В США заново изобрели колесо

Американцы – большие любители изобретать полезные вещи. Даже если эти вещи уже были изобретены до них. Как, например, колёса. Но не те, что придумали, вавилоняне, а весьма перспективные на сегодняшний день безвоздушные шины. Что ж, когда дело касается военной техники, тут хочешь не хочешь, а делай всё самостоятельно. Речь ведь идёт о национальной безопасности!

Основу Tweel, напомним, составлял полиуретановый корпус в виде гибких клиновидных спиц. Материал отличался повышенной износостойкостью и проявлял амортизационные свойства аналогичные традиционным шинам – за счёт своей упругости.

Когда Tweel начинает качение, гибкие полиуретановые спицы поглощают дорожные неровности аналогично пневматическим шинам. Боковина и протектор также деформируемые (то есть способные вернуть себе первоначальную форму). Расположение спиц можно менять в зависимости от характеристики транспортного средства и условий эксплуатации (иллюстрация с сайта howstuffworks.com).

У новых покрышек был ряд ощутимых преимуществ, в том числе отсутствие необходимости обслуживания, возможность использования сменного протектора и последующей переработки, а ещё – лучшая поперечная устойчивость. Например, на тестах Audi A4 удалось в пять раз превзойти традиционные шины по этому показателю.

Только подумайте: под угрозу был поставлен рынок объёмом более $120 миллиардов! Однако другие лидеры индустрии, например, Bridgestone и Goodyear, не спешили объявлять о своих достижениях в новой области. Да и сама Michelin заявила, что будет готова вывести на рынок Tweel не ранее середины следующего десятилетия (то есть где-то к 2015 году).

Очевидно, что какие-то проблемы и подводные камни, связанные с коммерческим использованием непневматической шины, всё же существуют. Скорее всего, вопрос упирается в надёжность и износостойкость материала. Но сама идея не пропала даром: на неё обратили внимание военные.

Причина тому – война в Ираке. Применение кустарно изготовленных мин наносит войскам несколько видов ущерба. В первую очередь, это, вроде бы, прямые потери личного состава в результате взрыва.

Но американцы не склонны полагаться на очевидные данные. Проанализировав боевые сводки, они пришли к выводу, что наибольший вред дорожные фугасы, заложенные повстанцами, причиняют как раз после детонации.

Самонакачивающиеся шины для Humvee. Вверху: особенности конструкции. Внизу: гражданский "Хаммер", оснащённый такой системой (иллюстрации с сайтов howstuffworks.com, pubpages.unh.edu).

Когда военная техника выходит из строя, солдаты внутри Humvee или другого транспортника зачастую оказываются запертыми внутри горящей "клетки". Выйти наружу мешает либо горение техники, либо прицельный огонь противника.

Всё потому, что у обычного "Хаммера" установлены пневматические шины. Армия уже давно искала выход из этого положения, заказывая разработку различных версий "устойчивых" колёс.

Например, самонакачивающиеся покрышки CTIS со специальными вставками run-flat, которые позволяют продолжить движение даже после того, как покрышка полностью спущена.

"С нами связалась Исследовательская лаборатория армии США и заказала разработку новой колёсной системы для Humvee. Они пояснили, что покрышки run-flat оставляют Humvee достаточно уязвимыми для врага", — говорит Эд Холл (Ed Hall), коммерческий директор Resilient (фото с сайта sciam.com/ Resilient Technologies).

Однако ни одна из применяемых на сегодняшний день систем не удовлетворяет военных полностью. Тем более, что боевые действия американцы в основном ведут в городских условиях, и обозначенная "проблема конвоя" с каждым новым столкновением становится всё актуальнее.

В качестве "идеального варианта" рассматривается такая покрышка, которая обладала бы обычными свойствами в повседневной эксплуатации и при этом не теряла их после прицельного попадания. То есть продолжала катиться, как ни в чём не бывало, быстро и на большие расстояния.

Одну из альтернатив существующим решениям совместными усилиями разработали компания Resilient Technologies и Центр полимерной инженерии при университете Висконсина в Мэдисоне (University of Wisconsin–Madison's Polymer Engineering Center).

	Упругие свойства пластика позволяют шине "проглатывать" неровности и прочие небольшие препятствия, как и обычной покрышке (фото с сайта sciam.com/ Resilient Technologies).

