А как обеспечить постоянную готовность подушек к действию в течение всего большого срока службы автомобиля? Как избежать чрезмерного повышения давления в салоне автомобиля, когда внутри него внезапно надуется много защитных подушек? В одном из американских автомобилей в салоне размещено двадцать подушек. Можно защититься от одной беды и пострадать от другой — повышения давления в салоне. В этом автомобиле при надувании подушек специальная петарда выбивает заднее стекло машины!
Забот хоть отбавляй. И все же, вероятно, через несколько лет автомобилей без воздушных подушек не станет. Слишком уж важна их роль. В США было официально заявлено, что если бы «подушки безопасности» были установлены на автомобилях, выпущенных там в одном лишь 1970 году, то это спасло бы шесть тысяч жизней, предотвратило ранения четырехсот тысяч человек и сберегло почти полмиллиарда долларов!
Интересно, что и для обычных привязных ремней тоже пытаются применить принцип воздушной подушки. За рубежом появились полые ремни, которые при столкновении автомобиля автоматически надуваются и превращаются в своеобразную защитную подушку.
В настоящее время ведутся испытания защитных подушек на специальных тележках-салазках, скользящих по рельсовой трассе (кстати, тоже на воздушной подушке, об этом будет идти речь в последней части книги) и позволяющих имитировать удар. Пока, как правило, место человека при подобных испытаниях занимают манекены. Но уже проведены успешные испытания и с людьми.
«Взрывающаяся» воздушная подушка может служить на автомобиле и для того, чтобы зажать дверь. Часто именно открывшаяся при столкновении дверь оказывалась причиной гибели или тяжелого ранения пассажиров. Резиновый надувной шарик в выемке между дверцей и кузовом мгновенно надувается воздухом при аварии и надежно заклинивает дверцу.
Все четыре колеса…
Ни защитная надувная подушка, ни надувные резиновые бамперы для смягчения удара при столкновении, ни надувное запасное ветровое стекло (тоже полезная вещь!) не могут считаться главным применением воздушной подушки на автомобиле. На первое место нужно поставить совсем другую воздушную подушку, без которой современного автомобиля просто не существовало бы. Эта подушка — шина, катящаяся по земле и увлекающая за собой автомобиль.
Шина не единственная катящаяся воздушная подушка. А разве детский резиновый мяч и множество его спортивных «сородичей» не воздушная подушка?
В Швеции даже создан «звуковой» мяч для игры в футбол слепых. «Игровых» воздушных подушек изобрели множество: например, прозрачный, но летящий при броске со скоростью
Современной автомобильной шине примерно сто лет. Первый патент на изобретение пневматической шины был взят еще раньше, в 1845 году, но почти полвека лежал без движения. В самом конце прошлого века началось массовое увлечение велосипедом, своеобразная «велосипедная лихорадка», которая, кстати, в наши годы как бы повторяется. Во многих странах число велосипедистов бурно возрастает, очевидно, а пику автомобилям, армады которых закупоривают улицы городов и отравляют воздух выхлопными газами.
В 1888 году пневматическая шина была открыта заново, ее случайно изобрел шотландский ветеринарный врач Данлоп. Сначала он сделал своему сынишке для его велосипеда шину из садового шланга, заполненного водой, но вскоре заменил эту неудобную шину пневматической, заполнив ее воздухом через специальный, так называемый обратный клапан — он свободно впускает воздух в камеру, но не выпускает обратно. А через год в разных странах на пневматическую шину было взято уже шестьсот патентов! Да и теперь, несмотря на все совершенство существующих шин, конструкция которых в основном сложилась полвека назад, в каждой из ведущих промышленных стран выдается около сотни патентов в год на их дальнейшее улучшение.
Первый автомобиль с пневматическими шинами появился в Европе в 1891 году. Использование шин сразу вдвое уменьшило вес автомобиля — вследствие ослабления ударов о неровности дороги части автомобиля стали легкими, скорость движения возросла, расход топлива на поездку снизился. Вот что означала помощь воздушной подушки!
