Эволюция покрышек, предназначенных для работы в сложных погодных условиях, происходит быстрее, чем может показаться

На модерации Отложенный Всегда найдётся дорога, которую не одолеют даже самые «зубастые» шины. Для повышения проходимости автомобиля при преодолении сложных участков пути могут использоваться специальные приспособления — цепи противоскольжения. Преимущества таких цепей — это максимальная эффективность, компактность и простота монтажа. Недостаток заключается в том, что они значительно усиливают износ шин, особенно на загруженном автомобиле. Фото (Creative Commons license): Timothy Vogel

Каждый раз, когда очередной комплект покрышек приходится отправлять на свалку, мы сталкиваемся с проблемой выбора. Гладкие или «зубастые»? Наши или импортные? «Направленные» или «ненаправленные»? Какой рисунок протектора лучше? Какой производитель надежнее? Автомобиль соприкасается с дорогой всего в четырех точках, каждую из которых можно накрыть ладонью. И на этой небольшой площади происходит взаимодействие с окружающим миром огромного импульса — массы, помноженной на скорость. За счет такой маленькой площадки машина разгоняется, тормозит и совершает маневры. Поэтому надежность контакта колеса с дорогой, безусловно, — важнейший элемент управления.

Наиболее заметен прогресс шинной промышленности в самом сложном её сегменте — зимних шинах. Большинство автолюбителей даже не представляют себе, насколько высокотехнологичные устройства катятся под кузовом их машины! Задача зимних покрышек весьма непроста — они должны обеспечивать движение автомобиля по поверхности, которая для этого отнюдь не предназначена — по льду, накатанному снегу, сугробу. При этом необходимо сохранить ещё и приемлемый комфорт для водителя. И как же удается реализовать столь непростые и противоречивые требования? Летом всё понятно — сухой асфальт или мокрый асфальт. А зимой — то снег, то гололед, то мокрый асфальт, то полужидкая каша из снега… Как найти покрышки, которые будут прилично себя вести в столь разных условиях? Что предпочесть — шипы для гололеда, «загребущий» протектор для сугроба или мелкие ламели для укатанного снега? Хотелось бы всего и сразу — но так не бывает. Водитель, попавший первый раз в жизни на гололед, никогда не забудет этого жуткого ощущения — машина, только что бывшая послушной, как собственные ноги, неожиданно начинает подчиняться не рулю и тормозам, а исключительно законам свободного полета, скользя по дороге, как хоккейная шайба. Человек с самыми крепкими нервами не раз обольется холодным потом, попав в такую ситуацию. А успокоив нервную дрожь, медленно и осторожно поедет выбирать зимние шины…

Универсалы

Идея ежегодного «переобувания» автомобиля имеет своих противников — людям свойственно пытаться сэкономить. Комплект зимней резины стоит недёшево, его надо где-то хранить, два раза в год перебортировать или покупать второй комплект дисков (кстати, специалисты рекомендуют именно второй вариант — частый шиномонтаж не идет на пользу боковинам покрышки). Какой соблазн «обуть» машину в нечто универсальное и ездить круглый год, не забивая себе голову сезонностью! Естественно, раз есть спрос — не замедлит и предложение. Так называемая «всесезонка» как раз является попыткой обеспечить приемлемое вождение как летом, так и зимой. Попыткой, надо сказать, сомнительной…

Шины GoodYear тестируют во Флориде — в специальной лаборатории воссоздают идеальные условия, позволяющие проверить силу сцепления колёс с дорогой в снежную зиму. В то время когда на улице стоит летняя жара, в лаборатории — настоящая суровая зима. Фото: Goodyear

Зимняя и летняя покрышки отличаются между собой кардинально. Летняя должна быть жесткой, с твердым протектором, имеющим максимальную площадь сцепления — это обеспечивает контакт с сухим теплым асфальтом, минимальный износ и четкую управляемость. Зимняя — наоборот, должна быть мягкой, чтобы не дубела на морозе, иметь «липкий» протектор, цепляющийся за лед, и «зубастый» рисунок, чтобы «грести» по снегу. Понятно, что сочетать столь противоположные характеристики в одном изделии невозможно, и потому «всесезонка» — это всегда компромисс. Эти колеса мягче летних, но жестче зимних, их рисунок слишком рельефный для асфальта и недостаточно «зубастый» для снега, их протектор сочетает в себе гладкие участки для сухой дороги, водоотводы для мокрой и ламели для скользкой… Если бы в шинной промышленности было понятие «демисезонных» шин, то оно отлично подошло бы к этим покрышкам. В общем, в условиях тёплой европейской зимы — с температурой, близкой к нулю по Цельсию, редкими снегопадами и оперативными дорожными службами, — эта резина приемлемо работает в качестве зимней. За это придется расплачиваться целым набором неудобств летнего вождения — мягкая покрышка делает реакции автомобиля «размазанными», руление — нечетким, торможение — неэффективным. Так что попытка сэкономить на колесах может в критической ситуации выйти боком. Кроме того, «универсалы» по твердому покрытию изнашиваются быстрее, чем летние колеса. Впрочем, в России «всесезонка» имеет ещё одно, неочевидное, применение — она неплохо «гребёт» по чернозёму размокших грунтовок.

