Металлические колеса для авто. Что вы об этом знаете?
Все мы привыкли к тому, как выглядят колеса современных автомобилей. Стандартная схема «резиновая покрышка + металлический обод» еще в 1910 году доказала свою эффективность и с тех пор существенно не менялась. То есть менялся состав резиновой смеси, количество и качество нитей корда, а также площадь и способ их расположения, толщина и рисунок протектора и т.д., но кардинальных изменений в конструкции покрышек все же не происходило. Только это не значит, что других колес для транспортных средств не существовало…
Металл всему голова
Современные колеса – побочный продукт нефтехимической отрасли, развитие которой пришлось на 30-е годы ХХ века. До этой поры основными материалами для изготовления колес являлись дерево и металл. На заре применения человеком вспомогательных транспортных средств использовались и каменные колеса, но об этом архаизме говорить не будем, так как они быстро доказали свою неэффективность.
Сейчас сложно сказать, когда именно впервые на гужевую повозку были установлены деревянные колеса, обитые железом, но делалось это еще до нашей эры. К примеру, кельты еще в 1500 году до н.э. стали укреплять обода колес из дерева металлом, чтобы продлить срок их эксплуатации. А во время Троянской войны (приблизительно 1194-1184 годы до н. э), как утверждал древнегреческий ученый Эратосфен, уже применялись боевые колесницы с полностью металлическими колесами.
Любопытно, что примерно в то же время возникли первые законы об ограничении нагрузки на оси этих колес – максимальный вес на каждое до 550 фунтов (около 250 кг). Дело в том, что металл быстро разбивал с таким трудом построенные дороги. Но если учесть, что человечество пришло к промышленной революции и глобальной индустриализации с металлическими колесами, можно сказать, что большую часть своего развития наш вид проделал именно на них.
Сельское хозяйство
Технологический прогресс, затронувший нефтяное производство, привел в том числе к получению каучука, которому нашли применение также в конструкции автомобилей и прочей техники. Сперва металлические колеса транспортных средств покрывали твердым резиновым слоем, а позже автобренды массово перешли на установку камерных покрышек. Это позволило в несколько раз снизить нагрузку на дорожное полотно (напомним, что в США асфальтом дороги начали покрывать еще в 1920-х).
В связи с этим муниципальные власти стран Америки и Европы стали ограничивать, а то и вовсе запрещать собственникам ездить по асфальту на технике с железными колесами. Казалось бы, вполне оправданное решение, но американские фермеры считали иначе и массово этому сопротивлялись.
Отметим, что у них были причины для недовольства: цельные металлические колеса по сравнению с резиновыми обеспечивали лучшую тягу на полях с рыхлой почвой, а также на глинистых и заболоченных территориях.
Чтобы обойти законодательные запреты, в ход шло все: от мощения дорог досками поверх асфальта на тех участках, где отдельные фермеры были вынуждены выезжать на асфальт, до показательных акций в виде перетягивания каната в поле тракторами на резине и с железными колесами (побеждали, как правило, последние). Самые обеспеченные использовали сразу два комплекта колес, но возить их с собой и менять в полевых условиях было неудобно, так что со временем аграрии были вынуждены уступить давлению муниципалитета.
Впрочем, трактора на железных колесах не сразу ушли в небытие. К примеру, после Второй мировой войны компания Ernst Meili Tractor получила патент на производство из старых автомобильных рессор стальных колес. В то время Meili пользовалась популярность в США, так как едва ли не единственная в стране выпускала тракторы Doodlebug. Всего было изготовлено около 600 единиц техники на таких колесах.
В преддверии войны
Металлические колеса были хороши многим: они меньше подвергались износу, сопротивление качению у них было ниже, чем у резиновых аналогов, да и грязь к ним приставала меньше. Однако ездить на техники с такими колеса было, мягко говоря, некомфортно.
Чтобы улучшить этот показатель, в металлические колеса пытались внедрить элементы подвески еще в 1890 году. Впрочем, из-за своей сложности эта идея не была популярной... Вплоть до начала Первой мировой войны.
В разгар мирового конфликта резина пополнила список дефицитных товаров для его участников, особенно для Германии. Активные поиски ее замены извлекли на свет те самые подрессоренные металлические колеса, которые еще называли эрзац-шинами. В числе прочего патент 1905 года применялся на велосипеде Herrenrad Victoria Model 12, который был адаптирован под военные нужды.
