Игорь Иванов - Автомобильные шины. Вчера, сегодня, завтра…
Родоначальником автомобиля с ДВС принято считать Карла Бенца, который в 1885 г. продемонстрировал свой автомобиль, а в 1886 г. ему даже удалось продать несколько автомобилей.
Рис. 13. Автомобиль Карла Бенца 1885 г.
Колеса металлические, мощность бензинового мотора 0,8 л/с, скорость до 16 км/ч. Бензин продавался только в аптеках как лекарство от кожных болезней и первые машины заправлялись именно там.
И хотя первые автомобили имели колеса с железным ободом и при движении издавали много шума, а также еще не был предложен эффективный глушитель, но 1886 г. (Англия) был издан закон по которому – «Перед каждой механической повозкой, идущей по улице города или по дороге без рельсов, ехал или шел человек с красным флагом и голосом предупреждал прохожих об опасности». Этот закон продержался 30 лет.
Рис. 14. Мотоцикл Готтлиба Даймлера 1885 г.
На мотоцикле Готтлиба Даймлера колеса были деревянными с железными спицами и железным ободом. Мощность мотора 0,5 л/с. Можно себе только представить какую тряску испытывал седок при движении. И первый кто это испытал был Майбах и после этого он сказал – «Это не машина, Готтлиб, это костоломка. Я вас поздравляю» и это при скорости всего 10–15 км/ч, на мотоцикле не было не только шин, но и амортизаторов и даже мягкого сиденья.
Однако, пневматическая шина не была полностью забыта, и к ней вернулись в 1888 году. Изобретателем стал шотландец Джон Бойл Данлоп. Новую пневматическую шину он придумал случайно, он решил надеть шину изготовленную из поливочного шланга на обручи велосипеда, своего сына. при этом он надул их воздухом. Д. Б. Данлоп 23 июля 1888 г., получил патент на свое изобретение, а в августе того года он получил дополнительный патент, который разрешал применение пневматического обруча на автомобилях. В его покрышке резиновая камера крепится на обод колеса со спицами, но уже металлического. Методом совместного обматывания шины и обода прорезиненной парусиной, что формирует основу покрышки. Достоинства пневматической покрышки быстро заметили и уже в 1889 г. на велосипеде гонщика Уильяма Хьюма были установлены такие шины. Профессиональные качества Хьюма были на среднем уровне, но благодаря новым покрышкам он выиграл все три заезда.
Рис. 15. Джон Данлоп и его первая шина
Первым предприятием, обратившем внимание на коммерческое развитие пневматических шин, стала небольшая компания в Дублине с названием «Пневматическая шина и агентство Бута с продажи велосипедов». С конца 1889 г. и по сей день (в настоящее время компания носит название «Данлоп») это предприятие является крупнейшим производителем автомобильных шин во всем мире.
Следующий этап развития автошин имел место в 1890 г. Когда инженер по имени Чальд Кингстн Уэлтч подал идею отсоединить камеру от самой шины, вставить по краям несколько проволочных колец и посадить шину на ободок, который углублялся к центральной зоне.
В это же время английский изобретатель Бартлетт и французский ученый Дидье придумали новые способы монтажа и демонтажа покрышек. Все это предшествовало возможности использования пневматических шин на автомобилях.
Тем не менее люди серьезные, для кого колесный транспорт служил средством заработать на хлеб насущный, относились к «резиновым сосискам» настороженно и 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.
Рис. 16. Первый автомобиль на пневмошине
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 («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 прошел дистанцию за 48 ч 47 мин. Он вышел из машины на финише и сказал-«Это безумие. Я делал до 30 км/ч. На этом месте ему поставили памятник и выбили эти слова. Но насчет пневматических шин братьев Мишлен он иронически заметил – «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 бум автомобильных покрышек начался значительно раньше – через 5 лет.
Рис. 17. Братья Мишлен – Эдуард и Андре. Основоположники промышленного производства шин
Становилось все более очевидным, что установка пневматических шин существенно улучшает 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 на такое действо уходило от 40 до 50 мин.
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 покрышки опоясывали кольцевые резиновые утолщения – «заплечники», которые вставлялись в закраины колесного обода. Монтаж покрышки был истинным мучением: требовалось вправить несколько барашковых зажимов, препятствующих прокручиванию шины на колесе.
На тех шинах, не рекомендовалось «ездить на тормозах», то есть замедлять ход автомобиля следовало уменьшением оборотов двигателя.
Со временем был изобретен быстросъемный обод. Который возили вместе с надетой на него запасной шиной, в этом случае меняли не проколотую покрышку, а обод. В первой четверти прошлого столетия (1925 г.) все чаще стали использовать конструкции быстросъемных креплений колес к ступицам на нескольких болтах, что позволило заменить шину вместе с колесом в течении 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 безопасности и долговечности, а также с облегчением монтажа, – демонтажа. Потребовалось много лет совершенствования конструкции и способа изготовления пневматической шины, прежде чем она окончательно вытеснила литую резину. В производстве стали применяться все более надежные и долговечные материала. Вначале каркас покрышки состоял 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.
Рис. 18. Кордовые ткани
С появление 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.
Рис 19. Радиальные и диагональные шины
У радиальных шин нити корда находятся параллельно вдоль радиуса колеса. Конструкция более жесткая, соответственно больше ресурс. Есть возможность варьировать количеством слоев каркаса.
Рис. 20. Расположение нитей корда радиальной шины
У диагональных шин нити корда находятся под углом к радиусу колеса, а нити соседних слоев располагаются перекрестно под углом 950 – 1150. Часто используются для производства шин для бездорожья.
У первой пневматической шины Мишлен с давлением 4 атмосферы ходимость составляла 130 км, а первая кордная шина этой компании, выпущенная в 1923 г, при давлении 2,5 ат. служила 15000 км.
