Lốp không có hơi: một sự tò mò đầy hứa hẹn
Xe du lịch bánh lốp Protos, Đức. Ảnh Strangernn.livejournal.com
Hình thức chung của bánh xe ô tô có đĩa trung tâm và lốp có bầu hơi đã được hình thành từ lâu và đã khẳng định được hiệu quả của nó. Tuy nhiên, các nỗ lực thường xuyên được thực hiện để xây dựng lại hoàn toàn một thiết kế như vậy nhằm cải thiện các đặc tính kinh tế hoặc kỹ thuật của nó. Một sự phổ biến nhất định trong bối cảnh này thích cái gọi là. lốp không khí với các yếu tố đàn hồi và không có khí nén.
Câu chuyện dài
Các phiên bản đầu tiên của lốp không có hơi xuất hiện gần như vào đầu thế kỷ trước. Thông thường, lý do cho sự xuất hiện của những dự án như vậy là do thiếu vật liệu. Các nhà thiết kế đã cố gắng thay thế cao su khó tiếp cận và đắt tiền bằng gỗ hoặc kim loại có lợi hơn. Đến nay, vấn đề thiếu hụt đã được giải quyết, và các dự án mới chỉ gắn liền với mong muốn cải thiện hiệu suất của khung gầm.
Các thiết kế lốp không có hơi ban đầu thường có vành kim loại và vành ngoài có rãnh được nối với nhau bằng một bộ lò xo với nhiều hình dạng và cấu hình khác nhau. Vào những thời điểm khác nhau, lò xo hình trụ hoặc lá đã được sử dụng. Những thiết kế như vậy nhìn chung đã giải quyết được các nhiệm vụ, nhưng hóa ra chúng lại quá phức tạp và bất tiện khi sử dụng. Do đó, chúng không thành một loạt phim lớn và không nhận được sự lưu hành rộng rãi.
Cấu tạo bánh xe bằng gỗ-kim loại kết hợp của J. Martin, Hoa Kỳ những năm 30. Ảnh Strangernn.livejournal.com
Thành công tương đối chỉ đến với lốp không hơi khi phát triển các chương trình vũ trụ. Hóa ra là các máy bay hành tinh như Lunokhod của Liên Xô hay LRV của Mỹ nên được trang bị bánh xe không có khoang và không khí. Vì vậy, sản phẩm LRV từ hệ thống Apollo đã nhận được một lốp đàn hồi làm bằng lưới kim loại với gai đinh tán. Thiết kế này có trọng lượng nhẹ, giảm thiểu tác động, không cần bảo dưỡng và được phân biệt bởi khả năng sống sót cao.
Một phần thiết kế của lốp xe không có hơi ở giai đoạn này hay giai đoạn khác đã thu hút sự chú ý của quân đội và thậm chí còn lọt vào các cuộc thử nghiệm thực địa. Trong những năm gần đây, đã có sự quan tâm trở lại đối với những phát triển như vậy, và chúng ta không chỉ nói về các dự án dành cho quân đội. Các nhà sản xuất lốp xe hàng đầu đang xem xét cấu tạo không khí như một giải pháp thay thế khả thi cho bánh xe truyền thống.
Tàu thám hiểm mặt trăng LRV của chương trình Apollo với bánh xe lưới kim loại. Ảnh của NASA
Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có mẫu nào được sản xuất hàng loạt và hoạt động trong lĩnh vực quân sự hay dân sự. Các cuộc cách mạng trong lĩnh vực bánh răng chạy bị cản trở bởi các yếu tố khách quan.
Thiết kế hiện đại
Hãy cùng điểm qua một số thiết kế lốp không hơi hiện đại đã được phát triển trong những thập kỷ gần đây. Vì vậy, trước đây, dự án Airless: Resilient NPT của Resilient Technologies đã được biết đến rộng rãi. Nó đã được phát triển từ năm 2002 và được thử nghiệm vào cuối thập kỷ này. Sử dụng vật liệu polyme hiện đại không có trong quá khứ xa xôi, các kỹ sư Mỹ đã có thể tạo ra một thiết kế rất thú vị.
