Колеса низкого давления: как появились и чем являются
Пожалуй, в оснащении автомобиля не было более сложной и драматичной истории развития, чем у колес. Изначальные металлические «катки», обладавшие нулевым уровнем комфорта, доказали свою полную неэффективность, и им на смену пришли резиновые. Впрочем, состав автомобильной резины постоянно менялся, пока не была открыта универсальная формула. На этом пути даже появились такие неожиданные решения, как колеса низкого давления, о которых мы сегодня расскажем.
Во всем виноваты эскимосы
Середина 1950-х была временем технического поиска и самых нестандартных технологий. Многие инженеры и просто энтузиасты пытались изобрести что-нибудь эдакое, что будет пользоваться популярностью и найдет свое применение в массовом производстве, так что патенты на очередные инновации сыпались как из рога изобилия.
Доподлинно неизвестно, кто являлся родоначальником технологии, о которой пойдет речь, но первая компания по производству шин низкого давления была зарегистрирована как раз в начале 1950-х годов и называлась Albee Rolligon. В этом её основателю Биллу Олби помог случай: во время командировки на Аляску для жизнеописания северных народов Америки он увидел, как эскимосы перекатывали нагруженную уловом лодку по берегу на тюленьих шкурах, в которые был закачан воздух.
Столь примитивная технология доказала свою эффективность, когда эскимосам удалось быстро достичь своего поселка, несмотря на все неровности местного ландшафта. Мистер Олби назвал её «эскимосскими роликами» и придумал способ, как внедрить таковую в реалии цивилизованной жизни.
Впрочем, патент на неё энтузиаст получил лишь спустя 15 лет, и помог ему в этом опять-таки случай. Знакомый офицер ВВС рассказал ему, с какими трудностями американская армия сталкивалась в Корее: распаханная взрывами влажная земля джунглей оказалась настолько труднопроходима, что грузовая техника просто не могла по ней передвигаться, постоянно увязая. После этого рассказа Билл Олби перешел к разработке широких шин низкого давления и подвески, необходимой для них. Затем он получил патент на изобретение, а фирма Albee Rolligon – предмет для производства.
Прототип, построенный Олби на базе необычной конструкции, продемонстрировал маневренность и экономичность в обслуживании и мог развивать неплохую для пересеченной местности скорость – до 75 км/ч. Шасси первого грузовика Albee Rolligon Transporter (всего было три модификации модели) было посажено на шесть пневматических колес-баллонов с внутренним давлением 0,17-0,42 кг/кв.м. Любопытно, что оно являлось шарнирным и разделяло транспорт на посадочную кабину и платформу.
Грузовая платформа могла вместить до 7 тонн груза. Причем каждое колесо имело собственный привод и специальный протектор для лучшего сцепления с поверхностью, благодаря чему обеспечивалось оптимальное скольжение на таких специфических и труднопроходимых ландшафтах, как песчаные дюны, глубокий снег, болота и илистые наслоения, каменистая и скальная поверхности.
Ширина этих колес и низкое давление в них не позволяли «каткам» закопаться и увязнуть в мягком грунте. При этом тяговое усилие у прототипа Олби было подобно усилию гусеничного тягача аналогичного веса. Фермеры должны были оценить Albee Rolligon Transporter еще и за то, что техника, невзирая на свою массивность, не вредила ценному поверхностному плодородному слою почвы (гумусу), который обычно разрушался под обыкновенными колесами тяжелых грузовиков. Да и пробить такое колесо было проблематично: поскольку масса равномерно распределялась по всей площади пятна контакта, шина низкого давления как бы обнимала препятствие и двигалась дальше.
Прототип Билла Олби продемонстрировал выдающиеся показатели, но из-за своей специфики и трудоемкого производства такая техника не казалась особо прибыльной. Уже к 1960 году компании Albee Rolligon грозило банкротство, однако в последний момент её выкупил известный промышленник Джон Холланд. Новый директор сосредоточил все усилия компании на выпуске только широких шин низкого давления, а производство всех прочих компонентов грузовика отдал другим предприятиям. Благодаря этому Albee Rolligon существует до сих пор, сотрудничая с такими гигантами шинопроизводства, как Pirelli и Bridgestone.
Гусеничный принцип
Как бы ни шли дела в свое время у компании Albee Rolligon, но идея с пневмобаллонами Билла Олби наделала шуму уже в 1956 году. Именно тогда предприниматель Ричард Марш подал патент на транспортное средство с катковым двигателем, в котором шины низкого давления были собраны в единую гусеницу. Дальше экспериментов у этого человека дело не пошло, но опытный образец подобной техники удалось построить US Navy совместно с производителем автоматических трансмиссий BorgWarner Corporation.
