Почему машины не делают из резины

Обновлено: 05.07.2024

Конструкторская мысль не стоит на месте. Это относится и к инженерам-автомобилестроителям. Уже давно они пытаются улучшить кузов легковой машины, полностью отказавшись от использования металла и перейдя на пластик и композитные материалы. К сожалению, этого до сих пор не произошло. Попытаемся разобраться почему.

Недостатки автомобилей из пластика и композитных материалов

Пластик в автомобилестроении применяется довольно активно. Однако дальше декоративных панелей и обвеса дело обычно не идёт. То же можно сказать о карбоне, стекловолокне и других композитных материалах. Почему же так происходит? Вот несколько причин:

Машины, выполненные из альтернативных материалов

Первый Chevrolet Corvette C1 сошёл с конвейера в 1953 году. Всего было выпущено 300 автомобилей. Это были двухместные родстеры, причём все они были окрашены в белый цвет. Главной особенностью C1 был кузов из стеклопластика, который монтировался на укороченном рамном шасси, взятом от серийных экземпляров Chevrolet Corvette.

Объём двигателя составлял 3.9 литра, мощность — 152 л. c. Производство машины было прекращено в 1962 году, так как было признано экономически нецелесообразным.

Экспериментальный автомобиль ХАДИ-2 был построен в 1961 году в КБ Харьковского автодорожного института. Для изготовления кузова использовалась стеклоткань, сложенная в 10 слоёв. Тканевые слои были разделены слоями парафина, а фиксировалась вся эта конструкция специальным клеем. Каркас кузова был сделан из сваренных друг с другом труб эллиптического сечения. Дверей в кузове не было. Машина была создана в единственном экземпляре и оборудована двигателем от мотоцикла М-72. Впоследствии автомобиль неоднократно переделывался.

Даже сейчас многие считают, что кузов этой машины был цельнопластиковым. Но это заблуждение. Практически все несущие части кузова были стальными, их производили обычной штамповкой. А вот для декоративных навесных панелей использовался так называемый фенопласт. Это смола на основе фенолформальдегида, смешанного с отходами хлопкового производства (очёсами), которые и служили армирующей основой.

Главным назначением машины была демонстрация достижений немецкой химической промышленности. И следует признать, демонстрация была успешной: при проведении краш-тестов карбоновый кузов оказался вдвое прочнее стальных аналогов, в том числе и при лобовых столкновениях.

Этот странный двухместный автомобиль — детище компании Kor ecologic. Главная особенность автомобиля Urbee Hybrid вовсе не в гибридном моторе, который может работать как на этаноле, так и на бензине. Дело в том, что все детали этой машины были распечатаны на 3D-принтере фирмы Stratasys. В настоящий момент Urbee Hybrid существует в единственном экземпляре, и вряд ли когда-нибудь будет запущен в серию.

Его главной задачей было продемонстрировать возможности 3D-печати. И с этой задачей он блестяще справился.

Автомобиль BMW i3 был выпущен в 2013 году. Этот компактный электромобиль преследовал вполне конкретные цели: быть максимально экологичным, сведя к минимуму своё воздействие на окружающую среду. Кузов BMW i3 изготовлен из углепластика, который крепится к лёгкому алюминиевому каркасу.

Главным достоинством углепластика является то, что он пружинит при лёгких ударах, а затем возвращается в исходное положение. Прочность кузова практически не уступает металлу. Электромобиль успешно прошёл краш-тесты на лобовое и боковое столкновение и набрал четыре балла из пяти возможных. В движение машина приводится электрическим двигателем мощностью в 170 л.с.

Видео: обзор электромобиля BMW i3

Итак, пластик и композитные материалы имеют массу достоинств, главным из которых является стойкость к коррозии. Но к сожалению, у этих материалов есть и недостатки, из-за которых мы ещё долго не увидим на улицах городов цельнопластиковые машины серийного производства.