Lốp NPT không khí: đàn hồi là một cấu trúc một mảnh bao gồm một đĩa gắn trung tâm, một vành ngoài có rãnh và một thân thịt đặc biệt ở giữa. Loại thứ hai được tạo ra dưới dạng cấu trúc mạng gồm các hình lục giác và hình thang không đều. Trọng lượng của xe được phân bổ giữa bộ vành và lưới tản nhiệt tương đối cứng cáp. Đồng thời, độ đàn hồi của cấu trúc cho phép bạn giảm chấn động.
Không khí: Lốp NPT đàn hồi trên HMMWV khi va vào chướng ngại vật. Ảnh chụp màn hình từ video demo
Trong các cuộc thử nghiệm, có thể cho thấy rằng lốp NPT không khí: có khả năng đàn hồi có thể so sánh về độ đệm với lốp khí nén truyền thống. Nó không sợ bị thủng và có thể được sử dụng nếu 30% thành phần khung bị hỏng. Một khối lượng nhỏ cũng thu được. Tuy nhiên, sản phẩm này khá khó sản xuất, yêu cầu vật liệu đặc biệt và có một số nhược điểm khác. Do vậy, lốp xe của hãng Resilient Technologies vẫn chưa được nhập ngũ.
Năm 2005, Michelin giới thiệu khái niệm lốp Tweel (Tire + Wheel). Ở thiết kế này, vành giữa và vành ngoài được nối với nhau bằng những “nan hoa” hình chữ V chạy suốt chiều rộng của lốp. Nhà phát triển đã nói về việc giảm trọng lượng so với các sản phẩm truyền thống, tăng tài nguyên, v.v.
Sau khi thử nghiệm và tinh chỉnh, lốp Tweel đã được phát triển. Đã có những sửa đổi của sản phẩm này cho các thiết bị thuộc các lớp khác nhau. Vào năm 2012, việc giao những loại lốp như vậy cho máy xây dựng và máy nông nghiệp đã bắt đầu được giao. Trong tương lai, các mô hình mới của các sản phẩm như vậy với cấu hình khác của các phần tử đàn hồi đã xuất hiện.
Sản phẩm Tweel từ Michelin. Ảnh Michelinmedia.com
Bridgestone cũng có phiên bản lốp không lốp riêng. Cô ấy đề xuất kết nối đĩa và vành với các "nan hoa" cong được sắp xếp theo chiều ngang. Việc khấu hao như vậy có thể làm tăng khả năng co giãn trong khi vẫn duy trì các đặc tính khác. Tuy nhiên, các mẫu thành phẩm có khả năng chuyên chở hạn chế, làm giảm phạm vi.
Các biến thể khác của lốp không hơi với nhiều loại khác nhau cũng được biết đến, đã được thử nghiệm hoặc thậm chí sản xuất. Việc tìm kiếm các giải pháp mới vẫn tiếp tục. Các nhà thiết kế đang thử các vật liệu khác nhau, cấu hình của các phần tử đàn hồi, v.v. Tuy nhiên, chỉ có một số thành công hạn chế.
Ưu điểm và nhược điểm
Lốp không khí với các bộ phận đàn hồi tích hợp có một số ưu điểm quan trọng so với lốp có khí nén truyền thống. Chính chúng đã xác định sự quan tâm ngày càng tăng đối với các cấu trúc như vậy, được quan sát cho đến nay.
Tweel khi va phải chướng ngại vật. Ảnh Michelin / michelinmedia.com
Điểm cộng chính là tăng khả năng sống sót. Lốp không hơi không có khoang khí và không sợ thủng. Cô ấy cũng không sợ những tác động từ bên lề. Tùy thuộc vào kiến trúc, khả năng hoạt động được duy trì ngay cả khi có hư hỏng nghiêm trọng đối với cấu trúc hỗ trợ. Không cần bơm và giám sát áp suất, giúp đơn giản hóa hoạt động. Có thể từ chối một đĩa bánh xe lớn và tương đối nặng. Kết quả là một cụm bánh xe nhẹ hơn, làm giảm trọng lượng không bị bung.
