Новости

ВОКРУГ КОЛЕСА

25.11.2014
ВОКРУГ КОЛЕСАПопробуйте-ка представить себе улицу без привычного шуршания колес проносящихся мимо сотен автомобилей. Колесо... что в нем особенного? А между тем в его многовековой истории еще далеко не написана последняя страница. Колесо относится к одним из самых ранних изобретений человека — столь древним, что и автор-то его неизвестен. Археологи недавно установили, что возраст колесной повозки, обломки которой найдены при раскопках у села Беково в Болгарии, около 5850 лет! Долгое время, пока человек впрягал в подобные повозки животных, конструкция ходовой части практически так и оставалась неизменной. Украшенные резьбой и золотом, колеса боевых колесниц Древнего Рима были в принципе такими же, что и у арбы нашего столетия: деревянное кольцо, стянутое железным обручем, деревянные спицы, в центре деревянная ступица с отверстием для оси. Правда, уже в XVIII столетии на дорогих каретах изредка можно было увидеть и металлические колеса... Но и те внешне напоминали деревянные. Со временем каретные мастера стали надевать на них плоские резиновые кольца — шины.
 
И тем не менее даже когда в начале прошлого века появились первые паровые омнибусы, самокат русского умельца Артамонова, а в 1880 году и первый автомобиль Даймлера с бензиновым двигателем, колеса на них были такими же, как на старинных каретах, отличаясь лишь размерами и весом. А так как скорости их с каждым годом все увеличивались, то очень скоро возник конфликт между мотором и колесом, между двигателем и движителем. В этот трудный для автомобиля момент и появилась надувная шина. Как ни удивительно, ее появление было игрой случая.
 
...Город Белфаст в Ирландии, 1887 год. Ветеринарный врач Джон Дэнлоп наблюдает, как его девятилетний сын Джонни катается по саду на трехколесном велосипеде. За машиной оставались тонкие глубокие колеи. Дэнлоп любил сына, но не хотел, чтобы тот портил садовые дорожки. Поставить на велосипед широкие обручи? А если... Это же так просто! Вместо старых колес надо сделать сплошные деревянные, с желобом на наружной поверхности. Потом из старого резинового фартука склеить трубки, соединить их концы и надеть на колеса. Сверху Дэнлоп покрыл каждую камеру полосой полотна, края которого прибил гвоздями к колесу. В камеры вклеил отрезки тонких резиновых трубок и накачал через них воздух. Теперь, когда маленький Джонни снова поехал по саду, колеи уже не оставалось. Но самым неожиданным оказалось то, что велосипед стал значительно легче на ходу! Будучи человеком практичным, Джон Дэнлоп запатентовал свое изобретение, и надувные шины стали ставить на автомобили. Правда, нередко они вынуждали водителя останавливаться и ремонтировать проколотую камеру, а иногда приводили и к тяжелым авариям. Вот почему поиски более надежной обуви для автомобилей продолжались.
 
В конце XIX — начале XX столетия было запатентовано множество эластичных колес, ничего общего не имевших с пневматиком. Появились шины, сплетенные из резиновых шнурков, составляемые из резиновых блоков, наконец, бандажи из спиральных пружин, заключенных в кожаном чехле... Особое место среди «эластичного» семейства занимали колеса, в которых спицы целиком или частично были заменены пружинами. Однако довольно скоро конструкторы убедились, что эластичные колеса не позволяют быстро ездить, затрудняют управление автомобилем и к тому же отчаянно шумят.
 
Рис. 1. Колесо бронеавтомобиля начала века — с шиной из сплошной резины и лентой противоскольжения.
 
Рис. 1. Колесо бронеавтомобиля начала века — с шиной из сплошной резины и лентой противоскольжения.
 
Рис. 2. Пружинные колеса и шина из пружин в кожаном чехле.
 
Рис. 2. Пружинные колеса и шина из пружин в кожаном чехле.
 
Рис. 3. Автомобиль на пружинных колесах.
 
Рис. 3. Автомобиль на пружинных колесах.
 
Рис. 4. Раздвижное колесо.
 