Пластиковые детали не ржавеют, легко обрабатываются, а сами пластмассы обладают приличным уровнем технологичности. Довольно часто возникает резонный вопрос, почему бы не использовать пластик для производства всего кузова автомобиля . Ведь из пластмассы сейчас вполне успешно делаются накладки на бампер, сами бампера, элементы дверей или другие части кузова автомобиля.

В сети довольно часто можно найти разнообразные ответы на этот вопрос. Среди них звучат версии, что пластик не имеет должного уровня показателей физико-механических свойств или быстро разрушается.

Все эти версии отчасти правильные, а отчасти нет. Дело в том, что когда авторы упоминают некоторые несовершенства пластиков, речь они, сами того не подозревая, ведут о разработках этак 50 летней давности. Сегодня же картина значительно отличается.

Для начала отмечу, что пластмассы - это один из самых перспективных видов современных машиностроительных материалов. Поэтому, говорить, о возможности достижения нужного уровня механических свойств не совсем корректно. Современному пластику можно предать практически любые механические свойства .

Дальше отметим, что пластиковые кузова всё-таки изготавливаются. Только используют не чистые однородные пластики, а композитные материалы . Я думаю многим, кто интересовался автомобилестроением, знакомы карбоновые кузова и машины класса формула-1 из углеволокна.

По большому счёту это всё тот же пластик. Только он имеет сложную неоднородную структуру - скелет из углеродных волокон и окружение из более дешевых полимеров.

Наверняка будет интересно узнать, что использование пластика - это не самое новое веяние в машиностроении.

Первым пластиковым автомобилем, запущенным в серийное производство, стал Chevrolet Corvette 1953 года выпуска. Каркас этого авто был сделан из металла, а кузов – из стеклопластика.

Как вы понимаете, что высокотехнологичный пластик, что пластиковый композит будут стоить огромных денег. Это будет куда дороже, чем старый добрый металлический прокат. В итоге технология используется только для дорогих спорткаров, но не для машин на каждый день.

В итоге, пластиковый кузов скорее обладал бы преимуществами, нежели недостатками .

Пластик не подвержен атмосферным воздействиям, не подвержен коррозии, имеет меньшую плотность при сопоставимых механических свойствах, а значит как нельзя лучше подходит для изготовления кузова. Низкий вес позволил бы значительно экономить топливо при передвижении.

Часто, когда речь заходит о пластике, человеку представляется некая вонючая китайская субстанция, которая трескается в руках и из которой в 90-х клепали всё подряд . Начиная от корпусов приемников и кончая даже посуды. Это примерно такой же подход, как сравнивать сейчас чугунную крышку от колодца и композитную металлическую деталь, полученную на станке с ЧПУ.

Есть версия, что пластмассы склонны к старению (т.е. потере механических свойств с течением времени) и что кузов в буквальном смысле развалится, как экологически безопасный пакет из Ашана. Это действительно так, но современные полимерные композиции имеют огромный срок службы и специальные стабилизаторы помогают значительно продлить срок безотказной работы . Напомню, что для обычного пластика срок распада составляет что-то около 300 лет, но некоторые свои свойства он начинает терять уже через 50-60 лет. За это время металлическая деталь сгниет до состояния старой ржавой дырявой бочки, а если на это наложить толщину металлического листа для кузова, окажется, что через такое время у нас останется только пыль.

Есть версия, что пластики обладают значительной анизотропностью (т.е. механические свойства значительно отличаются в зависимости от выбора направления приложения нагрузки). Тут лучше сказать, что когда-то пластики обладаЛИ такими характеристиками.

Частенько говорят, что пластиковые кузова не защищают в случае дорожный аварий. Это мнение тоже ошибочно. Краш-тесты показали, что некоторые полиамиды показывают лучшие результаты по сравнению с листовой сталью .

Однако, технологический процесс создания высококачественных пластиков на порядок сложнее производства металлических деталей . Потребуются новые подходы и новые разработки.

