В настоящее время уже не найти человека, который бы не знал, для чего предназначены шины на автомобилях. Но не все знают, что такими автопокрышки стали относительно недавно. Чтобы проследить историю автомобильных шин, необходимо вернуться практически на полтора века назад в историю.
Первые резиновые шины появились в середине 19-го века, почти сразу после изобретения Чарльзом Гудиером процесса получения резины из каучука. Изначально подобные шины представляли собой деревянные колеса, на которые надевали обод из сплошного резинового слоя. Литые резиновые шины были прорывом в обеспечении плавности езды, позволяя немножко смягчить поездку, поглощая удары от неровностей на дороге. Однако, хоть использование литых резиновых шин позволило уменьшить тряску и вибрацию, все равно поездка на транспортном средстве с такими колесами была далека от комфортной.
Считается, что идея использовать прослойку воздуха для смягчения ударов и для уменьшения трения качения пришла в голову шотландскому инженеру Роберту Томсону, получившему 10 декабря 1845 года патент на изобретение «усовершенствованного колеса для повозок и других передвигающихся объектов».
«Усовершенствованное колесо» Томсона состояло из деревянного обода, обитого металлическим обручем, на который при помощи болтов прикручивалось наружное покрытие из кожи. С внешней стороны куски кожи скреплялись с помощью заклепок. Внутри образовавшейся кожаной трубы помещался прообраз современной камеры, только у Томсона она была сделана из парусины, пропитанной резиновой смесью.
Томсон даже провел испытания, которые показали, что применение «воздушного колеса» позволяет существенно уменьшить силу, необходимую для передвижения экипажа. Подобные колеса Томсон предполагал использовать на каретах, особо отмечая, что карета теперь может двигаться особенно плавно и что она, благодаря использованию воздушных шин, выглядит будто парящей над землей. Свои результаты испытаний Роберт Томсон опубликовал 27 марта 1849 года в журнале «Mechanics Magazine», приложив подробные рисунки и описание своего изобретения.
Однако никого данное изобретение не заинтересовало, и производство «воздушных колес» так и не было начато.
Повторно пневматическая шина была изобретена в 1888 году Джоном Бойд Данлопом в Ирландии. Первое пневматическое колесо Данлопа состояло из накачанного воздухом куска садового шланга, надетого на обод колеса детского велосипеда его сына. Шланг прикреплялся к ободу при помощи намотанной ленты из прорезиненной парусины. Чтобы предотвратить быстрое истирание ленты об дорожную поверхность, Данлоп прикрепил кусок плотной резиновой ленты поверх намотанной парусиновой ленты.
В 1889 году была проведена гонка на велосипедах, на которой победу одержал гонщик, использовавший на своем велосипеде необычную для всех шину — с пневматической камерой.
Поняв перспективность своего изобретения, Джон Данлоп открыл в 1889 году мастерскую по производству пневматических велосипедных шин - «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». Сейчас эта компания выросла из маленькой мастерской в международную корпорацию «Данлоп».
Однако в том виде пневматическую шину нельзя было использовать на автомобилях. Кроме того, шина была несъемной, что доставляло большие неудобства при эксплуатации. Спустя совсем небольшое время, в 1890 году, была решена проблема с адаптацией шины для монтажа на автомобилях. Инженер Кингстон Уэлтч предложил новую схему для колеса: покрышки делались съемными, отдельными от камеры. В края покрышки вставлялась металлическая проволока для прочности. Благодаря углублению камера лучше фиксировалась на ободе. Для исключения соскальзывания покрышки с обода его края выступали и удерживали бока шины.
В этом же году были разработаны способы относительно удобного монтажа и демонтажа шины. Начало использования пневматических шин на автомобилях уже было делом времени. Оставалось лишь адаптировать конструкцию для использования на автомобилях с их высокими (для того времени) скоростями и большими нагрузками на колеса.
Первыми автомобильные пневматические шины начали выпускать два брата-француза Андре и Эдуард Мишлен, представив их в 1895 году перед гонкой «Париж - Бордо». У братьев уже был опыт изготовления шин для велосипедов. Автомобильные шины они сделали специально к данной гонке. В наши дни фамилию братьев знает уже практически каждый - компания «Мишлен» выросла в корпорацию международного масштаба.
