|
В 2003 году пневматической шине исполнилось 155 лет. За это время в ее конструкции функциях произошли колоссальные изменения.
Известно, что колесо в виде
деревянного диска появилось более пяти тысяч лет назад. Но за прошедшие
тысячелетия оно усовершенствовалось лишь тем, что в нем появились спицы
различной модификации и само оно стало металлическим. Так что в
сравнении с колесом развитие шины было чрезвычайно бурным и
непредсказуемым!
В продолжение многих веков
роль шины для колеса (то есть того, что придает ему жесткость и
предохраняет от повреждений) выполнял металлический обруч, насаживаемый
на обод. Ударяясь о камни, попадая в колдобины, он ужасно дребезжал и
грохотал на всю округу. Но тем не менее исправно выполнял свою функцию:
повышал, выражаясь современной терминологией, ходимость колеса. А кроме
того, металлическая шина была совершенно невосприимчива к подковным
гвоздям, в изобилии покрывавшим средневековые дороги. Только в XVIII
веке обруч-шина стал резиновым монолитом. Предвестником этого явился
возникший в 1739 году интерес европейцев к «слезам дерева».
Именно так переводилось индейское название «ка-ху-чу»,
обозначающее высохший сок амазонской гевеи. Массивные каучуковые
бандажи со временем обтянули колеса конных экипажей. Их называли еще не
шинами, а грузолентами и гусматиками.
Собственно же появление
некоего подобия пневматической шины обусловила оригинальная идея
Чарльза Макинтоша, который в очень дождливую пагоду мечтал о сухости и
комфорте и в 1823 году додумался пропитать жидким каучуком льняную
ткань, придав ей водо- (и воздухо-) непроницаемые свойства. Возможно,
кто-то из ушлых возниц и пытался потом приладить на ободья своей
тарантайки полый цилиндр из ткани Макинтоша, чтобы смягчить удары
колеса о дорожную поверхность. Однако первый, кто официально
зарегистрировал «воздушное колесо», не был кебменом. Роберт
Уильяме Томпсон родился в Шотландии в семье мелкого землевладельца. В
1844 году в возрасте 22 лет он стал инженером железнодорожного
транспорта и открыл небольшое собственное дело в Лондоне. Оживленное
столичное движение по булыжным мостовым производило такой невыносимый
шум, что воспитанный в провинциальной тиши молодой Томпсон, оставив на
время проблемы королевских железных дорог, усиленно занялся разработкой
«умягчителя» для колеса. Экспериментировал он с
прорезиненной тканью. И это немного странно: почему-то он оставил без
должного внимания достижение американца Чарльза Гудьира, который еще в
1836 году научился вулканизировать резину.
Тем не менее настойчивость
и смекалка увенчали успехом усилия Роберта УильямсаТомпсона, и 10 июня
1846 года он получил патент № 10990 на прародительницу пневматической
шины.
В приложении к патенту была
подробно изложена конструкция изобретения, а также названы материалы
для его изготовления. Вот собственные слова Томпсона: «Суть моего
изобретения состоит в изменении эластичных опорных поверхностей вокруг
ободьев колес экипажей с целью облегчения движения и уменьшения шума,
который они создают при движении».
Конструкция
«воздушного колеса» Томпсона довольно проста. Шина
накладывается на колесо с деревянными спицами, вставленными в
деревянный обод, обитый металлическим обручем. Сама шина состояла из
двух частей: камеры и наружного покрытия. Камера изготовлялась из
нескольких слоев парусины, пропитанной и покрытой с обеих сторон
натуральным каучуком или гуттаперчей в виде раствора. Наружное покрытие
состояло из соединенных заклепками кусков кожи. Вся шина крепилась на
обод болтами. Кожаная покрышка обладала необходимым сопротивлением
износу и многократным изгибам. А зная свойства кожи растягиваться при
намокании и раздуваться под действием внутреннего давления, легко
понять, почему камеру пришлось усиливать парусиной. В конструкции
предусмотрен и клапан, через который шину накачивали.
Хроники того времени
свидетельствуют, что широкого практического применения «воздушное
колесо» не нашло, а после смерти Томпсона в 1873 году оно было
окончательно забыто.
Шли годы. На смену конному
экипажу пришел «самодвижущийся мобиль». И вновь возникла
идея пневматической шины. Но, кстати, к автомобилю она первоначально не
имела ни малейшего отношения.