Для полноценного перехода на изготовление пластиковых кузовов потребуется полное переоснащение линий современных заводов и технологических процессов. Есть сейчас прокатное оборудование и технология сборки. Их и используют в хвост и в гриву.

Само собой, производители будут до последнего оттягивать этот процесс . Ситуация тут аналогична ситуации с электрокарами и бензиновыми двигателями, которым давно пора на покой.

Очевидно, что вопрос цены готовой машины будет одним из самых важных для простого пользователя при выборе. На данный момент, металлический кузов куда лучше соответствует этим критериям. Это обстоятельство будет долго сдерживать расширение применения пластиковых деталей в автомобилестроении.

Старые шины на участке, о боже вот это вред, я вас умоляю, пластиковые окна так и называются ПВХ (Поли Винил Хлорид ПОЛИХЛОРВИНИЛ) ВОТ ЭТО ВРЕДНО, они выделяют хлор всё время в процессе эксплуатации, а старые покрышки на проветриваемом участке, да красиво сделанные, да покрашенные, по мне, только чувство восхищения ХОЗЯИНОМ. Иной раз такую красотищу увидишь, диву даёшься, как можно из этого сделать ТАКОЕ, тем более обычно всё этакое располагают вдали от грядок, ближе к дому, по мне, так вреда от них никакого, но вопрос спорный…

Даже при хранении выделяют многие вреждые вещества: бензолы, ксилолы, стиролы, толуолы; предшественники канцерогенов — алифатические амины; соканцерогены — сероуглерод, а также фенолы и ароматические углеводороды, схожие с некоторыми веществами при выделении отходов от работы двигателей внутреннего сгорания.

При горении, как минимум: угарный газ, сажу, диоксиды серы, бифенилы, антрацены, флуорантены, нафталины, хризены, пирены, бензапирены, хлорированные диоксины, фураны, фенолы.

Почти все перечисленные выше вещества имеют 1 класс опасности и чрезвычайно вредны.

Людмила, а та экологическая грязь, что они напитали от асфальта, особенно полиароматику и диоксины, да ещё в процессе эксплуатации шины разогреваются, и происходит частичное разрушение резины. Ну не бывает безопасного мусора, содержащего полимеры. Как отработанная покрышка, которая в течение эксплуатации находилась в экологически грязной среде, станет экологически чистой?

Весь бытовой неразобранный мусор 4 класса опасности, включая и металлолом, и куски рубероида. Тогда его можно просто закопать под грядки? И навоз имеет четвёртый класс опасности, но растения аккумулируют азот в виде нитратов, которые опасны для человека.

Они выделяют, но очень чуть-чуть (я имею в виду старые, которые как раз подбирают и используют на участке для чего-нибудь), и в основном, когда нагреваются на солнце. Если покрасить их фасадной краской, то ничего не будут выделять.

Мы собрали в лесу золу, которую сжигали лесорубы, всякие отходы, видимо, чтобы древесные отходы хорошо горели, туда кидали старые шины, опасна ли такая зола как удобрение для огорода, кто ответит?

Информативно. Делаю вывод: использовать на грядках ( как бортики, как дорожки) — себе вредить. Во дворах, покрашенными, на свежем воздухе — думаю, допустимо. Ведь всюду стоят и машины в шинах.

Василий Белогородов. Я садовод. Это сайт садоводов. Пожалуйста, отстаньте от меня со своими мировыми проблемами, страшилками. Договорились?

Вы пришли в пост, который больше относится не к садоводству, а к химпрому, и в который вас лично никто не звал, и стали писать по теме, в которой не разбираетесь. И при этом предъявляете претензии мне. Какое у вас вообще есть право так поступать? Не теряйте берега, уважаемый. Данный сайт не является вашим личным пространством, где вы можете заниматься такой цензурой, которая вас устроит.

