답답한 타이어 : 유망한 호기심
바퀴 회사 프로토스, 독일 승용차입니다. 사진 Strangernn.livejournal.com
중앙 디스크와 공기로 채워진 타이어가있는 자동차 바퀴의 일반적인 모습은 오랫동안 형성되어 그 효과를 입증했습니다. 그러나 기술적 또는 경제적 특성을 높이기 위해 이러한 구조를 근본적으로 재구성하려는 정기적 인 시도가 이루어지고 있습니다. 소위. 탄성 요소가 있고 압축 가스가없는 에어리스 타이어 ..
긴 이야기
에어리스 타이어의 첫 번째 옵션은 지난 세기 초 거의 나타났습니다. 종종 그러한 프로젝트가 등장한 이유는 재료 부족이었습니다. 설계자들은 손이 닿기 어려운 고가의 고무를 더 수익성이 높은 나무 나 금속으로 교체하려고했습니다. 현재까지 적자 문제가 해결되었으며 새 프로젝트는 섀시 성능을 향상시키려는 욕구와 관련이 있습니다.
에어리스 타이어의 초기 설계는 다양한 모양과 구성의 스프링 세트로 연결된 트레드가있는 금속 디스크와 외부 림을 가장 많이 제공했습니다. 다른 시간에 원통형 또는 판 스프링이 사용되었습니다. 이러한 설계는 일반적으로 과제를 해결했지만 운영하기에는 너무 복잡하고 불편한 것으로 판명되었습니다. 결과적으로 그들은 큰 시리즈에 들어 가지 않았으며 널리 배포되지 않았습니다.
미국 제이 마틴 (J. Martin) 휠의 결합 된 금속 목재 구조 30 년대. 사진 Strangernn.livejournal.com
우주 프로그램의 개발만으로 에어리스 타이어에 상대적으로 성공했습니다. 소련의 Lunokhod 또는 American LRV 유형의 행성 로버에는 카메라와 공기가없는 바퀴가 장착되어 있어야합니다. 따라서 Apollo 시스템의 LRV 제품은 리벳이 달린 트레드가있는 금속 메쉬에서 탄성 타이어를 받았습니다. 이 디자인은 가벼우면서도 충격이 가벼워 유지 보수가 필요하지 않았으며 높은 생존력을 특징으로했습니다.
다양한 단계에서 에어리스 타이어 디자인의 일부는 군대의 관심을 끌었으며 심지어 시험장에 도달했습니다. 최근 몇 년 동안 그러한 발전에 대한 관심이 다시 관찰되었으며 이는 군대를위한 프로젝트에만 국한된 것이 아닙니다. 선도적 인 타이어 제조업체는 에어리스 디자인을 전통적인 휠의 대안으로보고 있습니다.
금속 메쉬 휠이 장착 된 아폴로 LRV 달 로버. NASA 사진
그러나 지금까지 알려진 모델 중 어느 것도 군사 또는 민간 분야의 대량 생산 및 운영에 도달하지 못했습니다. 주행 기어 분야의 혁명은 객관적인 요인에 의해 방해받습니다.
현대적인 디자인
최근 수십 년 동안 만들어진 에어리스 타이어의 현대적인 디자인을 고려하십시오. 그래서 과거에는 Resilient Technologies의 Airless : Resilient NPT 프로젝트가 널리 사용되었습니다. 2002 년부터 개발되었으며 XNUMX 년 후 테스트에 도달했습니다. 먼 과거에는 접근 할 수 없었던 현대의 고분자 재료를 사용하여 미국 엔지니어들은 매우 흥미로운 디자인을 만들 수있었습니다.
Airless : Resilient NPT 타이어는 중앙 장착 디스크, 트레드가있는 외부 림 및 그 사이의 특수 프레임을 포함하는 통합 된 디자인입니다. 후자는 불규칙한 육각형과 사다리꼴의 격자 구조 형태로 만들어집니다. 자동차의 무게는 비교적 단단한 림과 그릴 사이에 분포되어 있습니다. 동시에 구조의 탄성으로 충격을 흡수 할 수 있습니다.
에어리스 타이어 : 장애물에 부딪 칠 때 HMMWV의 탄성 NPT. 데모 비디오 프레임
테스트 중에 Airless : Resilient NPT 타이어가 감가 상각비가 전통적인 공압과 비교할 수 있음을 보여줄 수있었습니다. 펑크를 두려워하지 않으며 프레임 요소의 30 %가 손상된 경우 사용할 수 있습니다. 또한 질량이 약간 증가했습니다. 그러나이 제품은 제조하기가 매우 어려웠으며 특수 재료가 필요했으며 여러 가지 다른 단점이있었습니다. 결과적으로 Resilient Technologies의 타이어는 여전히 군대에 포함되지 않았습니다.
2005 년 미쉐린은 Tweel (Tire + Wheel) 타이어 컨셉을 도입했습니다. 이 설계에서 중앙 디스크와 외부 림은 타이어의 전체 너비에 걸쳐 V 형 "스포크"를 사용하여 연결됩니다. 개발자는 전통적인 제품과 비교하여 무게를 줄이고 리소스를 늘리는 것에 대해 이야기했습니다.