В 1887 году некий Джон Бойд
Данлоп, ветеринар, как обычно, поливал растения на своей ферме в
Шотландии. Его 10-летний сын гонял по участку на трехколесном
велосипеде, восторженно подпрыгивая на препятствиях. Особенно ему
нравилось переезжать через поливочный шланг. Отец с улыбкой наблюдал за
проказником. А потом вдруг обратил внимание на плавную амортизацию
деформируемого нагрузкой напряженного водяным давлением шланга. Он
отрезал кусок шланга по размеру окружности велосипедного колеса,
приспособил к нему ниппель, заварил «резиновую сосиску» в
кольцо и ...стал известным на весь мир изобретателем пневматической
шины.
23 июля 1888 года Дж. Б.
Данлопу был выдан патент на приоритет в применении
«пневматического обруча» для транспортных средств.
Камера изготавливалась из
резины. Прорезиненная парусина, образующая каркас шины, служила и для
закрепления ее на металлическом колесе. Она обматывала камеру и колесо
в промежутках между спицами.
Преимущества пневматической
шины были оценены достаточно быстро. Правда, долгое время она жила
обособленно от автомобиля, обслуживая многочисленных бициклистов,
трициклистов и квадрициклистов - велосипедистов того времени. Уже в
июне 1889 года на стадионе в Белфасте некто Уильям Хьюм, которого
характеризовали как среднего гонщика, выступил на велосипеде с
пневматическими шинами и неожиданно для зрителей и коллег-спортсменов
выиграл во всех трех заездах.
Конструкция пневматической
шины совершенствовалась. В 1890 году молодой британский инженер Чальд
Кинг-сти Уэлтч предложил отделять камеру от покрышки, вставлять в края
покрышки проволочные кольца и сажать ее на обод, который впоследствии
получил углубление к центру. Тогда же англичанин Барлетт и француз
Дидье разработали независимо друг от друга вполне приемлемые способы
монтажа и демонтажа шин. Все это определило возможность применения
пневматической шины на автомобиле.
В 1893 году на гонках в
Гросс-Пойнте (штат Мичиган) Харви Файрстоун выступал на конной тележке,
«обутой» в резиновые пневмошины. И победил.
Тем не менее люди
серьезные, для кого колесный транспорт служил средством заработать на
хлеб насущный, относились к «резиновым сосискам»
настороженно-недоверчиво. Сколько усилий и средств потратил француз
Эдуард Мишлен, занявшись новомодным шинным бизнесом, чтобы буквально
всучить свои шины бесплатно трем сотням парижских извозчиков! На дворе
был 1894 год, и эта мощнейшая, как теперь сказали бы,
«пиаровская» акция обошлась семейству Мишлен в кругленькую
сумму - 800 тысяч франков. Это при том, что средняя зарплата
французского рабочего того времени составляла около 200 франков.
Выходом на широкую публику
автомобильной пневматической шины можно считать гонку Париж-Бордо-Париж
1895 года. Расстояние в 1200 км тогда преодолели лишь 9 экипажей. Так
как со времен Средневековья количество гвоздей в дорожной пыли не
уменьшилось, братья Андре и Эдуард Мишлен пришли к финишу на машине
L'Eclair («Молния») с «ошиненными» колесами
последними. Однако их тяжелый - весом 1200 кг - автомобиль уложился в
отведенное регламентом гонок время. Насмешек было много. Победитель
гонок инженер и владелец автомастерской Эмиль Левассор издевательски
прокомментировал: «Если это все, на что способны ваши
«сосиски», то лучше изготовьте из них резиновые
клизмы!» Но братья, ничуть не обескураженные ситуацией, спокойно
заявили: «Через десяток лет все вы встанете в очередь за нашими
шинами». Но они ошиблись. Бум автомобильных покрышек начался
значительно раньше.
Становилось все более
очевидным, что установка пневматических шин существенноулучшает
плавность хода и проходимость автомобиля. Хотя первые шины были
ненадежны и не приспособлены к быстрому монтажу. Автомобиль в те годы
был диковиной, и если происходил прокол шины, автомобилист спокойно
останавливался, например, посреди моста и начинал ремонт, ничуть не
опасаясь застопорить движение. А надо сказать, что смена покрышки
занимала в те годы изрядное количество времени.
Первые шины имели основу из
парусиновых лент, которые наматывались на покрышку в четыре-восемь
слоев под прямым углом к рабочей поверхности (как тогда говорили - к
подошве). Сверху накладывали несколько продольных слоев парусины, затем
- толстый слой резины и вулканизировали. По внутреннему радиусу бортов
покрышку опоясывали кольцевые резиновые утолщения -
«заплечники», которые вставлялись в закраины колесного
обода.
Монтаж покрышки был
истинным мучением: вовнутрь требовалось вправить несколько барашковых
зажимов, препятствующих прокручиванию шины на колесе.
На тех шинах, кстати, не
рекомендовалось «ездить на тормозах», то есть замедлять ход
автомобиля следовало коробкой передач.