Исходя из каких моих слов вы сделали вывод, что у меня дача шинами обложена? Это даже не говоря о том, что мой комментарий не про шины, а про глобальную проблему.

Нет, я не сделала такого вывода. Я поинтересовалась — зачем причитать про глобальную проблему или про шины в частности, если вы не можете ничего изменить?
И даже не вы конкретно — но вот, к примеру, топик-стартер: интересуется, выделяют ли шины вредные вещества. Если выделяют — что, разве все тут же бросили свои машины и стали ходить пешком (потому что покрышки велосипеда, конечно, не автомобильные шины, но все-таки резина)? Нет, не стали — как на дачу на вредных покрышках приезжали, так и опять поехали. В промежутках между выходными на даче, на которую приехали на вредных покрышках, обсуждают на 7дачах вредность старой покрышки для изготовления клумбы на даче, ежедневно на вредных покрышках ездя на работу. Основная вредность от старой покрышки на даче — эстетическая, ИМХО — лебеди всякие из покрышек, клумбы… Весь остальной вред нивелируется вредом от городского воздуха вообще, кучей искусственных строительных и отделочных материалов в домах, и современной едой. Покрышки — лишь малая часть, и не самая, наверное, вредная.

Респект вам и уважуха за вашу позицию — это я серьезно и искренне . Однако, вынув 20 мешков мусора из канав (что есть хорошо и правильно, ИМХО) куда вы его дели? Где теперь этот мусор? Он же не аннигилировался, и где-то продолжает существовать. И дело, ИМХО, не в отказе от ядовитых материалов в пользу экологичных: осознанность начинается с осознания, что очень много всего (даже экологичного и правильного).
Пример Дании, Швейцарии и прочих — ИМХО, не корректен. Ибо, площадь, к примеру, Дании меньше площади Московской области.
Вытяжная вентиляция в современной квартире (со стеклопакетами и герметичными дверями) и без HEPA фильтра нужна. И не только вытяжная, но и приточная. А фильтры — хорошо, конечно, но по улице вы тоже в фильтре ходите?

Безусловно, мусор не растворился в небытие, и я в последнюю очередь поверю, что машина, которая приезжает его забирать, едет с ним на перерабатывающий завод. Но он по крайней мере переместился в место, которое для него выделено. Согласитесь, что есть две большие разницы, когда мусор валяется где попало и когда он валяется в одном месте. Площадь Дании меньше площади МО, а Австрии? Норвегии? Швеции? Я понимаю, о чем вы говорите — что чем меньше страна, тем проще наводить порядок. Но, как видите, есть и средние страны, которым это удается, а не только мелкие. Если взять Австралию или Канаду, то там тоже за выкинутый куда нельзя мусор дадут по шее штрафом так, что на всю жизнь расхочется. Или даже не штрафом, если выкинуто что-то нехорошее. Если на улице невозможно дышать, то я надеваю респиратор точно также, как это делают жители Японии или Китая. В конце концов, мне мое здоровье дорого. В 2010 году я ходил по улице гулять во время смога, пока другие сидели по домам, и мне было вполне нормально. Сейчас этот же респиратор служит защитой от ковида. И прокуренного тамбура пригородной электрички. Я все это к чему: на самом деле, можно принять очень много разных мер, если поставить себе такую цель. Очень многие люди предпочитают опустить руки и лишь жаловаться друг другу во всяких соцсетях на свою тяжкую долю, а не бороться. Полагаю, мне не надо писать, какой подарок подобные люди для любого бизнесмена и чиновника.

NatashaPetrova, увы, проблема мусора действительно есть и она огромна. Ее решение находится в плоскости экономики и политической воли. Утилизация всего мусора страны потребует таких денег, что придется поднимать налоги (вы же знаете, как у нас подобное решается, не правда ли?). А если вы кому-то скажете, что ради решения проблемы мусора тому придется немного ужаться в своих хотелках, на вас среагируют агрессивно Так что все упирается в отношение общества к проблеме в целом. Тут я лично и вправду бессилен, как и вы.

