تم تشكيل المظهر العام لعجلة السيارة بقرص مركزي وإطار مليء بالهواء منذ فترة طويلة وأكد فعاليتها. ومع ذلك ، تُبذل محاولات منتظمة لإعادة بناء مثل هذا الهيكل بشكل جذري من أجل تحسين خصائصه التقنية أو الاقتصادية. تحظى بشعبية معينة في هذا السياق من قبل ما يسمى. إطار بدون هواء مع عناصر مرنة وبدون غاز مضغوط..
قصة طويلة
ظهرت المتغيرات الأولى للإطارات الخالية من الهواء تقريبًا في بداية القرن الماضي. غالبًا ما كان سبب ظهور مثل هذه المشاريع هو نقص المواد. حاول المصممون استبدال المطاط الذي يصعب الوصول إليه والمكلف بخشب أو معدن أكثر ربحية. حتى الآن ، تم حل مشكلة النقص ، والمشاريع الجديدة مرتبطة فقط بالرغبة في تحسين خصائص الهيكل.
غالبًا ما كانت التصميمات المبكرة للإطارات الخالية من الهواء توفر حافة معدنية وحافة خارجية مع مداس ، متصلة بمجموعة من النوابض من مختلف الأشكال والتكوينات. في أوقات مختلفة ، تم استخدام نوابض لولبية أو أوراق. تحل مثل هذه التصميمات بشكل عام المهام المعينة ، ولكن تبين أنها معقدة للغاية وغير ملائمة للعمل. نتيجة لذلك ، لم يدخلوا في سلسلة كبيرة ولم يتلقوا توزيعًا واسعًا.
تحقق النجاح النسبي للإطارات الخالية من الهواء فقط مع تطوير برامج الفضاء. واتضح أن المركبات الجوالة من نوع "Lunokhod" السوفيتي أو LRV الأمريكية يجب أن تكون مزودة بعجلات بدون كاميرات وهواء. لذلك ، تلقى منتج LRV من نظام Apollo إطارًا مرنًا مصنوعًا من شبكة معدنية مع مداس مثبّت. كان هذا التصميم خفيف الوزن ومرطبًا للصدمات ولم يتطلب صيانة وتميز بقدرة عالية على البقاء.
جذبت بعض تصميمات الإطارات الخالية من الهواء في مراحل مختلفة انتباه العسكريين ووصلت إلى اختبارات ميدانية. في السنوات الأخيرة ، تجدد الاهتمام بمثل هذه التطورات ، ولا يتعلق الأمر فقط بمشاريع للجيوش. تبحث شركات تصنيع الإطارات الرائدة في البناء الخالي من الهواء كبديل عملي للعجلات التقليدية.
ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يصل أي من النماذج المعروفة إلى الإنتاج والتشغيل على نطاق واسع في المجال العسكري أو المدني. تعرقل ثورة الهيكل السفلي عوامل موضوعية.
تصميمات معاصرة
ضع في اعتبارك بعض التصميمات الحديثة للإطارات الخالية من الهواء التي تم تطويرها في العقود الأخيرة. لذلك ، في الماضي ، كان مشروع Airless: Resilient NPT by Resilient Technologies معروفًا على نطاق واسع. لقد كان قيد التطوير منذ عام 2002 ووصل إلى الاختبار في نهاية العقد. باستخدام مواد البوليمر الحديثة التي لم تكن متوفرة في الماضي البعيد ، تمكن المهندسون الأمريكيون من إنشاء تصميم مثير للاهتمام للغاية.
Airless Tire: Resilient NPT عبارة عن تصميم من قطعة واحدة يتضمن قرصًا مركزيًا للتركيب ، وحافة خارجية مع مداس ، وقفص خاص بينهما. هذا الأخير مصنوع في شكل هيكل شبكي من السداسيات غير المنتظمة وشبه المنحرف. يتم توزيع وزن السيارة بين الحافة الصلبة نسبيًا والشبكة. في الوقت نفسه ، تسمح لك مرونة الهيكل بترطيب الصدمات.
أظهرت الاختبارات أن إطار Airless: إطار NPT المرن يمكن مقارنته في التخميد بإطار هوائي تقليدي. لا يخاف من الثقوب ويمكن استخدامه عند تلف 30٪ من عناصر الإطار. كان هناك أيضًا مكاسب طفيفة في الكتلة.ومع ذلك ، كان المنتج صعبًا جدًا في التصنيع ، وكان يتطلب مواد خاصة وله عدد من العيوب الأخرى. نتيجة لذلك ، لم تدخل إطارات شركة Resilient Technologies الجيش بعد.
في عام 2005 ، قدمت ميشلان إطار مفهوم Tweel (Tyre + Wheel). في هذا التصميم ، يتم توصيل القرص المركزي والحافة الخارجية بواسطة "مكابح" على شكل حرف V تعمل على عرض الإطار بالكامل. تحدث المطور عن تقليل الوزن مقارنة بالمنتجات التقليدية ، وزيادة الموارد ، وما إلى ذلك.
بعد الاختبار والتطوير ، تم تطوير إطار Tweel. هناك تعديلات على هذا المنتج للمركبات من مختلف الفئات. في عام 2012 ، بدأ توريد هذه الإطارات لآلات البناء والآلات الزراعية. في وقت لاحق ، ظهرت نماذج جديدة من هذه المنتجات بتكوين مختلف للعناصر المرنة.
