Opći izgled kotača automobila sa središnjim diskom i gumom ispunjenom zrakom formiran je davno i potvrdio je njegovu učinkovitost. Međutim, redovito se pokušava radikalno obnoviti takva struktura kako bi se poboljšale njene tehničke ili ekonomske karakteristike. Određenu popularnost u ovom kontekstu uživaju tzv. pneumatik bez pneumatika sa elastičnim elementima i bez komprimovanog gasa.
Duga priča
Prve varijante bezzračnih guma pojavile su se gotovo početkom prošlog stoljeća. Često je razlog za nastanak takvih projekata bio nedostatak materijala. Dizajneri su pokušali zamijeniti teško dostupnu i skupu gumu profitabilnijim drvetom ili metalom. Do danas je problem nedostatka riješen, a novi projekti povezani su samo sa željom da se poboljšaju karakteristike šasije.
Rani dizajni bezvazdušnih guma najčešće su nudili metalni naplatak i vanjski obruč s gazećim slojem, povezani nizom opruga različitih oblika i konfiguracija. U različito vrijeme korištene su zavojnice ili lisnate opruge. Takvi su projekti općenito rješavali dodijeljene zadatke, ali se pokazalo da su previše složeni i nezgodni za rukovanje. Kao rezultat toga, nisu ušli u veliku seriju i nisu dobili široku distribuciju.
Relativni uspjeh postignut je bezvazdušnim gumama tek razvojem svemirskih programa. Pokazalo se da bi roveri tipa sovjetskog "Lunokhod -a" ili američkog LRV -a trebali biti opremljeni kotačima bez kamera i zraka. Tako je LRV proizvod iz sistema Apollo dobio elastičnu gumu izrađenu od metalne mreže sa zakovanim gazištem. Ovaj dizajn bio je lagan, prigušen udarcima, nije zahtijevao održavanje i odlikovao se visokom preživljavanjem.
Neki od dizajna pneumatika bez vazduha u različitim fazama privukli su pažnju vojske, pa su čak dostigli i terenska ispitivanja. Posljednjih godina obnovljeno je zanimanje za takav razvoj događaja, a ne radi se samo o projektima za vojske. Vodeći proizvođači guma gledaju na konstrukciju bez vazduha kao na održivu alternativu tradicionalnim točkovima.
Međutim, do sada nijedan od poznatih modela nije dostigao masovnu proizvodnju i rad u vojnoj ili civilnoj sferi. Revoluciju podvozja ometaju objektivni faktori.
Savremeni dizajn
Razmotrimo neke od modernih dizajna pneumatskih guma razvijenih posljednjih decenija. Tako je u prošlosti projekat Airless: Resilient NPT kompanije Resilient Technologies bio nadaleko poznat. U razvoju je od 2002. godine, a testiranje je stiglo krajem decenije. Koristeći moderne polimerne materijale koji u dalekoj prošlosti nisu bili dostupni, američki inženjeri uspjeli su stvoriti vrlo zanimljiv dizajn.
Gume bez zraka: Elastični NPT jednodijelni je dizajn koji uključuje središnji disk za montažu, vanjski obod s gazištem i poseban kavez između njih. Potonji je izrađen u obliku rešetkaste strukture nepravilnih šesterokuta i trapeza. Težina automobila raspoređena je između relativno krutog oboda i rešetke. U isto vrijeme, elastičnost strukture omogućuje vam prigušivanje udara.
Testovi su pokazali da je pneumatik Airless: Resilient NPT pneumatik uporediv u prigušenju sa tradicionalnim pneumatskim pneumaticima. Ne boji se probijanja i može se koristiti kada je oštećeno 30% elemenata okvira. Također je došlo do malog povećanja mase. Ipak, proizvod je bio prilično težak za proizvodnju, zahtijevao je posebne materijale i imao je niz drugih nedostataka. Kao rezultat toga, gume kompanije Resilient Technologies još nisu ušle u vojsku.
2005. godine Michelin je predstavio konceptnu gumu Tweel (Tire + Wheel). U ovom dizajnu, središnji disk i vanjski obruč povezani su "žbicama" u obliku slova V koje se protežu cijelom širinom gume. Programer je govorio o smanjenju težine u odnosu na tradicionalne proizvode, povećanju resursa itd.
Nakon testiranja i razvoja, razvijena je guma Tweel. Postoje modifikacije ovog proizvoda za vozila različitih klasa. U 2012. godini započela je isporuka takvih guma za građevinske i poljoprivredne strojeve. Kasnije su se pojavili novi modeli takvih proizvoda s drugačijom konfiguracijom elastičnih elemenata.
