Как ни удивительно, 1-ые серийные зимние шины были конкретно нешипованными: в 1933-1934 годах французская марка Michelin, а потом и финская Suomen Gummitehdas Oy начали создание покрышек с выступающими блоками протектора, специально созданных для покрытых снегом дорог. Но именовать эти модели «зимними шинами современного типа» все таки не стоит, поэтому что до идеи ламелей и активно рассеченного протектора их создатели еще не дошли. Зимним шинам еще предстоял длинный путь развития… В 60-70 годах прошедшего века создатели возвратились к идее оснащения зимних шин шипами. Почему возвратились? Да поэтому что еще сначала века было много тестов по оснащению авто колес шипами. Другое дело, что колеса грузовых каров в то время оснащались литыми шинами, так что вкрутить в их железные шипы было относительно нетрудно (чем и пользовались, к примеру, братья Шеннон из США (Соединённые Штаты Америки — государство в Северной Америке)). Но чтоб снабдить «стальными когтями» покрышки пневматических шин, включая бескамерные, необходимо было изобрести шип современного типа – такой железный грибок с твердосплавным сердечником, «шляпка» которого утоплена в резиновое тело протектора. На некое время создалось воспоминание, что неувязка решена совсем и окончательно, а «шипованные» и «зимние» шины стали синонимами. Но весьма стремительно выяснилось, что шипы наносят большой вред дорожному полотну, и с 1975 года начался лавинообразный процесс запрета на внедрение шипов. В истинное время этот запрет действует в почти всех странах, в том числе и в тех, где есть обычная нам реальная зима, с морозами и обильными снегопадами..
Но если недозволено применять сталь, означает, необходимо вынудить протектор работать эффективней. А что для этого необходимо создать? Создать вырезку блоков протектора мельче, чтоб возникло огромное количество острых граней, цепляющихся за мелкие выпуклости. А такие выпуклости есть постоянно, в том числе и на поверхности льда либо укатанного снега!
В итоге современные фрикционные шины, в индивидуальности шины «скандинавского» либо «арктического» типа различаются весьма высочайшей плотностью вырезки протектора (мы ведали о этом достаточно тщательно). И здесь необходимо отметить, что японские шинники накопили в области разработки фрикционных зимних шин никак не наименьший опыт, чем компании из Финляндии, Швеции и остальных европейских государств. А что им остается созодать? Зима на Хоккайдо полностью суровая, при всем этом внедрение шипов в Стране восходящего солнца запрещено законом. Так что учить способы, которыми конструкторы принуждают шины «прилипать» к скользкой поверхности, мы будем на примере относительно новейших для нашего рынка шин Toyo Observe GSI-6. Они были представлены в 2019 и поступили в шинные центры в прошедшем, 2020 году, так что могут считаться «новыми». О особенностях их конструкции мы уже писали, но в этом случае не грех и повториться…
Фрикционные зимние шины могут иметь самый различный тип рисунка протектора: направленный и ненаправленный, симметричный и асимметричный… Observe GSI-6 имеют симметричный направленный набросок протектора. От огромного количества остальных шин подобного типа эту модель различает наличие центрального ребра со обилием зазубренных стреловидных выступов.
Вдоль всего ребра проходит прорезь в виде «следа качающегося маятника», а в поперечном направлении его рассекают бессчетные прямые и зубчатые канавки, ни одна из которых не пересекает ребро насквозь и не соединяется с продольной извилистой канавкой. Такое решение обязано сохранить высшую плотность ребра, сделать лучше реакции кара на руление и его разгонно-тормозную динамику.
Но ламели Observe GSI-6 – это не попросту вертикальные прорези. Ламели имеют сложную трехмерную структуру и содержат волнообразные взаимопроникающие элементы, ограничивающие их обоюдную подвижность. Не считая того, под перегрузкой ламели сложной пространственной формы начинают работать как микронасосы, обеспечивая действенный отвод воды из пятна контакта.
