В Древнем Египте для транспортировки гигантских известняковых плит применяли катки из камня. Такой каток помогал одному человеку доставлять куда требуется грузы — например, плиту весом не в одну тонну. Особенно неподъемные плиты, тонн эдак в 10—15 и больше, перевозили на специальных устройствах — волокушах. Дороги — а их прокладывали по каменистому грунту — для лучшего скольжения поливали водой. В тех же целях в самых трудных местах выбирали камень и в образованные борозды притапливали бревна, но нередко под волокуши подкладывали опять же катки.

Шины.

Видимо, сначала колесо делали цельным, для чего отпиливали сплошные круги от достаточно крупных деревьев. Там, где леса было мало, колесо составляли из нескольких клиньев, скрепленных поперечинами (например, одной по диаметру и двумя перпендикулярно ей по бокам от оси). В таком варианте колесо было не слишком легким и не отвечало желанию ехать быстро; поэтому со временем в клиньях стали проделывать вырезы.
Первый датированный документ об использовании такого колеса для перевозки – месопотамская мозаика (3200 г. до н.э.). Так, что спасибо шумерам, жившим на юге Месопотамии, подарившим миру колесо.
Колесо совершенствовалось. Постепенно появились и спицы. Сначала в Египте – 1500 г. до н.э. – с четырьмя спицами, лишь через тысячу лет – в Греции и 1400 лет – в Риме с восьмью спицами.
Всякого рода археологические и исторические исследования подтверждают, что уже в древние времена были колеса и с 30 спицами. Разумеется, это не был чисто механический процесс наращивания одного элемента в погоне за веяниями времени. Число спиц определялось конструктивными целями и зависело от строения втулки и размера колеса. Колёса повозки в Средиземноморье до конца II тысячелетия до н.э. при высоте меньше метра держались не более чем на 8 спицах, а, скажем, полутораметровое колесо насчитывало уже намного больше спиц.
Ходовую часть колеса, соприкасавшуюся с дорогой, обшивали кожей или обрамляли деревянным обручем, который обивали опять же деревянными, бронзовыми или железными гвоздями (позднее появились обручи из железа).
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 1823 году додумался пропитать жидким каучуком льняную ткань, придав ей водо- (и воздухо-) непроницаемые свойства.
Его изобретение удачно использовал Роберт Уильямс Томпсон, инженер-железндорожник из Лондона. Движением по булыжным мостовым английской столицы производило такой невыносимый шум, что Томпсон, оставив на время проблемы королевских железных дорог, усиленно занялся разработкой «умягчителя» для колеса. Его настойчивость и смекалка увенчали успехом усилия Роберта Уильямса Томпсона, и 10 июня 1846 года он получил патент № 10990 на прародительницу пневматической шины, сделанную из прорезиненной ткани. Конструкция «воздушного колеса» Томпсона довольно проста. 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. В конструкции предусмотрен и клапан, через который шину накачивали. Хроники того времени свидетельствуют, что широкого практического применения “воздушное колесо” не нашло, а после смерти изобретателя было и вовсе забыто.
В 1887 году некий Джон Бойд Данлоп, ветеринар, как это 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 Данлопа 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.
Конструкция пневматической шины совершенствовалась. В 1890 году молодой британский инженер Чальд Кингсти 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.
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 Андрэ и Эдуард Мишлен пришли к финишу на машине L`Eclair (“Молния”) с «ошиненными» колесами последними. Однако уложились 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.
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 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 все чаще стали использовать конструкции быстросъемных креплений колес к ступицам на нескольких болтах, что позволило 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 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. 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 кордовая 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 повезло российским 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 766х106: 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.

Понедельник, марта 12, 2012 at 19:16 в рубрикие Статьи о шинах.