Прототип получил название Airoll. Он имел отличную проходимость по экстремальному бездорожью, включая болота, грязь и распаханные поля. Благодаря оригинальной конструкции ходовой части удельное давление на грунт было низким, что и обеспечило такой эффект. При этом двигатель Chrysler V8, установленный за кабиной, мог разогнать такую «амфибию», весившую около 9 тонн, до 50 км/ч.
В 1965-м был построен еще один прототип Airoll. Его корпус был немного уже и выше первого, а вместо 16 прежних колес-катков использовалось всего 13. Успешно преодолев в режиме полевых испытаний более 15 тысяч км по различному бездорожью, он получил оценку «удовлетворительно», а на его основе стали готовить серийный вариант – модель вездехода ХМ-759. Этот экспонат также чуть сбросил в весе (теперь его масса приблизилась к 4,2 тонны), зато получил назад свои «лишние» колеса-катки и даже еще одно сверху (общее число шин низкого давления составило 17).
При габаритах 6,2 х 2,8 метра машина могла перевозить до 1,4 тонны груза либо 14 пехотинцев в полной выкладке, не считая собственный экипаж из двух человек. Из-под рук инженеров эта амфибия вышла настоящим вездеходом, так как могла преодолеть подъем в 60°, боковой уклон в 30º, вертикальную стену высотой 0,9 метра и ров шириной 2 метра.
Вездеход ХМ-759 отлично проявил себя во вьетнамском конфликте, хотя к тому моменту было построено всего 7 единиц такой техники. В СССР существовал аналог данной машины, разработанный Виталием Грачевым в 1965 году. Назывался этот снегоболотоход ПКУ-1, а производился на мощностях ЗиЛа, хотя тираж его ненамного отличался от оригинального ХМ-759.
Современное применение
Благодаря тому что давление воздуха в колесах низкого давления не превышает одной атмосферы, а их форма и размер отличаются от обычных колес, известных автомобилистам, область применения этих катков широка, хоть и специфична. В первую очередь эти колеса нужны всем тем, кто вынужден по роду своих занять преодолевать различные виды бездорожья. К таковым относится разведка (геологи, спасатели, лесничие), туризм, включающий в себя охоту и рыболовство, военная сфера.
Благодаря минимальному давлению на грунт техника с колесами низкого давления необычайно полезна в сельском хозяйстве (особенно на илоносных участках) и в добывающей промышленности. Поскольку они выпускаются в основном без камер, то меньше подвержены деформациям и лучше переносят механические нагрузки.
Современные колёса низкого давления конструктивно различаются в зависимости от своего предназначения. На данный момент существует четыре основных типа таких «покрышек»:
• Арочные колеса можно назвать самыми распространенными. Они имеют большую высоту профиля и могут ставиться на ведущую ось, благодаря чему на порядок улучшают проходимость транспортного средства, хотя основным их предназначением является преодоления пересеченной местности, включающей рыхлый снег и болота. Имеют поперечное арочное сечение с переменной кривизной и низкими бортами. Их толстослойный каркас выполнен из прочного полиамидного корда с низким сопротивлением на изгиб.
• Торроидные колеса имеют среднюю ширину профиля. Выпускаются как с камерой, так и без неё. Чаще всего ставятся на спортивные автомобили и предназначены для повседневного использования (на треке).
• Широкопрофильная резина в отличие от низкопрофильной имеет овальную форму и благодаря высокой сопротивляемости качению предназначена для машин большой грузоподъёмности. Форма овальная. Устанавливается на транспортные средства, вынужденные ездить по тяжёлым дорогам, а также популярна в сельском хозяйстве из-за своего малого показателя давления на почву.
• Пневмокатки получают из высокоэластичной резины. Такие колеса выпускаются либо изначально «лысыми», либо с минимально допустимым протектором, поэтому дополнительно оснащаются грунтозацепами. В такой связке достигается высокий показатель проходимости на бездорожье, превышающий в четыре раза все существующие типы покрышек! При этом пневмокатки обладают низкой грузоподъёмностью и быстро изнашиваются на обычных дорогах.
***
Как у любого изделия, придуманного человеком, у колес низкого давления есть и свои недостатки. Их использование требует конструктивной модернизации кузова и подвески транспортного средства, добавочных крепежей, предупреждающих прокручивание резины в диске, а также особых навыков вождения у оператора (пилотом такого человека язык не поворачивается назвать) из-за сдвига центра тяжести ТС и риска его опрокидывания.
Из-за слабых боковин они склонны к деформациям и опасны на высокой скорости, а также приводят к быстрому износу элементов подвески. Кроме того, они не предназначены для езды по обычным дорогам, поскольку из-за контакта с асфальтом резина без давления быстро стирается. Так что, если вы хотите превратить свой автомобиль в настоящий внедорожник, вам придется максимально внимательно подбирать к таким колесам дисковый профиль, учитывая тип грунтов и высоту протектора. Иначе стоимость этого и без того недешевого удовольствия взлетит до астрономических высот.
