Celkový vzhľad kolesa automobilu so stredovým diskom a vzduchom naplnenej pneumatiky sa formoval už dávnejšie a potvrdil jeho účinnosť. Pravidelne sa však pokúšajú radikálne prestavať takúto štruktúru s cieľom zlepšiť jej technické alebo ekonomické vlastnosti. Istej obľube sa v tejto súvislosti tešia tzv. bezvzduchová pneumatika s elastickými prvkami a bez stlačeného plynu..
Dlhý príbeh
Prvé varianty bezvzduchových pneumatík sa objavili takmer na začiatku minulého storočia. Dôvodom vzniku takýchto projektov bol často nedostatok materiálov. Dizajnéri sa pokúsili nahradiť ťažko dostupnú a drahú gumu výnosnejším drevom alebo kovom. K dnešnému dňu je problém s nedostatkom vyriešený a nové projekty sú spojené iba s túžbou zlepšiť vlastnosti podvozku.
Počiatočné návrhy pneumatík bez vzduchu najčastejšie ponúkali kovový ráfik a vonkajší ráfik s behúňom, spojené sadou pružín rôznych tvarov a konfigurácií. V rôznych časoch sa používali vinuté alebo listové pružiny. Takéto návrhy spravidla riešili pridelené úlohy, ale ukázali sa byť príliš zložité a nepohodlné na obsluhu. Výsledkom bolo, že nešli do veľkých sérií a nedostali širokú distribúciu.
Relatívny úspech prišiel u bezvzduchových pneumatík až s rozvojom vesmírnych programov. Ukázalo sa, že rovery typu sovietskeho „Lunokhod“alebo amerického LRV by mali byť vybavené kolesami bez kamier a vzduchu. Výrobok LRV zo systému Apollo teda dostal elastickú pneumatiku vyrobenú z kovovej sieťoviny s nitovaným behúňom. Tento dizajn bol ľahký, tlmil nárazy, nevyžadoval údržbu a vyznačoval sa vysokou životnosťou.
Niektoré z návrhov bezvzduchových pneumatík v rôznych fázach upútali pozornosť armády a dokonca dosiahli terénne testy. V posledných rokoch je o takýto vývoj obnovený záujem, a to nielen o projektoch pre armády. Poprední výrobcovia pneumatík sa pozerajú na bezvzduchovú konštrukciu ako na životaschopnú alternatívu k tradičným kolesám.
Doteraz však žiadny zo známych modelov nedosiahol sériovú výrobu a prevádzku vo vojenskej alebo civilnej sfére. Revolúcii podvozku bránia objektívne faktory.
Súčasné prevedenie
Zvážte niektoré z moderných vzorov pneumatík vyvinutých v posledných desaťročiach. V minulosti bol teda projekt Airless: Resilient NPT od spoločnosti Resilient Technologies široko známy. Vyvíja sa od roku 2002 a testovanie dosiahol na konci desaťročia. Pomocou moderných polymérnych materiálov, ktoré neboli k dispozícii v dávnej minulosti, dokázali americkí inžinieri vytvoriť veľmi zaujímavý dizajn.
Bezvzduchová pneumatika: Odolná NPT je jednodielna konštrukcia, ktorá obsahuje stredový kotúč na montáž, vonkajší ráfik s behúňom a špeciálnu klietku medzi nimi. Ten je vyrobený vo forme mriežkovej štruktúry nepravidelných šesťuholníkov a lichobežníkov. Hmotnosť auta je rozložená medzi relatívne tuhý ráfik a mriežku. Pružnosť konštrukcie vám zároveň umožňuje tlmiť nárazy.
Testy ukázali, že pneumatika Airless: Resilient NPT je tlmením porovnateľná s tradičnou pneumatikou. Nebojí sa prepichnutia a môže byť použitý, keď je poškodených 30% prvkov rámu. Tiež došlo k malému nárastu hmotnosti. Napriek tomu bol výrobok dosť náročný na výrobu, vyžadoval špeciálne materiály a mal množstvo ďalších nevýhod. Výsledkom bolo, že pneumatiky od Resilient Technologies ešte nevstúpili do armády.
V roku 2005 predstavil Michelin koncepčnú pneumatiku Tweel (Tire + Wheel). V tomto prevedení sú stredový kotúč a vonkajší ráfik spojené „lúčmi“v tvare písmena V, ktoré prechádzajú celou šírkou pneumatiky. Vývojár hovoril o znížení hmotnosti v porovnaní s tradičnými výrobkami, zvýšení zdrojov atď.
Po testovaní a vývoji bola vyvinutá pneumatika Tweel. Existujú modifikácie tohto produktu pre vozidlá rôznych tried. V roku 2012 sa začala dodávka takýchto pneumatík pre stavebné a poľnohospodárske stroje. Neskôr sa objavili nové modely takýchto výrobkov s odlišnou konfiguráciou elastických prvkov.