تمتلك Bridgestone أيضًا نسختها الخاصة من الإطارات الخالية من الهواء. تقترح توصيل القرص والحافة بـ "برامق" منحنية موجودة في نمط متقاطع. جعلت هذه الوسادة من الممكن زيادة المرونة مع الحفاظ على الخصائص الأخرى. ومع ذلك ، كان للعينات النهائية قدرة تحمل محدودة ، مما قلل من نطاق التطبيق.
هناك أنواع أخرى من الإطارات الخالية من الهواء من مختلف الأنواع التي تم اختبارها أو حتى الإنتاج. يستمر البحث عن حلول جديدة. يجرب المصممون مواد مختلفة ، تكوينات مرنة ، إلخ. ومع ذلك ، كانت هناك نجاحات محدودة فقط.
المميزات والعيوب
يتمتع الإطار الخالي من الهواء مع عناصر مرنة متكاملة بالعديد من المزايا المهمة مقارنة بالإطار الهوائي التقليدي. هم الذين يحددون الاهتمام المتزايد بمثل هذه التصاميم ، والذي تمت ملاحظته حتى الآن.
الميزة الرئيسية هي زيادة القدرة على البقاء. لا يحتوي الإطار الخالي من الهواء على حجرة هواء ومقاوم للثقب. كما أنها لا تخاف من الآثار الجانبية. اعتمادًا على البنية ، يتم الحفاظ على الأداء حتى في حالة حدوث أضرار جسيمة للهيكل الداعم. ليست هناك حاجة لضخ ومراقبة الضغط ، مما يبسط العملية. هناك إمكانية للتخلي عن حافة عجلة كبيرة وثقيلة نسبيًا. نتيجة لذلك ، تكون مجموعة العجلات أخف وزناً ، مما يقلل من الكتلة غير المعلقة.
ومع ذلك ، هناك عدد من المشاكل التي لا تكتسب شعبية مثل هذه الإطارات. بادئ ذي بدء ، هذا هو زيادة الطلب على المواد. يتطلب مطاطًا أو بوليمرًا بمرونة كافية وصلابة عالية وقوة للأحمال المختلفة. هناك أيضًا متطلبات عالية لامتصاص الطاقة الميكانيكية وتحويلها إلى طاقة حرارية مع تبديد لاحق.
كل هذا يعقد ويزيد من تكلفة الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معظم الإطارات لها حدود للسرعة - لا تزيد عادة عن 70-80 كم / ساعة. يزيد التسارع الإضافي من الضغط الميكانيكي ويؤدي أيضًا إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل غير مقبول.
على عكس الإطارات الهوائية ، تتمتع الإطارات الخالية من الهواء بصلابة ثابتة ، وتحتاج إلى تغيير العجلات لتغييرها. في الوقت نفسه ، يمكن أن يؤثر دخول الأوساخ إلى الهيكل من خلال الجدران الجانبية المفتوحة سلبًا على الصلابة والخصائص الأخرى. من وجهة النظر هذه ، تعتبر الهياكل الهوائية أكثر ربحية.
ونتيجة لذلك ، لا تزال الإطارات الخالية من الهواء تُستخدم بشكل أساسي في مجال المركبات الخفيفة ذات السرعات والأحمال المحدودة. يتم وضعها على عربات الجولف ، وبعض العربات ، ومعدات البناء المدمجة ، إلخ. كما تم إنشاء إطارات للدراجات الهوائية والسكوترات وغيرها من المنتجات الخفيفة. توفير عينات أكبر لا يزال موضع تساؤل.
فضول واعد
إن التركيبة المحددة من الخصائص التقنية والتشغيلية والاقتصادية ، بالإضافة إلى عدد من القيود المهمة ، لا تسمح حتى الآن للإطارات الخالية من الهواء بدخول سوق واسع والتنافس بجدية مع التصميمات التقليدية. نتيجة لذلك ، لا يتغير سوق الإطارات - على الرغم من أن الشركات المختلفة تقدم بانتظام العديد من المنتجات "الواعدة".
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المنتجات الفردية للتصميم الأصلي دخلت السوق مع ذلك ووجدت عملاءها. لوحظ النجاح في عدة منافذ ضيقة إلى حد ما ، بينما تبين أن غزو القطاعات الرئيسية للسوق مستحيل. لا توجد شروط مسبقة موضوعية لتغيير هذا الوضع.
وبالتالي ، فإن الخيارات المختلفة للإطارات الخالية من الهواء ذات العناصر المرنة المتكاملة بشكل عام تحتفظ بحالة الحل الغريب لمشكلة فنية مهمة - دون آفاق خاصة في سياق التطبيق الحقيقي.
من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون لمثل هذه المشاريع نتائج إيجابية لا تتعلق مباشرة باستخدام المنتجات النهائية. إن قادة الصناعة المعترف بهم الذين يتمتعون بقاعدة علمية وتقنية جيدة يشاركون الآن في تطوير مثل هذه الإطارات. في سياق تطوير الإطارات الخالية من الهواء ، يمكن إنشاء مواد وتقنيات وتصميمات جديدة. ويمكنهم العثور على تطبيقات في تطوير وتحسين الإطارات التقليدية بآفاق عملية وتجارية حقيقية.