Каких только шин не изготовляют теперь в мире! Тысячи и тысячи. Один только Воронежский завод выпускает четыреста видов. От настоящих гигантов диаметром в несколько метров и весом в тонны для сверхтяжелых грузовиков до крохотных для малолитражек, мотороллеров, картов — этих миниавтомобилей.
Если вам приходилось бывать в павильоне «Химия» ВДНХ в Москве, то вы наверняка обратили внимание на выставку автомобильных шин. Уж очень поражает она посетителей. Но при чем тут химия? Ведь шины резиновые, а каучук дают тропические деревья — секвойи. Однако уже давно химики научились получать каучук искусственно, и первое слово здесь принадлежит нашей стране. Не зря в московском Политехническом музее, столетний юбилей которого недавно отметили любители техники, бесценным историческим экспонатом считают лабораторную печь знаменитого советского ученого С. В. Лебедева, в которой был «сварен» первый искусственный каучук.
На шинах из первого каучука советские автомобили в начале июля 1933 года отправились в пробег по пустыне Каракумы. Они прошли шестнадцать тысяч километров и возвратились в Москву в конце сентября. Шины оказались столь надежными, что некоторые из них привезли внутри московский воздух, которым их накачали перед стартом!
Но вернемся в павильон ВДНХ. Сколько самых разных шин тут выставлено! Мал мала меньше… Диаметры шин возрастают по мере того, как растет грузоподъемность автомобилей. Правда, по сравнению с первыми шинами полувековой давности современные шины при той же грузоподъемности стали почти вдвое меньше по диаметру, но зато шире — таков закон их развития.
Особенно впечатляют шины-гиганты, как будто предназначенные для личной машины Гулливера. Например, шина для стодвадцатитонного самосвала БелАЗ-549 имеет диаметр около двух с половиной метров и ширину шестьсот сорок миллиметров! Двигатель гиганта весит семьдесят восемь тонн, его длина — четырнадцать метров.
Рекордный диаметр шин двухсоттонного американского грузовика равен четырем метрам!
При столь большом диаметре шины автомобилю уже не нужна обычная подвеска — своеобразными рессорами служат сами шины, так велик в них объем воздуха. Зато уж если лопнет такая шина, звук, очевидно, будет похож на взрыв бомбы!
На севере Канады, похожем на наш Север, много природных богатств, но велики трудности на пути к овладению ими — болота, топи, вечная мерзлота. Чтобы преодолеть их, канадские инженеры спроектировали гигантскую самоходную машину «Мамонт». Поражают в машине четыре огромных колеса на пневматических шинах. Диаметр каждого из них — семнадцать метров. Высотой с четырехэтажный дом, они сообщают необыкновенному экипажу невиданные свойства — его ничто не в состоянии остановить!
Кузов под стать колесам: настоящий движущийся остров. Его длина сорок два метра, в нем — жилые помещения, столовая, мастерские и даже буровая вышка со всеми необходимыми устройствами. Вес его — пятьсот сорок тонн. Шестнадцать двигателей общей мощностью двенадцать тысяч лошадиных сил способны перемещать его со скоростью шестидесяти километров в час, как у легкового автомобиля. «Мамонт» будет легко переходить через трещины и рвы шириной три метра. Запас топлива позволит совершать рейсы дальностью больше полутора тысяч километров. Поистине фантастический экипаж!
Прокол!
Когда хотят сказать о постигшей кого-то неудаче, часто говорят: «У него прокол!» Действительно, куда уж хуже, когда в дороге случается прокол шины, запасной, к несчастью, тоже нет, на улице ночь, жгучий мороз…
На дорогах Европы происходит примерно двадцать пять миллионов проколов шин в год. Четверть всех автомобильных аварий вызвана именно проколом. Создатели автомобильных шин прилагают огромные усилия, чтобы проколы случались как можно реже, шина была бы надежнее и служила дольше. А если прокол произошел, чтобы он не приводил к катастрофе — при езде с большой скоростью машину при проколе заносит в сторону. И чтобы поврежденную шину было легче отремонтировать, а еще лучше, чтобы она сама автоматически «отремонтировалась»…
Требования надежности и долгой службы предъявляются ко всяким шинам. Весьма в этом заинтересованы и велосипедисты: сколько раз именно с шинами были связаны их неудачи в длительных, многосуточных велогонках вроде Велогонки Мира. Наверное, и индусу Р. Сингху, начавшему в 1968 году на велосипеде… кругосветное путешествие, которое он завершил в 1973 году, преодолев почти четверть миллиона километров, было бы приятно, если бы шины его велосипеда не приходилось менять так часто — за четыре первых года путешествия он сменил их сто пятьдесят раз!
