Безвоздушные колеса
В условиях боевых действий неожиданная остановка транспорта из-за пробитой шины может стоить сидящим в нем солдатам жизней. Самым слабым местом и в без того малобронированном многоцелевом бронетранспортере HMMWV (Humvee), построенном на базе Хаммера и принятом на вооружение ВС США, считаются его колеса.
Подпись на фотокарточке выше: "Rooikat, спроектированный и протестированный для Южной Африки с безвоздушными колесами является компромиссом между возможностью продолжать движение и максимальной скоростью"
Даже специальная система автоподкачки не спасает положения и остановить Хаммер можно как с помощью СВУ (самодельного взрывного устройства), так и просто прострелив ему шины.
На эти цели был потрачен $18-миллионный грант Пентагона на разработку «технологии непневматических шин» (безвоздушных (Non-pneumatic tire - NPT)).
Проект длился два года, стало быть, стартовал в конце 2005-го или начале 2006 года. О мишленовской Tweel к тому времени было уже известно. Так почему же американцы не прибегли к услугам французов? Ведь разработали полиуретановую шину как раз американские инженеры (из соответствующего подразделения французского концерна).
Не исключено, что причина вовсе не в «национальной безопасности», а в надёжности. Создатели Tweel изначально исходили из коммерческих перспектив продукта на массовом рынке и тест-драйвы устраивали на обычных авто.
Схема распределения внутренних напряжений безвоздушного колеса:
Соты выполнены в классическом шестигранном стиле, но с учётом действующих на колесо сил. В качестве кандидата на роль несущей конструкции рассматривались многие полимеры. В итоге отобрали некий состав, который устроил военных: ресурс пробега составляет 15 000 километров.
Сотовая структура шин NPT позволяет им выдерживать больший вес, более эффективно рассеивать тепло (уже по сравнению с обычными покрышками) и быть устойчивыми к повреждению в силу особенностей своей конструкции и характеристик полимера.
«Конструкция очень надёжна и при прямом попадании, - заявляет Эд Холл. - Даже если 30% внутренних пластин будут разрушены, покрышка продолжит работать в обычном режиме».
Click to viewНа данном ролике гражданская версия колеса (менее упругая).
Сравнение колес пневматического, непневматического цельного, непневматического мягкого:
Колесо Tweel состоит из ступицы, эластичных полиуретановых спиц и стального двухслойного внешнего обода. Диаметр колесного диска составляет 83 сантиметра, а глубина протектора - 3,5 мм, при этом колесо способно выдерживать нагрузку до двух тонн.
Применение на квадроцикле
Что мы имеет в России по данному направлению?
Пока только научно-исследовательскую разработку энтузиастов из Братского госуниверситета:
Все изготовленные нами безвоздушные шины для колёс с условно посадочным диаметром 13 дюймов (условно посадочным, так как конструкция неразборная). Изготовлены они в рамках научно-исследовательской работы как экспериментальные образцы. И как экспериментальные образцы имеют недостатки: не армированы, а следовательно будут разнашиваться и менять форму при длительной эксплуатации, и имеют повышенное неупругое сопротивление. Эти недостатки при массовом производстве устранимы, но мы в рамках научно-исследовательской работы решаем другие задачи.Кроме того, для изготовления методом литья шин такой конструкции, но другого размера нужна другая матрица. Стоимость изготовления металлической матрицы (по ценам 2010 года) 110 тысяч рублей. Причина высокой стоимости - необходимость кроме всего прочего металлообрабатывающего оборудования токарно-карусельного станка.
Недостатки
• Они не подходят для поездок на длинные расстояния, потому что сильно нагреваются. Чтобы шина остыла, нужен длительный перерыв.
• На высоких скоростях вибрируют, поэтому их рекомендуют устанавливать на тихоходные транспортные средства.
• Постоянная жесткость колес (как достоинство, так и недостаток)
Недостатки технически решаемые проблемы и зависят от архитектуры сот\спиц.
На данном рисунке архитектура колеса предназначена для больших скоростей с низким шумом.
Спектр применимости
Разработка заполняет довольно большой спектр рынка, как гражданской техники, так и военной. Она вполне может заменить и вытеснить пневматические покрышки.
В военной сфере от квадроциклов и прицепов до колесной бронетехники, лафетов, шасси (не требуется поддержание давления изнутри при пулевом, осколочном пробитии).
Важные замечания
Для применения в резко-континентальном влажном климате требуется герметизация сот от попадания воды и резкого перепада температур. Если такие меры не предпринимаются на этапе проектирования, то результатом будет быстрый износ из-за кристаллизации воды.
Также следует обратить внимание при герметизации на внутренний термобаланс колеса (теплопроводность материала и армирующих нитей) и равномерность распределения воздушного потока.
Странно, что у нас этим ВПК не интересуется. Опытные образцы были сделаны в ООО "Веском НИЦШП" и Братске к.т.н. Мазуровым В.
Материалы по теме
НЕПНЕВМАТИЧЕСКИЕ КОЛЁСА И ШИНЫ. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Мазур В.В., Мазур М.А.
Полимерные шины повторно изобрели для городской войны
Tweel - Wikipedia, the free encyclopedia
Airless tire - Wikipedia, the free encyclopedia
Что такое “безвоздушные” шины
Гусматик - Википедия - ранний аналог безвоздушной шины. Шины ГК (с губчатой камерой) или эластичной массой при больших скоростях быстро нагреваются, а внутри покрышки начинается выделение газов, что может вызвать самовозгорание шин или даже их разрыв.