Пневматическая шина: изобретение и применение¶

Пневматическая шина — упругая оболочка, наполненная сжатым воздухом или другим газом, устанавливаемая на обод колеса транспортного средства. Основная функция — передача тягового и тормозного усилия на дорогу, амортизация неровностей и обеспечение сцепления. Пневматическая шина состоит из покрышки (каркас, брекер, протектор, боковины) и, в случае камерной конструкции, резиновой камеры с вентилем; бескамерные шины удерживают воздух за счёт герметичного слоя на внутренней поверхности.

¶История изобретения

Первым пневматическую шину запатентовал в 1844 году шотландец Роберт Томсон: его «воздушное колесо» представляло собой кожаную оболочку с резиновыми камерами, но практического применения изобретение не получило. Повторно пневматическую шину создал в 1888 году шотландский ветеринар Джон Бойд Данлоп для трёхколёсного велосипеда сына: камера из резины обматывалась вокруг обода и накачивалась воздухом. Патент 1888 года и последующая коммерциализация через основанную Данлопом компанию дали начало массовому производству.

В 1890-х годах Эдуард Мишлен предложил съёмную пневматическую шину, крепящуюся к ободу болтами, что позволило быстро устранять проколы; это открыло путь к применению пневматики на автомобилях. К 1920-м годам пневматические шины вытеснили сплошные (массивные) и пружинные колёса почти во всех видах транспорта.

¶Конструкция и классификация

Основные элементы современной шины:

• Каркас (корд) — силовые нити из текстиля, стали или полиамида, задающие прочность и форму.
• Брекер — пояс между каркасом и протектором, повышающий жёсткость беговой дорожки.
• Протектор — наружный слой с рисунком, отвечающий за сцепление и отвод воды.
• Боковина — защитный слой на боковой части.
• Герметизирующий слой — для бескамерных моделей.

Классификация ведётся по нескольким признакам:

Радиальные шины, впервые массово внедрённые компанией Michelin в 1946 году, обеспечивают меньшее сопротивление качению и больший ресурс по сравнению с диагональными.

¶Применение

Пневматические шины используются практически на всех колёсных транспортных средствах:

• автомобили, автобусы, грузовики;
• мотоциклы, мопеды, велосипеды;
• самолёты (авиационные шины рассчитаны на высокие нагрузки и скорости);
• тракторы и сельхозтехника (низкое давление для снижения воздействия на почву);
• карьерная и строительная техника;
• средства малой механизации, инвалидные коляски, детские коляски.

В авиации применяются шины с высоким внутренним давлением и усиленным каркасом; в велосипедах — как камерные, так и бескамерные (tubeless) модели.

¶Технические параметры

Ключевые характеристики шины указываются в маркировке: ширина профиля, высота профиля (в процентах от ширины), посадочный диаметр, индекс нагрузки и индекс скорости. Например, обозначение 205/55 R16 91V расшифровывается как ширина 205 мм, высота 55 %, радиальная конструкция, диаметр 16 дюймов, нагрузка 615 кг, максимальная скорость 240 км/ч.

Давление в шине влияет на износ, управляемость и расход топлива: пониженное увеличивает пятно контакта и нагрев, повышенное снижает сцепление и ускоряет износ центра протектора.

¶Экологические аспекты

Изношенные шины относятся к крупнотоннажным отходам; их перерабатывают в резиновую крошку, используют как топливо или в строительстве. Развиваются технологии восстановления протектора (нарезка, наложение нового протектора), продлевающие срок службы каркаса.