Шипы

Шипы — самый традиционный и прямой путь борьбы за сцепление. Собственно, с шипования и началась история зимней резины. Бралась обыкновенная (чаще внедорожная, «зубастая») покрышка и в её шашки «вживлялись» металлические шипы. Такой примитивный подход, хотя и имел очевидный резон, всё же не был лишен и серьезных недостатков. Первая и главная претензия, которую предъявляют пользователи к шипованной покрышке — это возможная потеря шипов. Ничего удивительного в этом нет — лед, по счастью, не устилает городские улицы сплошным слоем, поэтому зимним колесам приходится «работать» и по асфальту. Представьте себе экстренное торможение на сухом участке — шипы добросовестно цепляются за покрытие и усилие на излом просто чудовищное, особенно если автомобиль не оснащен АБС и колеса блокируются. Установленные в обычную покрышку шипы попросту вылетали из нее, разрывая протектор. Собственно говоря, такие «гибриды» редко выдерживали даже один зимний сезон.

Однако прогресс не стоит на месте, и современная шипованная шина очень далеко ушла от первых «гвоздей». Основательно переработана сама концепция — теперь зимняя покрышка только зимняя, и потому изначально предназначена для установки шипов. Для их надёжного крепления придумано множество ухищрений — от самой формы шипа и его гнезда до специальных участков твердой резины в мягком протекторе. Характерный пример — так называемый «медвежий коготь», ноу-хау финской компании Nokian. На передней грани шашки протектора по краю ламели сделан острый ногтеобразный край, который удерживает шип. Благодаря «когтю» шип остаётся в оптимальном положении во время касания шины с дорожным полотном, а при торможении и поворотах не изгибается и не уклоняется в сторону, что максимизирует сцепление и способствует удержанию шипа в протекторе. Ещё один технологический прием использует голландская компания Vredestein — специальной формы гнездо под шип, расширяющееся подобно кувшину. Оно позволяет шипу выдерживать огромные поперечные нагрузки без всякого вреда для себя.

Сам шип тоже непрерывно совершенствуется. Так, три года назад на покрышке Nokian Hakkapeliitta 4 появился четырёхгранный шип — по сравнению с круглым, шип с углами вдоль и поперек направления движения колеса увеличивает продольное и поперечное сцепление с дорогой на 5%. Вся сложность состоит в том, чтобы обеспечить правильное положение шипа в шине. Как этого добиться? Сейчас уже появились усовершенствованные образцы, у которых и твёрдосплавная вставка шипа, и нижний фланец в основании, а также сам корпус тоже четырехгранные. Этим достигаются два преимущества: более широкая опора улучшает сцепление на льду, и сам шип лучше удерживается в резиновой смеси. А вот фирма Continental разработала свой вариант оригинальных шипов — овальной формы. Идея получила быстрое развитие, и уже модель 2005 года ContiWinterViking2 комплектовалась «бриллиантовыми» шипами — со сложной двухступенчатой формой овальной головки.

В этом сезоне концерн Nokian Tyres представляет новую модель из семейства Hakkapeliitta — Nokian Hakkapeliitta 5. Гордость разработчиков — «медвежий коготь», четырёхгранный шип «плюс» и четырёхслойный протектор quattrotread. Впервые четырёхгранный шип был предствален концерном Nokian Tyres пять лет назад. С тех пор конструкция шипа претерпела изменения. Трёрдосплавная вставка шипа, нижний фланец в основании, а также сам корпус шипа теперь тоже четырёхгранные. Это позволило достигнуть двух преимуществ: более широкая опора улучшает сцепление на льду, а сам шип лучше удерживается в резиновой смеси. Протектор Nokian Hakkapeliitta 5 четырёхслойный — при его изготовлении используются четыре разные резиновые смеси, что позволяет добиться оптимального распределения нагрузки на различные участков шины, улучшения сцепления и стабильности вождения.Фото: Nokian Tyres

Что касается формы корпуса, то чаще используются более дешевые однофланцевые шипы, реже — двухфланцевые (похожие в разрезе на катушку для ниток). Существенный аргумент в пользу двухфланцевых шипов — защита нижней части корпуса от коррозии с помощью верхнего фланца. Он задерживает грязь, песок, воду и соляной раствор. К тому же центр вращения двухфланцевого шипа расположен выше, и при одинаковой боковой нагрузке он наклоняется меньше, чем однофланцевый. Кроме того, в целом двухфланцевые шипы при одинаковом выступании более эффективны, чем однофланцевые (из-за меньшего наклона в гнезде). Однако, из-за особенностей установки, у двухфланцевых шипов наблюдается больший разброс по величине выступания и им свойственно увеличение выступания в процессе эксплуатации.