Про валежник и деревья в курсе, но почитаю ваши мысли и если что будет сказать — напишу свои. Еще много трэша происходит из-за нежелания граждан разбираться в кадастровых картах, что потом ведет к огромным проблемам вплоть до сноса домов. Увы и ах. Как это ни печально — незнание закона не освобождает от ответственности в любой стране.

Про мусор: у меня другое мнение. Мусор — это не требует денег. Это то, что деньги приносит. Возможно, мусорная реформа и региональные мусорные операторы — это именно этот путь. Но, как и все у нас — долго запрягается. Поэтому пока результатов (по крайней мере, постороннему) не слишком заметно.
Про деревню: возможно и повезло — у меня не слишком богатый опыт в покупке домов в деревне. Вот, можете тут глянуть Дауншифтинг, или Как мы купили дом и переехали в деревню
И, ИМХО, вы несколько романтизируете . Дело проще: у нас в деревне не тесно. Вот, например, у нас участок — гектар с небольшим. Дом соседа с машиной — примерно в полукилометре. Поэтому, чего он там делает, как ремонтирует — мне не слышно, не видно и не пахнет.

В 600-х км от Подмосковья такое добро (гектар) стоит копейки. Наши 103 сотки (это гектар и три сотки) — по договору купли-продажи (у нас два — на дом и на землю отдельно) обошлись нам в 10 000 рублей.

Не надо писать по несколько однообразных комментариев в разных местах. Вам отвечено ниже. Очень надеюсь, что вы сможете написать там в ответ что-то не про наболевшую лошадиную тематику.

Особенно здорово троллить с одного аккаунта, а модерировать с другого. Успехов в этом нелегком деле. Кстати, скрин сего будет отправлен владельцу ресурса, с которым мы, так вышло, знакомы Вот такой вот нежданчик. Наслаждайтесь властью последние деньки.

Василий, на нашем сайте нет необходимости снимать скрины для жалоб, история всех действий, правок, модераций и редактирований сохраняется в мельчайших деталях.

Модераторы имеют полное право удалять из поступающих комментариев брань, нецензурщину, оскорбления, спам, рекламу. Равно как удалять комментарии, содержащие нарушение правила нашего сайта. (п.3.1 Правил общения)

Предупреждаю: угрозы модераторам недопустимы ни в какой форме! Тем более впутывание в угрозы имени владельца ресурса.

Пожалуйста, ознакомьтесь с правилами общения на нашем сайте: Правила общения Мы рекомендуем всем следовать этим правилам.

Передавайте от меня скрин кому хотите, хоть шведскому королю, заодно передавайте лично от меня пламенный физкультпривет форумам Дании, Швейцарии, Норвегии, Австрии и далее по списку, всем их психологам, маркетологам, экологам и т.п. Заходите еще, нам тут без вас скучно. (отсылка к произведению Островского).

И нет, модерацией я сроду не занимался ни здесь, ни где бы то ни было еще. Вас почистили без меня, видимо вы чет там понакатали не того.

Что у вас там стряслось-то такого что вы так эмоционально реагируете?

Обязательно этим займусь, только не сейчас, сейчас мне немного некогда, надо достать тесто из хлебопечки и сунуть в холодильник, и повести коз пастись. А потом надо полить крыжовник.
Вот как дела сделаю так обязательно зайду поржать

Эка невидаль… мусор на прилегающей территории убрали)))) Так то… содержание в чистоте прилегающей территории — это обязанность СНТ! И за состоянием дренажных канав и за дорогой у нас СНТ следит! А при желании, наверняка можно проверить… довезли ТБО по нашему договору до полигона… или нет!