Tuy nhiên, có một số vấn đề do đó loại lốp này không được sử dụng rộng rãi. Trước hết, đây là nhu cầu về vật liệu ngày càng tăng. Yêu cầu cao su hoặc polyme có đủ độ đàn hồi, độ cứng cao và chịu được tải các loại. Cũng có những yêu cầu cao đối với việc hấp thụ năng lượng cơ học và chuyển hóa nó thành nhiệt, sau đó là sự tiêu tán.
Tất cả điều này làm phức tạp và tăng chi phí sản xuất. Ngoài ra, hầu hết các loại lốp đều có giới hạn tốc độ - thường không quá 70-80 km / h. Tăng tốc hơn nữa làm tăng ứng suất cơ học và cũng dẫn đến quá nhiệt không thể chấp nhận được.
Một ví dụ sau đó, Michelin Uptis với cấu hình "nói" đàn hồi khác. Ảnh Michelin / michelinmedia.com
Không giống như lốp hơi, lốp không hơi có độ cứng không đổi, để thay được thì bạn cần phải thay bánh. Đồng thời, độ cứng và các đặc tính khác có thể bị ảnh hưởng bất lợi do sự xâm nhập của bụi bẩn vào kết cấu qua các thành bên hở. Các thiết kế khí nén từ những quan điểm này có lợi hơn nhiều.
Do đó, lốp không hơi vẫn được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực xe hạng nhẹ với tốc độ và tải trọng hạn chế. Chúng được đặt trên xe gôn, một số xe đẩy, thiết bị xây dựng nhỏ gọn, v.v. Sản xuất lốp xe đạp, xe tay ga và các sản phẩm nhẹ khác cũng đã được đưa ra. Việc cung cấp các mẫu lớn hơn vẫn còn trong câu hỏi.
Một sự tò mò đầy hứa hẹn
Sự kết hợp cụ thể giữa các đặc tính kỹ thuật, vận hành và kinh tế, cũng như một số hạn chế đáng kể chưa cho phép lốp không hơi gia nhập thị trường rộng rãi và cạnh tranh nghiêm túc với các thiết kế truyền thống. Kết quả là, thị trường lốp xe không thay đổi - mặc dù các công ty khác nhau thường xuyên giới thiệu các sản phẩm "hứa hẹn" khác nhau.
Bánh xe với lốp Bridgestone. Ảnh Bridgestonetire.com
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các sản phẩm riêng lẻ của thiết kế ban đầu vẫn gia nhập thị trường và thậm chí đã tìm được khách hàng của họ. Thành công được quan sát thấy trong một số ngách khá hẹp, trong khi việc chinh phục các lĩnh vực chính của thị trường hóa ra là không thể. Không có điều kiện tiên quyết khách quan nào để thay đổi tình trạng này.
Do đó, các phiên bản khác nhau của lốp không hơi với các bộ phận đàn hồi tích hợp thường giữ nguyên trạng thái của một giải pháp gây tò mò cho một vấn đề kỹ thuật quan trọng - không có nhiều triển vọng trong bối cảnh ứng dụng thực tế.
Mặt khác, các dự án như vậy có thể có kết quả tích cực mà không liên quan đến việc sử dụng trực tiếp thành phẩm. Việc phát triển các loại lốp xe này hiện đang được thực hiện bởi các nhà lãnh đạo ngành được công nhận với cơ sở khoa học kỹ thuật tốt. Trong quá trình phát triển của lốp không hơi, các vật liệu, công nghệ và thiết kế mới có thể được tạo ra. Và họ có thể tìm thấy ứng dụng trong việc phát triển và cải tiến các loại lốp xe truyền thống có triển vọng thực tế và thương mại.
tin tức