На эти цели был потрачен $18-миллионный грант Пентагона на разработку "технологии непневматических шин" (Non-pneumatic tire — NPT).

Безвоздушных, то есть.

Проект длился два года, то есть начался в конце 2005 или начале 2006 года. О мишленовской Tweel к тому времени было уже известно. Так почему же американцы не прибегли к услугам французов? Ведь разработали полиуретановую шину как раз американские инженеры (из соответствующего подразделения французского концерна).

Не исключено, что причина вовсе не в "национальной безопасности", а в надёжности. Создатели Tweel изначально исходили из коммерческих перспектив продукта на массовом рынке и тест-драйвы устраивали на обычных авто.

Удалось получить в пять раз большую управляемость, хорошо. Но военным-то что за дело? Humvee и так ездит, как хочет. Скорее всего, проблемы с износостойкостью оказались достаточно веским фактором при выборе подрядчика.

Косвенно об этом свидетельствует само конструктивное решение – полимерные соты. Чем больше гибкость внутреннего обода, тем более комфортна езда. На прототипе Michelin с этим дела, очевидно, обстоят получше. Но вот армейцам такие нежности ни к чему.

Resilient подчёркивает, что помимо большей надёжности покрышки NPT обладают лучшими термодинамическими характеристиками. То есть лучше отводят тепло – площадь поверхности контакта с атмосферой гораздо больше, чем у обычных шин (фото с сайта sciam.com/ Resilient Technologies).

Сотовая структура шин NPT позволяет им выдерживать больший вес, более эффективно рассеивать тепло (уже по сравнению с обычными покрышками) и быть устойчивыми к повреждению в силу особенностей своей конструкции и характеристикам полимера.

"Конструкция очень надёжна и при прямом попадании, — заявляет Эд Холл. –Даже если 30% внутренних пластин будут разрушены, покрышка продолжит работать в обычном режиме".

В компании сейчас работают над тем, чтобы Исследовательская лаборатория армии США (U.S. Army Research Lab), являющаяся заказчиком, одобрила проект.

Соты выполнены в классическом шестигранном стиле, но с учётом действующих на колесо сил. В качестве кандидата на роль несущей конструкции рассматривались многие полимеры. В итоге отобрали некий состав, который устроил военных: ресурс пробега составляет 15 000 километров (фото с сайта sciam.com/ Resilient Technologies).

Если испытания пройдут успешно, планируется продать патент военным, чтобы они производили безвоздушные шины самостоятельно.

Resilient не сообщает, во что может обойтись производство шин и даже состав полимера, из которого они изготовлены, держится в секрете – военная тайна. Впрочем, учитывая достижения других разработчиков, она вполне может превратиться в секрет Полишинеля.

На сегодняшний день покрышка существует в режиме прототипа. В апреле 2008 года тесты NPT прошли на полигоне Национальной гвардии США в Уосо (Wausau). Размерность покрышек полностью соответствует требованиями Humvee – 37 дюймов (94 сантиметра). Но в принципе, они могут применяться и на других колёсных транспортных средствах.

Хотя военные с энтузиазмом ждут начала поставок колёс в Ирак, перспективы их применения пока не до конца ясны. Несмотря на заявленный пробег, очевидно, существует какие-то технологические ограничения на использование технологии.

Теперь военные считают, что характеристики новой системы добавят солдатам шансов выжить в боевых условиях. Вверху: тест на поведение при максимальной загрузке (в статичном положении). По условиям, это не менее 1746 килограммов. Внизу: тест на износостойкость (фото с сайта sciam.com/ Resilient Technologies).

Во всяком случае, немного странным выглядит отказ разработчика от самостоятельного производства. Да и о планах по выпуску гражданской версии Resilient ничего не сообщает, а ведь это – возможный неслабый кусок упомянутого выше стомиллиардного пирога. Нехарактерно для американцев.

Не исключено, что полной замены обычных шин непневматическими вообще не произойдёт, или произойдёт, но в столь отдалённом будущем, но на это потребуется несколько десятилетий.

Хотя… Вспомним заявление Michelin о 2015 годе… В общем, технология интересная, и хотелось бы побыстрее увидеть результаты независимых испытаний.