Блоки протектора в плечевой зоне изготовлены сдвоенными (это уменьшает обоюдное смещение блоков и улучшает поведение шины в поворотах), а в разделяющих их канавках есть треугольные элементы, получившие заглавие «снежные когти». Они не только лишь облагораживают сцепление шин со снежным покрытием, да и работают, как контрфорсы крепостных стенок, которые не дают блокам сдвигаться под перегрузкой. Наружные блоки имеют весьма высшую плотность ламелизации, при этом кроме обычных волнообразных ламелей в любом блоке 2-ух внутренних рядов расположены ламели, закрученные в спираль (либо, если угодно, в пятиугольный «коловрат»). Конкретно они отвечают за сохранение высочайшего сцепления при любом векторе перегрузки и при любом угле поворота колес. Вокруг этих канавок размещены «пентагоны» бороздок, основное назначение которых – начать работать практически с первых метров обкатки лишь что установленной шины. В согласовании с сиим назначением эти бороздки получили собственное наименование First Edge.
Но все эти ухищрения создателей нешипованных зимних шин отлично работают в снегу, на заснеженном асфальте либо в той снежно-водяной каше, которая покрывает в зимний период улицы наших городов. Фактически говоря, в этих критериях фрикционные шины, обычно, превосходят собственных шипованных соперников. Но вот на чистом гладком льду и ламели, и зазубренные кромки блоков оказываются бессильны – твердость даже твердой резины оказывается недостаточной для того, чтоб кромки резиновых блоков могли врезаться в лед и предотвращать неконтролируемое скольжение. Здесь необходимы шипы, но что созодать, если применять их запрещено? Ну либо что созодать тем автовладельцам, которые в главном передвигаются в критериях, когда внедрение фрикционных шин выгодней (тем наиболее, что они значительно превосходят шипованные исходя из убеждений акустического и ездового удобства), но незапятнанный лед и снежный накат на их пути всё же время от времени встречается? Выход быть может лишь один: необходимо что-то создать с составом резиновой консистенции, при этом таковым образом, чтоб резко прирастить сцепление с гладкой поверхностью льда либо снежного наката.
Стоит вспомянуть, что состав резиновой консистенции зимних шин и летних шин имеет массу суровых различий. Вначале в состав шинной резины входили каучуки (естественный и синтетический), сера и цинк, которые сшивали полимерные цепочки каучуков в сложные структуры и превращали каучуковое «тесто» в упругую и плотную резину, и технический углерод (либо просто сажа), который присваивает шинам крепкость и всем знакомый темный цвет. По мере развития технологий состав шинного компаунда становился все труднее: так, на рубеже 21 века шинники начали интенсивно добавлять в состав консистенции 2-ой наполнитель, так именуемую «силику», другими словами восстановленную кремниевую кислоту. Её применение позволило понизить сопротивление качению, а заодно сделать лучше сцепление шин с поверхностью дороги, а именно – влажной.
Но неувязка состояла в том, что шина не быть может очень мягенькой – она будет очень стремительно изнашиваться. Но она не быть может и очень жесткой, ведь чем выше твердость, тем меньше коэффициент сцепления! В то же время твердость резиновой консистенции весьма очень зависит от температуры. Летние шины рассчитаны на эксплуатацию при положительных температурах, и уже при нуле градусов Цельсия они стают «дубовыми». Чтоб зимние шины сохраняли упругость, потребовалось ввести в состав консистенции остальные вещества, а именно – масла.
Для того чтоб все входящие в состав резиновой консистенции составляющие работали согласованно, а готовая шина выдавала данные характеристики, пришлось заняться исследованием взаимодействия меж субстанциями на молекулярном уровне. Конкретно так родилась патентованная компанией Toyo Tires разработка Nano Balance, которая дозволила посмотреть на обыденные физические процессы исходя из убеждений химии, уменьшить внутреннее трение меж компонентами резиновой консистенции за счет стимуляции дисперсии и ввести высокоточное регулирование соотношения компонент в консистенции. Тем не наименее эта разработка сама по для себя все таки не может решить делему сцепления поверхности блоков протектора нешипованных зимних шин с гладким льдом…
Ведущие производители шин длительно находили свои подходы к решению этого вопросца. Еще в 80-х годах прошедшего века компания Dunlop (с которой и началась история пневматических шин еще в XIX веке) попробовала ввести в состав консистенции узкую железную проволоку, при этом таковым образом, чтоб поверхность резины стала припоминать своеобразную щетку. Сделанным по таковой технологии шинам было присвоено принципиальное заглавие Winter Winner («Фаворит зимы»), но сколь-нибудь широкого распространения эта разработка все таки не получила. По-видимому, проволока в резине, улучшая сцепление со льдом, серьезно усугубила остальные характеристики.
