Celkový vzhled kola automobilu se středovým kotoučem a pneumatikou naplněnou vzduchem se formoval již dávno a potvrdil jeho účinnost. Pravidelně se však provádějí pokusy o radikální obnovu takové struktury, aby se zlepšily její technické nebo ekonomické vlastnosti. Určité oblibě se v této souvislosti těší tzv. bezvzduchová pneumatika s elastickými prvky a bez stlačeného plynu..
Dlouhý příběh
První varianty bezvzduchových pneumatik se objevily téměř na začátku minulého století. Důvodem vzniku takových projektů byl často nedostatek materiálů. Designéři se pokusili nahradit těžko dosažitelnou a drahou gumu výnosnějším dřevem nebo kovem. K dnešnímu dni byl problém s nedostatkem vyřešen a nové projekty jsou spojeny pouze s touhou zlepšit vlastnosti podvozku.
Rané návrhy pneumatik bez vzduchu nejčastěji nabízely kovový ráfek a vnější ráfek s běhounem, spojené sadou pružin různých tvarů a konfigurací. V různých dobách se používaly vinuté nebo listové pružiny. Takové návrhy obecně řešily přidělené úkoly, ale ukázalo se, že jsou příliš složité a nepohodlné na obsluhu. V důsledku toho nešli do velké série a nedostali širokou distribuci.
Relativního úspěchu dosáhly pneumatiky bez vzduchu pouze s rozvojem vesmírných programů. Ukázalo se, že rovery typu sovětského „Lunokhod“nebo amerického LRV by měly být vybaveny koly bez kamer a vzduchu. Produkt LRV ze systému Apollo tedy obdržel elastickou pneumatiku vyrobenou z kovové síťoviny s nýtovaným běhounem. Tento design byl lehký, tlumil nárazy, nevyžadoval údržbu a vyznačoval se vysokou odolností.
Některé konstrukce bezvzduchových pneumatik v různých fázích přitahovaly pozornost armády a dokonce dosáhly terénních testů. V posledních letech je o takový vývoj obnoven zájem, a to se netýká pouze projektů pro armády. Přední výrobci pneumatik pohlížejí na bezvzduchovou konstrukci jako na životaschopnou alternativu k tradičním kolům.
Dosud však žádný ze známých modelů nedosáhl sériové výroby a provozu ve vojenské ani civilní sféře. Revoluci podvozku brzdí objektivní faktory.
Současné designy
Zvažte některé z moderních designů pneumatik vyvinutých v posledních desetiletích. V minulosti byl tedy projekt Airless: Resilient NPT od Resilient Technologies široce známý. Vyvíjí se od roku 2002 a testování dosáhlo na konci desetiletí. Pomocí moderních polymerních materiálů, které nebyly k dispozici ve vzdálené minulosti, dokázali američtí inženýři vytvořit velmi zajímavý design.
Bezvzduchová pneumatika: Resilient NPT je jednodílná konstrukce, která obsahuje středový disk pro montáž, vnější ráfek s běhounem a speciální klec mezi nimi. Ten je vyroben ve formě mřížkové struktury nepravidelných šestiúhelníků a lichoběžníků. Hmotnost vozu je rozložena mezi relativně tuhý ráfek a mřížku. Pružnost struktury vám zároveň umožňuje tlumit nárazy.
Testy ukázaly, že pneumatika Airless: Resilient NPT je tlumením srovnatelná s tradiční pneumatikou. Nebojí se propíchnutí a lze jej použít, když je poškozeno 30% prvků rámu. Došlo také k malému nárůstu hmotnosti. Přesto byl výrobek poměrně obtížně vyrobitelný, vyžadoval speciální materiály a měl řadu dalších nevýhod. Výsledkem je, že pneumatiky od Resilient Technologies ještě nevstoupily do armády.
V roce 2005 představil Michelin koncepční pneumatiku Tweel (Tire + Wheel). V této konstrukci jsou středový disk a vnější ráfek spojeny „paprsky“ve tvaru písmene V, které vedou po celé šířce pneumatiky. Vývojář hovořil o snížení hmotnosti ve srovnání s tradičními produkty, zvýšení zdrojů atd.
Po testování a vývoji byla vyvinuta pneumatika Tweel. Existují úpravy tohoto produktu pro vozidla různých tříd. V roce 2012 byla zahájena dodávka těchto pneumatik pro stavební a zemědělské stroje. Později se objevily nové modely takových produktů s jinou konfigurací elastických prvků.