Рис. 4. Раздвижное колесо.
 
Словом, ничего лучше пневматика найти не удавалось. А как же бороться с внезапными проколами? Сначала изобретатели пробовали наливать в шины жидкость, которая заполняла пробоины, наполняли шины мелкими мячиками или различными упругими материалами. Во время второй мировой войны для пушек и прицепов широко применялись колеса, заполненные пористой резиной, но они были тяжелыми и жесткими, нагревались и разрушались при движении с большой скоростью.
 
Лишь недавно фирме «Гудьир» удалось создать наполненную пенопластом шину, равноценную по эксплуатационным данным обычной пневматической. Проколы ей были не страшны, и долговечность оказалась приемлемой... вот только вес в 2—3 раза превышал принятые в промышленности нормы. Короче говоря, работы в этом направлении и поныне не вышли из стадии эксперимента.
 
Тем временем не дремлют и сторонники традиционного пневматика. Именно здесь в последние годы предложено много новинок. Эти шины стали более безопасными после того, как в них начали устанавливать легкие аварийные опорные кольца. Теперь при внезапных проколах покрышка не срывается с обода, а ложится внутренней поверхностью на опорное кольцо, что позволяет водителю спокойно остановить автомобиль. Повышают безопасность и многокамерные шины: прокол одной камеры приводит лишь к частичному падению давления внутри баллона.
 
У пневматической шины есть одно важное достоинство. Чтобы увеличить проходимость автомобиля по песку, грязи или заболоченному грунту, достаточно уменьшить давление в камерах. При этом увеличится площадь контакта шины с дорогой. В способе этом нет ничего нового: в современных грузовиках повышенной проходимости давление в шинах можно регулировать на ходу, прямо с места водителя. Однако шины при низком давлении быстро портятся в местах изгиба, к тому же система регулировки давления в сочлененных машинах, составляющих значительную часть современного автопарка, оказалась очень сложной и капризной.
 
Принципиально новую конструкцию предложили недавно советские изобретатели Л. Вахрамеев, В. Карлов и М. Малин. Их колесо без изменения давления воздуха позволяет увеличивать или уменьшать площадь контакта с дорогой больше чем в два раза. Делается это так. Ступица свободно вращается вокруг оси на двух подшипниках и может раздвигаться под воздействием гидравлического или пневматического привода, установленного в неподвижной оси (цапфе) колеса. Подвижная часть ступицы увлекает за собой закрепленный на ней борт покрышки. Другой же борт закреплен на неподвижной части ступицы. Вся система герметична и позволяет применять бескамерные шипы.
 
Перед такими движителями открылась неожиданная область применения. Оказалось, что, изменяя диаметр колес, расположенных с одной стороны машины, можно изменять направление ее хода. Причем новый способ управления обеспечивает лучшую устойчивость на поворотах и избавляет рулевой механизм от ломких и быстро изнашивающихся тяг, шарниров и поворотных узлов.
 
От изменения профиля до складного колеса — один шаг. Не так ли?
 
Представьте же себе теперь, что обычных размеров велосипедное колесо свободно умещается в кармане, если из шины выпустить воздух. Подчеркиваем: речь идет не о камере с покрышкой, а целиком о колесе со спицами и втулкой. Секрет заключается вот в чем. Шина сделана из прочной нерастягивающейся пленки и без всякого обода соединена с велосипедной втулкой капроновой жилкой, заменяющей спицы. Если внутрь шипы накачать воздух, то чем больше давление, тем жестче окажется колесо — пленка-то не растягивается.
 
Инженеры подсчитали, что, например, при диаметре трубок 40 мм, а весе велосипедиста и его машины 90 кг давление воздуха в шипах должно составить всего 1,8 а. Колесо без обода будет вполне работоспособным и жестким. Правда, для обеспечения нужной поперечной жесткости втулки придется делать шире обычных, иначе колесо с узкими втулками будет стремиться свернуться в восьмерку.
 
Специалисты уже думают и о применении безободных колес на более тяжелых машинах. Ведь способность выдержать большие нагрузки у таких колес зависит только от диаметра трубок, давления воздуха в них, ну и, конечно, от свойств пленки. Значит, в принципе их можно применять и на автомобилях, например, в качестве запасных, почти не занимающих места в багажнике.
 