А я и пишу, как есть в нашем СНТ! Например, в этом году на собрании решили не выходить на субботник, чтоб очистить от мусора территорию прилегающую к СНТ. А решили заплатить за уборку человеку. Впрочем, каких-то залежей и свалок у нас вокруг нет, так как все регулярно убирается… а если не будем прибирать… вышеупомянутые власти оштрафуют СНТ)))
То же самое и по вывозу ТБО… если нет договора на вывоз мусора… штраф!
А если не будем следить за дренажными канавами… то нашу дорогу дождями и снегами смоет… а каждый год её ремонтировать дорого)))

Тут могу вам только позавидовать Далеко не везде имеются ответственные люди. У нас ситуация, прямо скажем, не очень. Как и у многочисленных соседних СНТ. Ездят туда-сюда дорогие машины, молодежь гоняет на мотоциклах и квадрах, разбивая в мясо в том числе и близлежащие лесные просеки… На организационные вопросы, чистоту и порядок у них, видимо, времени и сил уже не остается.

У нас просто хорошо работает председатель и правление СНТ… ну и получается штрафы от властей тоже играют свою роль)))
Опять же на собрании решили, что косить прилегающую к участку территорию будет каждый сам… но могли бы тоже просто кому то за покос платить)) И все регулярно косят… и редко где на улицах СНТ трава бывает выше 10-15 см!
И люди разные и машины разные… но на собрании лет 10 назад решили не шуметь (музыка/гулянки и работа шумным инструментом) до 11 утра и после 23 вечера… и никто не шумит… и всех это устраивает!)))

Ну кто ж вам доктор, участок надо было на отшибе покупать, а не на въезде. На въезде обычно кто участки берет? Торгаши. Чтобы открыть магазин/ларёк и чтобы потом весь поселок мимо ездил и что-то покупал. Или чтобы стройматериалами приторговывать, или рабочей силой.

У нас вот кто на въезде живут — председатель, который цепляется ко всем со своими взносами, тракторист, который живет трактором, в смысле с колес живёт, чистит снег, копает что-то там ковшом кому попало — вот он на въезде. Еще есть армянская диаспора на самосвалах — они вот торгуют песком, камни привозят, битый кирпич, бетон обломки и прочее в этом духе. Магазинщик (с магазином) — продуктами барыжит (спекулянт). Вот. Это на въезде.

А кто просто отдыхать поехал — ну ясен пень надо селиться в самый конец, вот как я, я живу на границе, числюсь в соседней деревне — ну и всё, у меня тут козы, гуси, индюки — я никому не мешаю и мне никто не мешает.

NatashaPetrova, глифосат обладает еще и нейротоксическим действием (вызывает повреждения мозга). И в это охотно верится. Примеров немало…

Нет. козлу 25 соток мало — он же с них ест. Но так как он козел, его невозможно отпустить вместе со стадом коз пастись — а то наделает своих козлиных делов . Поэтому ему придется довольствоваться 25-ю и отдельными от стада прогулками с хозяйкой

Чем отличаются легкие коммерческие автомобили от легковых? Прежде всего тем, что они оптимизированы для перевозки грузов. Легковушки тоже иногда грузят, что твоих осликов, но поступают так далеко не все владельцы, и происходит это не так уж часто. Это означает, что на шины LCV регулярно действуют куда большие нагрузки, а это требует внесения в конструкцию соответствующих изменений, позволяющих эти нагрузки выдерживать.

Ну а во-вторых, как правило, суточные пробеги коммерческих автомобилей в разы превышают пробеги легковушек, если, конечно, данный легковой автомобиль не работает в такси. В результате вопрос устойчивости к износу и ходимости выходит на первый план, ведь система приоритетов у частных владельцев легковых автомобилей и операторов LCV имеет весьма существенные различия.

Для владельца пассажирского седана, хэтчбека или кроссовера на первом плане будут стоять разгонная и тормозная динамика, управляемость, комфорт и шумность, и за улучшение этих показателей клиенты готовы платить, и порой – весьма серьезные деньги. Владельцы коммерческих транспортных средств тоже обращают внимание на эти параметры, но главными для них являются вопросы, связанные с экономикой: начальная цена и ходимость, то есть срок эксплуатации.