Bridgestone má také vlastní verzi bezvzduchové pneumatiky. Navrhuje spojit disk a ráfek zakřivenými „paprsky“umístěnými v křížovém vzoru. Toto odpružení umožnilo zvýšit pružnost při zachování dalších charakteristik. Hotové vzorky však měly omezenou nosnost, což snižovalo rozsah použití.
Existují i jiné varianty bezvzduchových pneumatik různého druhu, které se dostaly až k testování nebo dokonce k výrobě. Hledání nových řešení pokračuje. Návrháři zkouší různé materiály, elastické konfigurace atd. Dosáhlo se však jen omezených úspěchů.
Výhody a nevýhody
Bezvzduchová pneumatika s integrovanými pružnými prvky má oproti tradiční pneumatice několik důležitých výhod. Právě oni určují dosud pozorovaný zvýšený zájem o takové designy.
Hlavním plusem je zvýšená schopnost přežití. Bezvzduchová pneumatika nemá vzduchovou komoru a je odolná proti propíchnutí. Nebojí se ani bočních nárazů. V závislosti na architektuře je výkon zachován i v případě vážného poškození nosné konstrukce. Není třeba monitorovat čerpání a tlak, což zjednodušuje provoz. Existuje možnost opuštění velkého a relativně těžkého ráfku kola. Díky tomu je sestava kola lehčí, což snižuje neodpruženou hmotu.
Existuje však řada problémů, kvůli kterým takové pneumatiky nezískávají popularitu. Předně se jedná o zvýšenou poptávku po materiálech. Vyžaduje gumu nebo polymer s dostatečnou pružností, vysokou tuhostí a pevností pro různá zatížení. Existují také vysoké požadavky na absorpci mechanické energie a její transformaci na tepelnou energii s následným rozptylem.
To vše komplikuje a zvyšuje náklady na výrobu. Většina pneumatik má navíc rychlostní limit - obvykle ne více než 70–80 km / h. Další zrychlení zvyšuje mechanické namáhání a také vede k nepřijatelnému přehřátí.
Na rozdíl od pneumatik mají pneumatiky bez vzduchu stálou tuhost a pro výměnu je potřeba vyměnit kola. Vniknutí nečistot do konstrukce otevřenými bočními stěnami může současně negativně ovlivnit tuhost a další vlastnosti. Z těchto hledisek jsou pneumatické konstrukce mnohem výnosnější.
Díky tomu se pneumatiky bez vzduchu stále používají hlavně v oblasti lehkých vozidel s omezenou rychlostí a zatížením. Nasazují se na golfové vozíky, některé kočárky, kompaktní stavební zařízení atd. Byla také zahájena výroba pneumatik pro jízdní kola, skútry a další lehké výrobky. Poskytnutí větších vzorků je stále otázkou.
Slibná kuriozita
Specifická kombinace technických, provozních a ekonomických charakteristik a řada významných omezení zatím neumožňují pneumatikám bez vzduchu vstoupit na široký trh a vážně konkurovat tradičním designům. V důsledku toho se trh s pneumatikami nemění - i když různé firmy pravidelně představují různé „slibné“produkty.
Je však třeba poznamenat, že jednotlivé výrobky původního designu přesto vstoupily na trh a dokonce si našly své zákazníky. Úspěch je pozorován v několika dosti úzkých mezerách, přičemž dobytí hlavních sektorů trhu se ukazuje jako nemožné. Neexistují žádné objektivní předpoklady pro změnu této situace.
Různé možnosti bezvzduchových pneumatik s integrovanými elastickými prvky si tedy obecně zachovávají status kuriózního řešení důležitého technického problému - bez zvláštních vyhlídek v kontextu skutečné aplikace.
Na druhou stranu mohou mít takové projekty pozitivní výsledky, které přímo nesouvisejí s používáním hotových výrobků. Uznávaní lídři v oboru s dobrou vědeckou a technickou základnou se nyní zabývají vývojem těchto pneumatik. V průběhu vývoje bezvzduchových pneumatik lze vytvářet nové materiály, technologie a designy. A mohou najít uplatnění při vývoji a zdokonalování tradičních pneumatik se skutečnými praktickými a obchodními vyhlídkami.