테스트 및 개선 후 Tweel 타이어가 개발되었습니다. 다른 클래스의 기술에 대한이 제품의 수정이 나타났습니다. 2012 년 건설 및 농업 기계 용 타이어 공급이 시작되었습니다. 미래에는 다른 탄성 요소 구성을 가진 그러한 제품의 새로운 모델이 나타났습니다.
미쉐린 트웰 사진 Michelinmedia.com
브리지 스톤에는 자체 에어리스 타이어 변형이 있습니다. 그녀는 구부러진 "편직 바늘"을 십자로 배열하여 디스크와 림을 연결할 것을 제안합니다. 이러한 감가 상각은 다른 특성을 유지하면서 탄성을 증가시킬 수있었습니다. 그러나 완성 된 샘플은 운반 능력이 제한되어있어 범위가 축소되었습니다.
시험에 도달하거나 심지어 생산에 이르는 다양한 종류의 다른 종류의 에어리스 타이어가 알려져있다. 새로운 솔루션에 대한 검색은 계속됩니다. 디자이너는 다양한 재료, 탄성 요소 구성 등을 시도합니다. 그러나 제한된 성공 만이 있습니다.
찬반 양론
탄성 요소가 통합 된 에어리스 타이어는 기존 공압 휠에 비해 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 지금까지 관찰 된 것은 그러한 구조에 대한 관심을 증가시키는 원인입니다.
장애물을 칠 때 비틀어 라. 사진 미쉐린 / michelinmedia.com
주요 장점은 생존율을 높이는 것입니다. 에어리스 타이어에는 에어 챔버가 없으며 펑크를 두려워하지 않습니다. 그녀는 또한 부작용을 두려워하지 않습니다. 구조에 따라지지 구조가 심하게 손상 되어도 조작성이 유지됩니다. 펌핑 및 압력 모니터링이 필요하지 않아 작동이 간소화됩니다. 크고 상대적으로 무거운 휠 디스크를 거부 할 가능성이 있습니다. 결과적으로, 완전한 휠 어셈블리는 더 가벼워 져서 튀지 않는 질량을 줄입니다.
그러나, 이러한 타이어가 널리 보급되지 않은 많은 문제가있다. 우선, 이것은 재료에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 충분한 탄성, 높은 강성 및 다양한 하중에 대한 내성을 가진 고무 또는 폴리머가 필요합니다. 또한 기계적 에너지의 흡수 및 열로의 변환 및 분산에 대한 높은 요구 사항이 있습니다.
이 모든 것이 생산 비용을 복잡하게하고 증가시킵니다. 또한 대부분의 타이어는 속도 제한이 있습니다-일반적으로 70-80km / h 이하입니다. 더 가속하면 기계적 응력이 증가하고 허용 할 수없는 과열이 발생합니다.
이후 샘플 인 Michelin Uptis는 다른 구성의 탄성 "스포크"를 갖습니다. 사진 미쉐린 / michelinmedia.com
공압 타이어와 달리 에어리스 타이어는 강성이 일정하며 휠을 변경하려면 휠을 교체해야합니다. 동시에 열린 측벽을 통해 구조물에 먼지가 유입되면 강성과 기타 특성에 악영향을 줄 수 있습니다. 이러한 관점에서 공압 구조는 훨씬 더 수익성이 높습니다.
결과적으로, 에어리스 타이어는 지금까지 제한된 속도와 하중으로 경공업 분야에서 주로 응용되고 있습니다. 그들은 골프 카트, 일부 버기, 소형 건설 장비 등에 착용됩니다. 자전거, 스쿠터 및 기타 가벼운 제품 용 타이어 생산도 시작되었습니다. 더 큰 샘플의 제공은 여전히 의문입니다.
유망한 호기심
기술, 운영 및 경제 특성과 여러 가지 중요한 제한 사항의 특정 조합은 아직 에어리스 타이어가 광범위한 시장에 진입 할 수 없으며 전통적인 디자인과 심각하게 경쟁 할 수 없습니다. 결과적으로 타이어 시장은 변하지 않습니다. 다른 회사에서는 정기적으로 다양한 "유망한"제품을 제공합니다.
Bridgestone 타이어 휠. 사진 bridgestonetire.com
그러나 원래 디자인의 일부 제품은 여전히 시장에 출시되어 고객을 찾았습니다. 시장의 주요 부문을 정복하는 것은 불가능한 반면, 다소 좁은 틈새 시장에서 성공이 관찰됩니다. 이 상황을 변경하기위한 객관적인 전제 조건은 없습니다.
따라서, 일반적으로 탄성 요소가 통합 된 에어리스 타이어의 다양한 옵션은 실제 적용 상황에서 특별한 전망없이 중요한 기술적 문제에 대한 호기심 많은 솔루션의 상태를 유지합니다.
반면에 이러한 프로젝트는 완제품의 직접적인 사용과 관련이없는 긍정적 인 결과를 가져올 수 있습니다. 이러한 타이어의 개발은 현재 우수한 과학 및 기술 기반을 가진 인정 된 업계 리더에 의해 수행되고 있습니다. 에어리스 타이어를 개발하는 동안 새로운 재료, 기술 및 디자인을 만들 수 있습니다. 또한 실제적이고 상업적인 전망을 가진 기존 타이어의 개발 및 개선에 적용 할 수 있습니다.
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