Шипованная зимняя резина обеспечивает достаточно надежное сцепление с зимней дорогой, но не лишена и своих специфических недостатков. Первый недостаток — это шум. Шипы, соприкасающиеся с дорогой, издают характерный рокот, который иногда доминирует над остальными звуками автомобиля. Производители пытаются бороться с этим явлением — вводят в рисунок протектора специальные антишумовые резонансные полости и экспериментируют с составом резины, — но значительного результата добиться пока не удалось. Второй недостаток более существенный — шипованная шина имеет низкие показатели торможения по асфальту. Нет, не критически низкие — иначе никто не допустил бы их к эксплуатации, — но заметно хуже, чем у обычной резины. Это легко понять на примере: возьмите обычный ластик и плашмя проведите им по столу — он оказывает заметное сопротивление руке, цепляется за покрытие и стирается сам. Но если воткнуть в него несколько канцелярских кнопок, то скольжение станет намного легче! Тот же эффект с шипами — они отлично цепляются за лед, но по асфальту будут скорее проскальзывать. Ну, а поскольку в крупных городах асфальт зимой встречается много чаще, чем чистый лед, то идея зимней резины без шипов приобретает всё большую популярность.

Можно ли обеспечить сцепление со скользкой дорогой без применения стальных шипов? Производители шин уверяют, что можно. Прежде всего это достигается за счет специального состава протектора — с высокой эластичностью и, главное, способностью сохранять её при низких температурах. Высокое сцепление с наиболее опасными обледенелыми дорогами в области критических температур (от 0 до 5 °C) обеспечивается использованием значительного количества полиизопренового каучука, имеющего высокий коэффициент трения по льду, добавка бутадиенового каучука расширяет диапазон сохранения эластичности резины до –50 °C, а использование бутадиенстирольного полимера позволяет обеспечить высокое сцепление с мокрой дорогой. Некоторые производители использую также добавки на основе кремния и другие химические ухищрения, и все для того, чтобы заставить протектор колеса как бы «прилипать» к скользкой поверхности. Недаром нешипованные зимние шины в народе называют «липучками». И здесь отсутствие шипов только на пользу — шипы будут держаться только в твердой резине, а нет шипов — нет и проблемы, протектор можно делать сколь угодно мягким. Вспомните наш опыт с ластиком — чем он мягче, тем сильнее цепляется за стол. Впрочем, остается ещё одно ограничение — износ покрышки. Понятно, что слишком мягкий протектор и сотрется быстрее.

Естественно, кроме специального состава резиновой смеси, нешипованные покрышки отличаются и рисунком протектора. Основной упор идет на ламели — мелкие фигурно нарезанные элементы, которые цепляются за малейшие неровности льда, не давая колесу проскальзывать. Зубчатые ламели формируют плотную сеть, которая увеличивает площадь сцепления шины с дорогой, и в то же время умеют собраться в плотный «блок» при торможении. Это обеспечивает хороший контакт с дорогой, но и порождает новую проблему — сеть ламелей образует сантиметровой глубины мягкий «дышащий» слой протектора, что не может не сказаться на управляемости. Машина становится чуть более «задумчивой» в реакциях и «размазаннее» в рулении, что требует от водителя определенного навыка и приычки.

Мода на нешипованные шины пришла к нам из Европы, с её мягкими зимами и хорошими дорогами. Логика европейцев понятна — шипы царапают гладкий асфальт, а настоящего гололеда там практически не бывает, да и дорожные службы работают оперативно. В наших же северных реалиях, стоит покинуть расчищенную улицу и заехать во двор, как преимущество шипов становится очевидным — попавшее в ледяную колею нешипованное колесо не сможет зацепиться, несмотря на самый современный состав резины. Если такое явление, как зима, с удручающей регулярностью посещает ваши широты — нет ничего надежнее, чем старый добрый шип.

Зимняя шина Nokian Hakkapeliitta RSi имеет индекс скорости R (до 170 км/ч) и способна хорошо держать дорогу при торможении и при ускорении на снегу, льду и мокрой дороге. Благодаря использованию зубчатых ламелей, которые формируют плотную сеть, разработчикам удалось существенно увеличить площадь сцепления шин с дорогой.

Нешипованную же резину можно рекомендовать тем, кто в своих ежедневных маршрутах не покидает расчищенных улиц мегаполисов, или живет в более теплых краях, где гололеды и снегопады — гости редкие.