Тем не наименее мысль ввести в состав резины какие-то твердые частички, типичные микроскопичные коготки, которыми не имеющая шипов шина все-же могла бы цепляться за гладкий лед, не погибла и получила свое развитие. Так, один из ведущих глобальных брендов дает шины, в состав консистенции которых входят вкрапления наименее плотных полимеров. По мере износа эти полимеры образуют микронеровности, которые отлично абсорбируют водяную пленку на льду и делают доп кромки, цепляющиеся за снег.
Иная компания, популярная сначала своими зимними шинами, предложила добавлять в резиновую смесь твердые частички, по форме напоминающие многогранные кристаллы. Конкретно эти частички, получившие фирменное заглавие Cryo Crystal, работают как микроскопичные интегрированные шипы, при этом с каждым новеньким километром пробега эти кристаллы, распределенные в толще протектора, выходят на поверхность и даже несколько увеличивают сцепление с гладкими поверхностями. В компании убеждают, что кристаллы эти «экологически неопасны», но их хим состав держится в строжайшей тайне, не наименьшей, чем коды управления южноамериканскими разведывательными спутниками.
В отличие от их, Toyo Tires, где тоже решили снабдить свои нешипованные шины Observe GSI-6 «ледовыми микрокоготками», не стали держать в секрете материал, из которого они состоят. Вправду, что быть может секретного в дробленой скорлупе грецких орехов? Этот материал по определению экологичен, но совместно с тем, если разглядеть маленькие частички скорлупы под микроскопом, можно узреть некоторую природную огранку, превращающую куски скорлупы в те же крошечные ледовые шипы, которые и были необходимы. При всем этом осколки скорлупы имеют достаточную твердость для того, чтоб накрепко цепляться за лед, а вот разрушить асфальтовое покрытие они уже не способны. Эта разработка получила заглавие Microbit.
Но из всех сложных ситуаций, с которыми обязана управляться фрикционная шина, самой сложной, пожалуй, является работа на льду в критериях околонулевых температур. Все дело в том, что при трении резиновых блоков о гладкую ледяную поверхность появляется узкая водяная пленка, которая начинает играться роль собственного рода смазки, что еще в основном понижает и без того низкий коэффициент сцепления. Чтоб сделать лучше разгонно-тормозную динамику в таковых критериях, японские инженеры добавили в состав резинового компаунда размолотый в порошок тростниковый уголь, который является природным впитывающим компонентом и способен отлично впитывать эту водяную пленку. Естественно, применение такового природного материала дает все основания гласить о экологичности данной технологии, и хотя она не дозволяет двигаться по льду настолько же уверенно, как по сухому асфальту, но все таки дозволяет выиграть пару секунд на старте либо несколько спасительных метров при торможении, которые, может быть, и отделяют вас от ДТП (Дорожно-транспортное происшествие (автоавария, автокатастрофа) — событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или пострадали люди, повреждены транспортные средства, сооружения, грузы, либо причинён иной материальный ущерб) с суровыми последствиями.
Ну а в заключение отметим, что никакой ковид и никакие кризисные явления в мировой экономике не могут приостановит научно-технический прогресс. Вы читаете этот материал, а в это время химики в исследовательских центрах шинных компаний ворожат с составом шинной консистенции, пробуют применять различные добавки и включения, моделируют процессы, происходящие снутри материала шины во время движения в разных критериях. Тем не наименее навряд ли мы можем с какой-нибудь степенью достоверности предсказать, какие технологии будут применять шинники лет через 20-30. Кто понимает, может быть, шины будут представлять собой квазиживой организм, способный изменять и набросок протектора, и характеристики консистенции зависимо от нрава покрытия и наружных критерий. А что, в научной прессе уже возникли сообщения о том, что работы в этом направлении уже ведутся… Но это «светлое завтра», по сути, наступит далековато не завтра и не послезавтра, ну и сделанные по сиим новеньким супертехнологиям шины сначала будут стоить не попросту недешево, а весьма недешево. Так что еще в течение почти всех лет мы будем ориентироваться на соотношение цены и свойства, а по этому параметру шины Toyo могут поспорить с продукцией самых узнаваемых марок.