Данный велосипед был оснащен полностью металлическими колесами и комплектовался винтовкой Mauser GEW 88. Его выпускали в городе Нюрнберге для стрелковых войск. Если кого-то удивит применение велосипеда в военном деле, то для своего времени это было вполне оправданное решение: отдельная «самокатная команда» (позже велокорпус) была и в армии Российской империи.
Дефицит каучука также натолкнул немецких инженеров на эксперименты с автомобильными шинами. В традиционном виде железные колеса для них не годились, поэтому их конструкция была доработана. Так появился экспериментальный штабной автомобиль Protos, «обутый» в подпружиненные покрышки.
На фото хорошо видно, что для улучшения плавности хода по всему внутреннему контуру металлических колес расположились множество пружин, которые должны были гасить все вибрации и колебания во время езды. Впрочем, остроумная инновация не оправдала себя: такие колеса были дороги в производстве, сложны в профилактике, слишком громки в эксплуатации, да еще и разбивали асфальтовое покрытие дорог общего пользования.
Впрочем, эксперименты с железными колесами инженеры Германии продолжили и во время Второй мировой. Для борьбы с бездорожьем они сконструировали особый вид тягача, который назывался Radschlepper Ost, он же Skoda RSO. Помимо него существовала и тождественная модель Porsche Type 175.
Данный тягач имел колесную базу 3000 мм и стальные колеса шириной 300 мм, которые снабжались зацепами для грунта и обеспечивали ему проходимость даже в болотной грязи. На первых прототипах модели в колесных дисках для облегчения проделывали отверстия, но с цельным колесом техника показывала более впечатляющие результаты. Благодаря им клиренс Type 175 составлял 490 мм. При снаряженной массе 12 тонн он мог двигаться со скоростью не более 16 км/ч и при этом расходовал 100 литров топлива на 100 километров пути, поэтому штатного бака 250 литров надолго не хватало. При этом конструкция тягача позволяла преодолевать ему броды до 1,18 м глубиной, но демонстрировала фатальную тряску на твердой поверхности и была слабо управляема на льду.
Всего таких машин было произведено 206 штук. Впрочем, до восточного фронта (СССР) эти тягачи не добрались, так как немецкая армия уже отступала в этом направлении. Поэтому Skoda RSO и Porsche Type 175 были направлены на западный фронт, в Голландию, для усиления инженерных частей, которые пытались использовать их для разрушения железных дорог. По иронии судьбы после подписания Германией капитуляции эта же техника применялась для восстановления дорог уже в родной стране.
Мир скорости
Конечно, рассказывая о металлических колесах, нельзя не упомянуть о такой специфической области их применения, как автоспорт. Причем не популярный вроде гонок Формула-1, Ле-Манна или «500 миль Индианаполиса», а тот, где устанавливаются скоростные рекорды. Подробнее о месте, где их устанавливают, можно почитать здесь.
Инженерная «гонка вооружений» среди профессиональных гонщиков сводится к изобретению самых монструозных двигателей и спортивных болидов, какие только знала история. Нередко вес таких машин переваливает за 5 тонн, что требует установки индивидуально сработанных элементов подвески, тормозной системы и конечно, колес. Даже усиленная автомобильная резина, сделанная на заказ, может не справиться с экстремальными нагрузками и лопнуть в критический момент. По этой причине в 1983 году стараниями британских инженеров на свет появился болид Thrust 2.
Одной из ключевых особенностей его конструкции являлись цельнометаллические колеса. Благодаря им пилоту удалось избежать традиционных проблем с автомобильной резиной и достичь максимальной скорости 1019,468 км/ч!
Но и это еще не все: в 1997 году доработанный вариант британского болида, получивший название Thrust SSC, и вовсе установил абсолютный мировой рекорд, разогнавшись до 760 миль/ч, или до 1223 км/ч, и став первым управляемым наземным транспортным средством в истории, преодолевшим звуковой барьер.
Отметим, что колеса в этом болиде, конечно же, тоже были цельнометаллическими, но сделанными по особой формуле. Для их отливки применялся специальный сплав алюминия с вкраплениями цинка, меди и марганца, который используется в аэрокосмической отрасли. После отливки эти шесть колес стоимостью 250.000 фунтов стерлингов каждое, были отшлифованы и тщательно отбалансированы. Любопытно, что ведущий инженер проекта закладывал в них предел прочности скоростной нагрузки в 1609 км/ч!
***
Сегодня железным колесам все еще находится применение. Взять хотя бы экстремальные грузовые нагрузки или внеземные температурные аномалии, которые не способна выдержать даже специализированная резина. Впрочем, эту историю мы расскажем в другой раз.