При всем разнообразии колес у них есть один непременный признак: они круглые, потому что только круглые колеса могут обеспечить постоянное расстояние от оси до дороги, а значит, и плавность перемещения экипажа. Но в грязи и в снегу колеса нередко буксуют, доставляя много хлопот водителям.
 
Рис. 5. Складывающаяся шина.
 
Рис. 5. Складывающаяся шина.
 
Рис. 6. Шина из нескольких раздельных камер.
 
Рис. 6. Шина из нескольких раздельных камер.
 
Рис. 7. Шагающее колесо с пневмоцилиндрами.
 
Рис. 7. Шагающее колесо с пневмоцилиндрами.
 
А почему бы не сделать колеса... квадратными? — решил американец А. Сфредда. Его идею сочли разумной и в 1959 году выдали патент на изобретение. На испытаниях машины с квадратными колесами настолько легко преодолевали снег, песок, грязь и неровности на пути, что некоторое время спустя на таких колесах были построены вездеходы для полярных экспедиций. А устранить тряску машины на «квадратах» — это уже дело техники. Можно, например, ставить спаренные колеса, смещая их на половину прямого угла. Можно использовать кулисные механизмы или следящие гидросистемы, которые при движении будут поддерживать постоянное расстояние от оси до дороги. Правда, все это достаточно сложно. Вот почему, работая над упрощением конструкции вездеходов, неугомонные изобретатели придумали еще один вариант — шагающее колесо. Изобретенное в Чехословакии инженером Ю. Мацкерле, оно состоит из отдельных резиновых камер. Если в одной из тех, которые опираются о дорогу, увеличить давление воздуха в тот момент, когда эта камера окажется позади вертикальной оси колеса, то она увеличится в объеме и продвинет колесо вперед. На месте этой камеры окажется другая, которая, раздуваясь, обеспечит следующий «шаг». Момент подачи сжатого воздуха в нужную камеру выбирается с помощью золотникового клапана. По мере подъема «отработавшей» камеры давление в ней, а стало быть, и ее объем возвращаются к первоначальному.
 
Однако колесо Мацкерле хорошо шагало только на ровной дороге, то есть там, где надежно работал и его классический прототип. Если же толкающая камера оказывалась в ямке, то одного увеличения объема камеры не хватало...
 
Идея Мацкерле не находила широкого практического применения до тех пор, пока советские ученые Н. Бочаров, В. Семенов, А. Полугняи и Ю. Архипов не поставили между камерами и осью колеса пневмоцилиндры со штоками. Эти устройства похожи на колесные спицы, но при подаче в них и в камеры сжатого воздуха в момент отталкивания от дороги удлиняются. Теперь колесу и ямы стали не страшны.
 
Думается, что и это не последнее слово в «колесостроении». Конструкторской мысли свойственно постоянно искать. Наряду с бесколесными машинами, скользящими над землей на воздушной подушке или мчащимися над монорельсом при помощи электромагнитного поля, изобретатели еще будут поражать воображение своих современников неожиданными вариантами самого старого изобретения, самого распространенного элемента наземного транспорта — колеса, отнюдь не исчерпавшего еще всего разнообразия возможных конструкторских решений.
 
М. МИХАЙЛОВ, г. Курск




Рекомендуем почитать
  • КРЫСОЛОВКА

    КРЫСОЛОВКАИстребление крыс обычно производится тремя методами: биологическим, химическим и механическим. Наиболее распространённым и эффективным из них является химический. Санитарно-эпидемиологическая станция (СЭС) проводит его успешно, с помощью злаков, отравленных ядом. Но при этом возникает проблема: долгий запах погибшего в недоступном месте грызуна. А в частном доме или на даче этого вовсе не избежать. Если ни собака, ни кошка не смогут защитить вас от крысиных посещений (а может быть, нет возможности содержать этих друзей человека) - то попробуйте механический метод истребления, изготовив предлагаемую крысоловку.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.