Понятно, что многие из этих параметров находятся в противоречии, и эти противоречия становятся особенно яркими в случае разработки зимних шин. Судите сами: для обеспечения максимального сцепления с покрытием в условиях низких температур состав резиновой смеси протектора должен быть максимально мягким. Но чтобы обеспечить наилучшую устойчивость к истиранию, а значит, и долгий срок службы, этот состав должен быть жестким! Для снижения расхода горючего (а этот параметр тоже является критически важным для владельцев LCV) требуется уменьшать сопротивление качению, но для этого тоже лучше подходит жесткий резиновый компаунд. И получается такая картина: улучшили топливную эффективность, заодно повысили ходимость, а вместе с этим ухудшилось сцепление с покрытием и управляемость. Применили более мягкую смесь, повысили комфорт, снизили шум, повысили управляемость на мокром асфальте и в снежной каше – ухудшились эксплуатационные показатели. Нос вытащил – хвост увяз, хвост вытащил – нос застрял! В результате разработка идеально сбалансированного изделия превращается в невероятно сложную задачу, требующую привлечения всех доступных интеллектуальных и технологических ресурсов.

Как шинники решают поставленные перед ними задачи, мы рассмотрим на примере компании Toyo Tires. Еще в 2011 году она представила коммерческие зимние шины Toyo H09. Эта модель воплотила практически все доступные на тот момент технологии: состав резины протектора с улучшенной устойчивостью к износу и профиль каркаса для равномерного распределения давления контакта гарантировали достаточно длительный срок службы, рисунок протектора с волновыми ламелями обеспечил высокое боковое и продольное сцепление на мокрой и заснеженной дороге, а прочные стальные брекеры вместе с усиленной конструкцией борта минимизировали внутреннее напряжение в каркасе во время движения.

Рассказывая о летней шине Toyo Nanoenergy Van, мы уже отмечали, что жизненный цикл отдельных моделей шин для легкого коммерческого транспорта оказывается гораздо более длинным, чем в случае с шинами для легковых автомобилей. В легковых линейках производители стараются представить преемника каждые 5 лет, а вот средний срок жизни модели коммерческой шины составляет лет десять… Так что замена для модели H09 появилась во вполне ожидаемые сроки.

Работая над новой моделью, получившей название Observe Van, конструкторы ставили перед собой следующие задачи: улучшить работу шины на мокром покрытии, в частности, сократить тормозной путь, а также повысить управляемость и устойчивость, улучшить управляемость при движении в снегу, повысить срок службы шины за счет усиления каркаса и повышения износостойкости протектора. При этом сопротивление качению должно было соответствовать категориям C~E, сцепление на мокром покрытии – категории B (по европейской системе маркировки шин), а уровень шума не должен был превышать 72 дБ. И с этими задачами конструкторы успешно справились! Ну а теперь давайте посмотрим, за счет чего им удалось добиться заданных показателей.

Начнем с того, что первым делом видит любой пользователь – с рисунка протектора. На первый взгляд, рисунок очень похож на рисунок протектора новых летних шин Toyo Nanoenergy VAN, продажи которых начались весной 2020 года. Те же четыре ряда блоков, два ряда центральных, соединенных в двойное центральное ребро с зигзагообразной канавкой, и два ряда широких плечевых блоков. Такой рисунок повышает общую жесткость, а значит – управляемость и износостойкость. Главным отличием зимних Observe Van от летних Nanoenergy Van стало наличие множества волнообразных 3D-ламелей, рассекающих и центральные, и плечевые блоки. При внимательном рассмотрении можно найти и другие различия: кромки поперечных канавок, разделяющих блоки протектора, сделаны ступенчатыми, что улучшает передачу тягового усилия на заснеженном покрытии.

