шине резиновый протектор «держится» за счет гибких полиуретановых спиц. Испытания ее продолжаются.

В данный момент «Мишлен» намерена выйти на рынок с системой «Твил» для областей применения с низкой скоростью и низкой массой. По мнению фирмы, это военные и строительные машины. Определенных успехов в создании шин, работающих при нулевом (атмосферном) внутреннем давлении, достигли и в России. Первоначально идея «каркасной» шины была реализована на шине 3,5-10. При этом на выбранной каркасной безопасной шине получены показатели боковой и радиальной жесткости, а также силовой неоднородности, сопротивления качению на уровне аналогичных показателей пневматической шины. При испытаниях на шине были нанесены повреждения в виде сквозных сверлений диаметром 12,5 мм (2 по боковине и 2 по протекторной части шины). Наличие сверлений, как показали стендовые испытания, не оказывает влияния на характеристики шин и их ходимость на стенде.

Дополнительно был изготовлен макетный образец шины 175/70R13 из полиуретана с каркасом из металлических упругих элементов. Испытания показали близость жесткостных характеристик макетного образца шины с соответствующими характеристиками эталонной шины. Проведенные на макетных образцах исследования позволяют считать направление создания широкого ассортимента безопасных шин каркасной конструкции перспективным. Имея преимущества во времени создания и постановки на производство таких шин, их производитель окажется лидером на мировом рынке шин новой, перспективной каркасной конструкции.

В заключение отметим, что, по данным сообщения, опубликованного фирмой «Ноти Консалтинг Групп», прогнозируется рост спроса на безопасные шины на 17% в год, а к 2015 году он составит 30 млн штук. За несколько прошедших лет спрос на безопасные шины резко вырос с 500 тыс. штук в 2000 г. до 7,4 млн штук в 2006-м. В течение этого времени средняя цена на шины снизилась на 3,2%.

Рост спроса на безопасные шины приписывается компании «БМВ», которая применила эти шины на многих моделях автомобилей; другие крупные изготовители автомобилей следуют примеру фирмы «БМВ». Кроме того, по данным зарубежной информации, в создание и развитие безвоздушных шин Пентагон инвестировал 11 млн долларов в 2007 г. для военных «хаммеров». Есть информация, что аналогичные инвестиции шли в эту разработку с 2006 года.


Игорь Веселов,
ООО «НТЦ «НИИШП»
Геннадий Майоров,
ООО «НТЦ «НИИШП»
Михаил Чистов,
21 НИИИ МО РФ