Со временем был изобретен
быст-росъемный обод, который возили вместе с надетой на него запасной
шиной. В этом случае меняли не проколотую покрышку, а обод. В первой
четверти прошлого столетия все чаще стали использовать конструкции
быстросъем-ных креплений колес к ступицам на нескольких болтах, что
позволяло заменять шины вместе с колесом в течение нескольких минут.
Опоясанные (или
«клинчерные») шины с парусиновой основой накачивали до 5 и
даже 9 атмосфер, поскольку давление помогало удерживать шину на ободе.
Взрыв перегретой покрышки нередко опрокидывал автомобиль - это не раз
обыгрывалось в кинокомедиях. Справочники давали подробные таблицы
давления воздуха в зависимости от ширины профиля и нагрузки на колесо.
В дальнейшем основные
изобретения в области пневматических шин были прежде всего связаны с
повышением их безотказности и долговечности, а также с облегчением
монтажа-демонтажа. Потребовалось много лет совершенствования
конструкции и способа изготовления пневматической шины, прежде чем она
окончательно вытеснила литую резиновую. В производстве стали
применяться все более надежные и долговечные материалы. Вначале каркас
покрышки со- стоял из покрытой каучуком льняной ткани с челночными и
уточными нитями. Будучи скрещенными, нити взаимно перетирали друг
друга, что вело к уменьшению срока эксплуатации тогдашних шин. С
появлением корда - особо прочного слоя из упругих текстильных нитей, -
сначала диагонального, а затем и радиального, шина стала легче,
уменьшилось сопротивление качению. А срок службы значительно
увеличился.
У первой пневматической
шины Michelin с давлением 4 атмосферы ходимость составляла 130 км, а
первая кордная шина этой компании, выпущенная в 1923 году, при давлении
2,5 атмосферы служила 15000 км.
Интересно отметить следующую деталь: поначалу на протекторе не было
никакого рисунка. Впоследствии каждая компания, экспериментируя с
шишечками, ромбиками и прочими геометрическими фигурами,
ориентировалась не на научные исследования, а исключительно на...
эстетические вкусы босса.
Надо сказать, что в
реализации этого «отпотолочного» метода неожиданно
повезлороссийским шинам «Колумбъ», выпускаемым заводом
«Проводникъ», с рисунком протектора «косая
елочка». Оказалось, что такой рисунок не позволяет протектору
забиваться глиной, и в преодолении бездорожья русским шинам не было
равных.
Что касается названий шин,
то, чтобы удобнее было оформлять заказы по телеграфу, шины получали
короткие рубленые «имена». Например, в перечне продукции
«Проводника» числились шины «Бандура»,
«Бандит», «Гичка», «Нужда». Часто
телеграфисты недоумевали, принимая текст: «Нужда кончилась есть
бандит решайте».
А вот компания Firstone в
целях рекламы отливала на протекторе чередование слов, повторяющееся
многократно. И в колее, оставляемой этими шинами, можно было видеть
бесконечную вереницу слов, например «Firstone-Noskid»
(нескользящие).
Размеры сегодняшних шин
резко отличаются от шин прошлых десятилетий. Например, самым ходовым
размером шин Michelin был 766x106: ширина профиля шины составляла 106
мм, а посадочный диаметр - 766 мм. Такие шины прекрасно поглощали
неровности дороги и способствовали плавному ходу автомобиля.
А вот кордные шины начали
обозначаться в дюймах. Сначала 6,70 - 15 (высота профиля по отношению к
посадочному диаметру), а позднее привычно -например, 175/70R15, буква R
обозначает «радиальная».
Повсеместно различными
шинными фирмами стало уделяться значительное внимание обеспечению
высоких сцепных свойств шины как на сухом, так и на мокром дорожном
покрытии. Поэтому в 60-е годы прошлого века значительное изменение
претерпела такая характеристика конструкции шины, как отношение высоты
шины (Н) к ее ширине (В). Первые шины представляли в разрезе почти
правильный круг, высота которого равнялась ширине. Затем высота стала
последовательно уменьшаться.
На протяжении полутора
столетий неизменным оставался материал, из которого изготовляется шина.
Во всех смесях присутствует каучук. Но возможно, что легендарный
«ка-ху-чу» будет оттеснен.
В конце прошлого года фирма
Good Year представила на шинный рынок свою новую покрышку Bio Tred. В
состав материалов, из которых она изготовлена, входит полимер,
созданный на основе ... кукурузной муки. Новые шины экологичны,
обладают пониженной шумностью, повышают экономию топлива на 5% и
улучшают торможение на мокром покрытии на 10%.
Это одно из свидетельств того, что эволюция автомобильной пневматической шины продолжается.
|