Bridgestone takođe ima svoju verziju pneumatika. Ona predlaže povezivanje diska i oboda sa zakrivljenim "žbicama" smještenim u križ. Ovaj jastuk omogućio je povećanje elastičnosti uz zadržavanje drugih karakteristika. Međutim, gotovi uzorci imali su ograničenu nosivost, što je smanjilo opseg primjene.
Postoje i druge varijante pneumatskih guma različitih vrsta koje su došle do ispitivanja ili čak do proizvodnje. Potraga za novim rješenjima se nastavlja. Dizajneri isprobavaju različite materijale, elastične konfiguracije itd. Međutim, postignuti su samo ograničeni uspjesi.
Prednosti i nedostaci
Guma bez vazduha sa integrisanim elastičnim elementima ima nekoliko važnih prednosti u odnosu na tradicionalne pneumatske gume. Oni su ti koji određuju povećani interes za takve dizajne, koji je do sada primijećen.
Glavni plus je povećana preživljavanje. Guma bez vazduha nema vazdušnu komoru i otporna je na probijanje. Također se ne boji nuspojava. Ovisno o arhitekturi, performanse se održavaju čak i u slučaju ozbiljnog oštećenja noseće konstrukcije. Nema potrebe za pumpanjem i nadzorom pritiska, što pojednostavljuje rad. Postoji mogućnost napuštanja velikog i relativno teškog naplatka. Kao rezultat toga, sklop kotača je lakši, što smanjuje masu bez opruga.
Međutim, postoji niz problema zbog kojih takve gume ne stječu popularnost. Prije svega, ovo je povećana potražnja za materijalima. Zahtijeva gumu ili polimer s dovoljnom elastičnošću, velikom krutošću i čvrstoćom na različita opterećenja. Također postoje visoki zahtjevi za apsorpciju mehaničke energije i njenu transformaciju u toplinsku energiju s naknadnim rasipanjem.
Sve to komplicira i povećava troškove proizvodnje. Osim toga, većina guma ima ograničenje brzine - obično ne veće od 70-80 km / h. Daljnje ubrzanje povećava mehaničko naprezanje i dovodi do neprihvatljivog pregrijavanja.
Za razliku od pneumatskih guma, pneumatici imaju stalnu krutost, pa ih morate promijeniti da biste ih promijenili. Istovremeno, ulazak prljavštine u konstrukciju kroz otvorene bočne stranice može negativno utjecati na krutost i druge karakteristike. S ove točke gledišta, pneumatske konstrukcije su mnogo isplativije.
Kao rezultat toga, pneumatici se još uvijek koriste uglavnom u području lakih vozila s ograničenim brzinama i opterećenjem. Stavljaju se na kolica za golf, neke kolica, kompaktnu građevinsku opremu itd. Također, uspostavljena je proizvodnja guma za bicikle, skutere i druge lake proizvode. Dobava većih uzoraka i dalje je pod znakom pitanja.
Zanimljivost koja obećava
Specifična kombinacija tehničkih, operativnih i ekonomskih karakteristika, kao i brojna značajna ograničenja, još uvijek ne dopuštaju gumama bez zraka da uđu na široko tržište i ozbiljno konkuriraju tradicionalnom dizajnu. Kao rezultat toga, tržište guma se ne mijenja - iako različite kompanije redovito predstavljaju različite proizvode koji obećavaju.
Međutim, valja napomenuti da su pojedinačni proizvodi originalnog dizajna ipak ušli na tržište i čak našli svoje kupce. Uspjeh se primjećuje u nekoliko prilično uskih niša, dok se osvajanje glavnih sektora tržišta pokazuje nemogućim. Ne postoje objektivni preduvjeti za promjenu ove situacije.
Tako različite opcije za pneumatske gume s integriranim elastičnim elementima općenito zadržavaju status znatiželjnog rješenja važnog tehničkog problema - bez posebnih izgleda u kontekstu stvarne primjene.
S druge strane, takvi projekti mogu imati pozitivne rezultate koji nisu direktno povezani s upotrebom gotovih proizvoda. Priznati lideri u industriji sa dobrom naučnom i tehničkom bazom sada se bave razvojem takvih guma. Tijekom razvoja bezzračnih guma mogu se stvoriti novi materijali, tehnologije i dizajn. I mogu pronaći primjenu u razvoju i poboljšanju tradicionalnih guma sa stvarnim praktičnim i komercijalnim izgledima.