Эффективность работы шины зависит не только от рисунка протектора, но и от ее внутренней конструкции. В данном случае конструктивно зимние Observe Van и летние Nanoenergy Van весьма похожи: в обоих случаях непосредственно под протектором находится слой брекера с нитями корда спирального плетения, обеспечивающий однородность характеристик по всей длине окружности шины. Под ним расположены слои металлокорда с высокой прочностью на растяжение, под металлокордом – многослойный каркас из полиэстера высокой жесткости. Но главной конструктивной особенностью шин Observe Van стал мощный усилитель борта, встроенный в боковую стенку шины. При сравнении с шинами Toyo H09 выяснилось, что этот конструктивный элемент способен на 75% снизить внутренние напряжения и амплитуду плотности энергии деформации, что в свою очередь самым существенным образом сказывается на увеличении срока службы шины.

Шина Toyo Observe Van

Стоит отметить, что разработка как рисунка протектора, так и внутренней конструкции Toyo Observe Van производилась с использованием системы компьютерного проектирования и моделирования T-MODE. О том, что представляет собой эта система и какие преимущества она дает, мы уже рассказали, причем достаточно подробно. Хотим лишь подчеркнуть, что одним из её блоков является математическая модель, описывающая взаимодействие шины со снегом и позволяющая в режиме реального времени прогнозировать поведение шины на снегу, а также оценивать силы трения между снегом и резиной в условиях нагрузок и скоростей, соответствующих условиям использования реального автомобиля. При этом снег – это очень сложная среда в плане моделирования ее взаимодействия с шиной. Нужно учесть массу параметров, включая размер частиц снега, плотность и содержание воды… Но все эти сложности удалось успешно преодолеть, и теперь технология T-MODE позволяет визуально оценивать характеристики шины, которые трудно измерить в ходе эксперимента: например, то, как деформируется шина и как распределяется давление в пятне контакта на скорости свыше 100 км/ч. Получить такие данные путем непосредственных измерений очень сложно, даже если использовать самые современные датчики. Именно применение технологии T-MODE позволило добиться того, что в сравнении с Toyo H09 жесткость и способность сопротивляться деформирующим нагрузкам, возникающим при торможении, у Observe Van возросла в области плечевых блоков на 27%, и в области центрального ребра – на 51%.

И, конечно же, достижение поставленных целей потребовало серьезной работы по созданию резиновой смеси с требуемыми параметрами, причем, как уже было сказано, требовалось достичь баланса между прямо противоположными требованиями: максимальной устойчивостью к истиранию и эластичностью в условиях низких температур. И вряд ли специалисты Toyo смогли бы получить требуемое, если бы не разработанная к этому времени технология Nano Balance.

Смысл технологии Nano Balance состоит в работе с резиновой смесью на молекулярном, то есть наноуровне.

Эта работа состоит из нескольких этапов. На первом ведется тщательное изучение наполнителей и полимеров резиновой смеси на молекулярном уровне. В ходе этого изучения анализируются и проверяются реакции наблюдаемых молекулярных структур резиновой смеси в различных условиях движения. На втором этапе на основе собранных данных проводится моделирование молекулярной динамики с целью подавления физического перемещения молекул резины. Такое подавление снижает теплообразование, а значит, и потери энергии и снижения сопротивления качению.

Однако резиновая смесь потому и называется смесью, что в нее помимо каучуковых эластомеров входят многие другие вещества и соединения. На следующем этапе методом конечных элементов моделируется поведение различных компонентов, входящих в состав смеси. Инженеры добиваются минимизации трения между компонентами и уменьшения зон концентрации напряжения, и уже на основании построенных моделей подбирается количественный и качественный состав смеси.

Ну а завершающим этапом работы системы Nano Balance является контроль соединения наполнителей и их оптимальной дисперсии в ходе производства резиновой смеси, причем этот контроль также производится на молекулярном уровне.

Читайте также: