Полиуретановая шина

Джон Е. Морган, ректор собственного университета - Часть 2

PUR-Reifen-2 


Шины для легковых автомобилей
В то время исследованиями в области шин одновременно занимались многие коллективы по заказу разных инвесторов. Однако быстро стало понятно, что для достижения успеха нужно довести проект до конца, прежде чем заняться следующим. Пневматическая стандартная шина была принята показательным объектом, бывшим также прототипом шин для грузовых, военных и сельскохозяйственных машин.
Чтобы продукт поскорее был акцептирован рынком, было решено сделать все шины бескамерными, чтобы они подходили для всех традиционных колес и дисков, по возможности отвечали требованиям стандартной нагрузки и стандартных норм ETRTO (Европейской технической организации по шинам и ободам) и US TRA (Американской ассоциации автошин и колесных дисков). Все предписания Минтранса были учтены, включая правила техники безопасности при эксплуатации транспортных средств MVSS109.

Исследования проходили очень быстро, а после приобретения лабораторного динамометра Хасбаха коллектив внес необходимые изменения в конструкцию шины, формулу химического сырья и проанализировал химическую реакцию. В то время как местные гонщики проводили субъективную оценку дорог, шли испытания на платформе испытательного стенда в лаборатории Брексвилла, США и испытания конструкции на выносливость в шинном институте в Москве, Россия.

Годы спустя были проведены расширенные испытания на скорость и сопротивление качению в испытательной лаборатории технического надзора TÜV-Süd в Мюнхене, которые показали потрясающие результаты. Вследствие спицифически низкой для полиуретана потери гистерезиса удалось не только достичь скоростей свыше 260 км/ч, но и невероятного коэффициента сопротивления качению на 60% ниже, чем у традиционных радиальных шин. Эти шины испытывали на двухстанционной вакуумной инжекционной установке с укрепленными полиамидными ремнями боковыми стенками для достижения неоходимой прочности и стабильности, т.к. в противном случае вследствие центробежных сил шина могла бы «расти» до бесконечности.

Хотя прочность на истирание у этих шин гораздо лучше, чем и радиальных, их ахилесовой пятой стали свойства качения. При торможении до полной остановки шины блокировались и протектор оплавлялся. Но благодаря разработкам фирмы Robert Bosch & Co. эта проблема решилась сама собой - были изобретены АБС тормоза, что полностью исключило проблему блокировки колес в автомобильной промышленности. Тем не менее, эта характеристика даже 30 лет спустя остается критерием для критики.

Эти шины можно было бы уже начать выпускать, вот только к тому моменту не было потребности в автомобилях с низким расходом энергии (как электромобили), к тому же производство одного прототипа такой шины длилось 3 дня, так что следующим шагом стала разработка адекватного производственного процесса.

Анализ показал, что ПУ шина будет стоить в 4 раза дороже радиальной шины вследствие высокой стоимости сырья, но модульная структура производственного процесса и экзотермическая реакция обеспечат значительно более низкие издержки производства. Можно было бы представить себе маленькие независимые шинные заводы типа МакДоналдсов, которые в сравнении с чрезмерными затратами гигантских шинных заводов, выпускающих радиальные шины, работали бы экономичнее и окупились бы быстрее. Для сравнения: завод Goodyear в Уолверхэмптоне, Великобритания, должен был произвести 30.000 шин в день, только чтобы достичь точки самоокупаемости.

Шины для сельскохозяйственной техники

В 80-е годы коммунистические государственные сельские хозяйства Восточной Европы стремились повысить свою эффективность и прибыльность, что способствовало появлению нового поколения шин низкого давления. Так как износ там меньше, профиль шин был уменьшен вдвое, что совсем не повлияло на срок службы. Края у профиля скруглили, что хорошо для почвы и посева. Эти факторы, плюс низкий удельный вес полиуретана, способствовали тому, что вес больших тракторных шин уменьшился втрое.

Эти шины производили малыми сериями и продавали в отдельные западноевропейские страны. Некоторые из них служат до сих пор. Но промышленность продолжала критиковать: «А что с коэффициентом вулканизации Marching-Modulus? Если оставить шины на улице, материал кристаллизуется, и твёрдость по Шору А с 62 возрастает до 90». Это был веский аргумент в 70-е годы, но до австрийских биснесменов информация не дошла. Так что рецептура не изменилась, коэффициенты и твердость благополучно сохранились на годы.

Забавным эпизодом того времени стала покупка комплекта шин фирмой JC Bamford для своего знаменитого экскаватора JCB GT; рекламная акция, призванная продемонстрировать превосходящую качеством собственную продукцию и изощренный юмор генерального менеджера компании. Этот пресловутый экскаватор/трактор на открытии гонки Формулы 1 на трассе в Донингтон Парке, Англия со стандартными шинами LIM LGP показал скорость 160 км/ч. Ни один производитель шин не согласился предоставить тракторные шины для этого сумасшедшего проекта, так фирма LIM получила шанс показать настоящий потенциал своих полиуретановых шин - низкий гистерезис, надежная конструкция. Эти шины и сегодня можно увидеть в музее фирмы JCB.

Другие проектыPUR-Reifen1-b
Параллельно с научными исследованиями в области шин проводились разработки производственного процесса, и однажды была, наконец, успешно изготовлена методом литья под давлением крупнейшая шина мира с сердечником из волокна. Шина предназначалась для работы в карьере, имела размеры 40.00-57, диаметр 3,3 м и вес 2,2 тонн. Это было доказательство применимости этой технологии для всех типов и размеров шин.

Так как половина затрат в карьерных разработках падает на шины (замена, обслуживание), возник серьезный интерес к показателю TMPH (тоннамиля в час) такой ПУ шины.

Некоторым военным так понравилось то, что они увидели, что они всерьез задумались о собственном производстве шин в зоне военных действий для защиты войск. Для этого и нужно то всего один грузовик для шинной машины, один для сырья и заливочного устройства, и рационализаторское предложение для производства шин одного размера.
 
Будущее
40 лет назад никто не верил в электромобиль. Даже сегодня находятся скептики. Однако нравится нам это или нет, велика вероятность того, что к 2020 году 10% всех покупаемых автомобилей во всем мире будут на электротяге. Аккумуляторы пока дорогие, могут стоить до 20.000 евро и очень тяжелые. Это означает, что потребуется достаточно много энергии, чтобы возить и охлаждать их.

Берем ПУ шину с низким сопротивлением качению. При скорости движения в черте города и полностью заряженном аккумуляторе машина может проехать почти на 30% больше пути, или при той же удаленности, можно уменьшить размер аккумулятора (экономия = 6.000,00 евро). Более легкие аккумуляторы означают лучшее состояние дорог и лучшее ускорение, а также меньше потерь энергии. Тот факт, что такие шины стоят в 4 раза дороже, чем радиальные, вдруг становится неважным. Общие преимущества по показателям перевешивают первоначальные сомнения.

Регенерация таких шин технически реализуема, правда нужно еще поработать над расчетом экономичности такого процесса.

Возможно, где-то есть еще пионеры-исследователи, кому-то может в связи с этим прийти в голову название AmeriTyre или Polyair (никакого отношения к Австрии не имеют) со своими велосипедными шинами, но насколько мне известно, вся автомобильная промышленность кричит и требует решения проблемы баланса CO2. Существуют решения, и некоторые из них не вписываются в клише, но ведь и пеницилин приняли не сразу, и изобретение вулканизации Чарльзом Гудьером!
LIM можно было бы расшифровать, как акроним "Leute im Märchenland!" (люди в сказочной стране), технически это все-таки означает Liquid Injection Moulding (формование заливкой).



banner_fixed
banner_default