Но во сто крат важней эта проблема для автомобильных шин: роль и значение автотранспорта колоссальны, скорости движения и связанные с ними нагрузки в шинах велики. При скорости сто километров в час шина деформируется — сплющивается, изгибается, скручивается — примерно восемьсот пятьдесят раз в минуту и «устает». Велик и нагрев шины: в случае быстрого торможения он достигает нескольких сот градусов. Из-за больших скоростей даже небольшой ухаб создает в покрышке огромные напряжения. Да и без ухаба шине нелегко — одни лишь центробежные усилия в быстро вращающейся покрышке в сотни раз превышают ее собственный вес!
Все нагрузки шины достаются на долю бедной покрышки — она опирается на дорогу, защищает камеру, воспринимает усилия при движении. Конструкция покрышки должна быть весьма сложной — это совсем не простая резиновая оболочка для камеры. И именно от нее зависят надежность и долговечность шины, ее ходовые качества, шум при движении (очень существенный фактор!) и расход топлива.
Основная часть покрышки, воспринимающая нагрузки, —
Часто на заводах шины подвергают рентгеновскому исследованию, просвечивают, подобно тому, как это делают с людьми в поликлинике. Так важно, чтобы шина была «здоровой»!
В специальной литературе недавно появилось выражение: шины «третьего поколения». Имеется в виду, что обычная шина с камерой — это шина первого поколения, бескамерная — второго. Что же представляет собой шина третьего поколения?
Ее главная задача — уменьшить опасность прокола. Вот как пытается решить эту задачу ведущая английская фирма Данлоп (вспоминаете фамилию? Шотландский ветеринар сумел, видно, извлечь выгоды из своего изобретения). Внутри надутой камеры помещается небольшой пакетик со специальной жидкостью. Как только случается прокол, пакетик лопается и заполняющая его маслянистая жидкость испаряется, надувая шину и обеспечивая смазку и охлаждение ее внутренних поверхностей. Одновременно жидкость, загустевая в проколе, заклинивает, блокирует его, автоматически ремонтируя таким образом шину — подушка восстанавливается.
Если на спущенной после прокола шине езда невозможна — шина либо соскакивает с обода колеса, либо за короткое время полностью разрушается от перегрева, то с повой шиной дело обстоит иначе. Как показали испытания, автомобиль может пройти после прокола километров сто пятьдесят-двести при скорости шестьдесят-восемьдесят километров в час. Однако только опыт эксплуатации покажет истинную пригодность таких шин.
Для безопасности езды нужно, чтобы шофер мог во время движения постоянно следить за состоянием шины. Ему важно знать, не понизилось ли давление воздуха в шине ниже допустимого и не превышена ли рабочая температура. В обоих случаях шина быстро выйдет из строя.
Сигнализация о чрезмерном снижении давления воздуха в шине может производиться, например, устройством, в котором используется еще одна, миниатюрная воздушная подушка — надувной баллончик, соединенный с внутренним пространством шины. Когда давление воздуха в шине и баллончике снижается ниже допустимого, баллончик, сжимаясь, освобождает рычажок. Тот ударяет по пистону, и раздается характерный щелчок, привлекающий внимание шофера. По другому проекту сигнализация производится с помощью миниатюрного радиопередатчика, включающего лампочку на щитке управления. Предложены системы непрерывного контроля и за температурой шины. В будущем, вероятно, подобная сигнализация получит широкое применение.