Bridgestone má tiež svoju vlastnú verziu bezvzduchovej pneumatiky. Navrhuje spojiť disk a ráfik so zakrivenými „lúčmi“umiestnenými v krížikovom vzore. Toto odpruženie umožnilo zvýšiť pružnosť pri zachovaní ďalších vlastností. Hotové vzorky však mali obmedzenú nosnosť, čo znižovalo rozsah použitia.
Existujú aj iné varianty bezvzduchových pneumatík rôzneho druhu, ktoré prešli testovaním alebo dokonca výrobou. Hľadanie nových riešení pokračuje. Dizajnéri skúšajú rôzne materiály, elastické konfigurácie atď. Dosiahli sa však iba obmedzené úspechy.
Výhody a nevýhody
Bezvzduchová pneumatika s integrovanými pružnými prvkami má oproti tradičnej pneumatike niekoľko dôležitých výhod. Sú to oni, kto určuje zvýšený záujem o tieto návrhy, ktorý bol doteraz pozorovaný.
Hlavnou výhodou je zvýšená schopnosť prežiť. Bezvzduchová pneumatika nemá vzduchovú komoru a je odolná proti prepichnutiu. Nebojí sa ani bočných nárazov. V závislosti od architektúry je výkon zachovaný aj v prípade vážneho poškodenia nosnej konštrukcie. Nie je potrebné monitorovať čerpanie a tlak, čo zjednodušuje obsluhu. Existuje možnosť opustenia veľkého a relatívne ťažkého ráfika kolesa. Výsledkom je, že zostava kolesa je ľahšia, čo znižuje neodpruženú hmotnosť.
Existuje však množstvo problémov, kvôli ktorým si tieto pneumatiky nezískavajú popularitu. V prvom rade ide o zvýšený dopyt po materiáloch. Vyžaduje gumu alebo polymér s dostatočnou elasticitou, vysokou tuhosťou a pevnosťou pri rôznych zaťaženiach. Existujú tiež vysoké požiadavky na absorpciu mechanickej energie a jej transformáciu na tepelnú energiu s následným rozptylom.
To všetko komplikuje a zvyšuje výrobné náklady. Väčšina pneumatík má navyše povolenú rýchlosť - spravidla nie viac ako 70 - 80 km / h. Ďalšie zrýchlenie zvyšuje mechanické namáhanie a tiež vedie k neprijateľnému prehriatiu.
Na rozdiel od pneumatík majú bezvzduchové pneumatiky konštantnú tuhosť a na ich výmenu musíte vymeniť kolesá. Vniknutie nečistôt do konštrukcie cez otvorené bočné steny môže súčasne negatívne ovplyvniť tuhosť a ďalšie vlastnosti. Z týchto hľadísk sú pneumatické konštrukcie oveľa výnosnejšie.
Výsledkom je, že bezvzduchové pneumatiky sa stále používajú hlavne v oblasti ľahkých vozidiel s obmedzenou rýchlosťou a zaťažením. Navliekajú sa na golfové vozíky, niektoré kočíky, kompaktné stavebné zariadenia atď. Bola tiež zavedená výroba pneumatík pre bicykle, skútre a iné ľahké výrobky. Poskytnutie väčších vzoriek je stále otázne.
Sľubná kuriozita
Špecifická kombinácia technických, prevádzkových a ekonomických charakteristík, ako aj množstvo významných obmedzení zatiaľ neumožňujú pneumatikám bez vzduchového obehu vstúpiť na široký trh a vážne konkurovať tradičným dizajnom. V dôsledku toho sa trh s pneumatikami nemení - aj keď rôzne firmy pravidelne predstavujú rôzne „sľubné“výrobky.
Treba však poznamenať, že jednotlivé výrobky pôvodného dizajnu napriek tomu vstúpili na trh a dokonca si našli svojich zákazníkov. Úspech je pozorovaný v niekoľkých dosť úzkych medzerách, pričom dobytie hlavných sektorov trhu sa ukazuje ako nemožné. Na zmenu tejto situácie neexistujú žiadne objektívne predpoklady.
Rôzne možnosti pre bezvzduchové pneumatiky s integrovanými elastickými prvkami si teda vo všeobecnosti zachovávajú status kuriózneho riešenia dôležitého technického problému - bez osobitných vyhliadok v kontexte skutočnej aplikácie.
Na druhej strane môžu mať takéto projekty pozitívne výsledky, ktoré priamo nesúvisia s používaním hotových výrobkov. Uznávaní lídri priemyslu s dobrou vedeckou a technickou základňou sa teraz zaoberajú vývojom týchto pneumatík. V priebehu vývoja bezvzduchových pneumatík je možné vytvárať nové materiály, technológie a návrhy. A môžu nájsť uplatnenie pri vývoji a zdokonaľovaní tradičných pneumatík s reálnymi praktickými a obchodnými perspektívami.