Благодаря использованию пневматических шин у автомобилей увеличилась плавность движения и проходимость, поездка по неровной дороге перестала быть столь неприятной. Однако всеобщему распространению подобных шин мешала их капризность в эксплуатации, а также сложности при монтаже и демонтаже. Потому цельнорезиновые и пневматические шины производились параллельно.
Дальнейшие изыскания инженеров по улучшению пневмошин были направлены на устранение вышеуказанных недостатков. Вскоре в шины стали внедрять специальные полосы из различных упрочняющих материалов - кордов, которые увеличивали срок службы и неприхотливость покрышки. Существенно ускорило монтаж/демонтаж колес появление специальных монтажных станков. Кроме всего прочего, сами колеса стали съемными. Теперь они крепились к ступицам при помощи нескольких болтов.
Вскоре прочность пневматических шин стала достаточной для использования их на грузовых автомобилях. Количество выпущенных шин уже насчитывалось миллионами.
Для улучшения управляемости разрабатывались различные рисунки протектора, производились изыскания с различными составами резиновой смеси. Для уменьшения зависимости от стран-поставщиков натурального каучука, используемого для изготовления резины, был разработан синтетический каучук. Это позволило снизить себестоимость шин, а также стабилизировать химический состав резины, что позволяло добиться постоянства химических и физических характеристик для каждой шины в серии.
Химические компании принимали активное участие в улучшении качества шин не только подбором новых добавок для резины, но и поиском лучшего материала для корда. Изначально корд изготавливался из текстиля, но он обладал низкой прочностью, из-за чего были нередки случаи разрывов шин. Инженеры компаний стали экспериментировать с синтетическими материалами – новейшими вискозой и нейлоном. Использование данных материалов позволило значительно увеличить прочностные характеристики шин. Теперь случаи взрывов шин стали совсем редким явлением.
В середине 20-го века компания «Мишлен» разработала совершенно новый тип шин: нити корда изготавливались из металла и располагались радиально - от борта до борта. Шины с таким типом корда получили название радиальных. Применение радиального корда позволило в несколько раз увеличить прочность и срок службы шины при той же массе. Или же, сохраняя прежние прочностные и скоростные характеристики, иметь гораздо меньшую массу.
При всех своих достоинствах традиционная шина с камерой обладает одним существенным недостатком - при проколе она практически мгновенно сдувается и движение становится невозможным. Для избавления от этого недостатка было необходимо найти способ обходиться без камеры. И потому были разработаны бескамерные шины, которые даже в случае прокола позволяли проехать какое-то расстояние без существенной потери своих прочностных качеств. Однако бескамерные шины более требовательны к качеству изготовления как самой шины, так и диска. Все это обусловлено тем, что в подобных колесах покрышка должна как можно плотнее прилегать в станке диска для обеспечения необходимого уровня герметичности, чтобы удерживать находящийся внутри воздух.
Современным автовладельцам покажется удивительным, но до 60-х годов 20-го века профиль шины представлял собой практически круг. Далее высота шины все время уменьшалась, достигая порой 50 процентов от ширины профиля. Низкопрофильные шины обладают лучшим сцеплением с дорогой благодаря большей поверхности соприкосновения. К тому же, благодаря уменьшению высоты профиля, улучшилась курсовая устойчивость, так как такая шина меньше деформируется при боковых нагрузках. Низкопрофильная шина обладает многими достоинствами, включая нестандартный внешний вид, который придает автомобилю с такими колесами некую спортивную агрессию. Но надо помнить, что при этом приходится жертвовать максимальной грузоподъемностью. Хотя это для спортивных автомобилей далеко не самый важный критерий. При тюнинге автовладельцы частенько ставят «спортивные» низкопрофильные шины даже на автомобили, не обладающие «спортивным» внешним видом. Но тут это уже дело вкуса.
Со времени появления первого «воздушного колеса» и до сегодняшнего дня не прекращаются изыскания, которые позволили бы улучшить потребительские качества пневматических шин. Если раньше исследования в основном шли в направлении повышения прочности покрышек и улучшения сцепления с дорожной поверхностью, то сейчас к этому добавилось и стремление создать шину, наносящую минимальный вред окружающей среде. Это включает в себя не только экологичность при изготовлении (шинное производство - исторически очень грязное с точки зрения экологии), но и нанесение минимального вреда при эксплуатации (отслаивающиеся кусочки резины и выделяющиеся газы являются важными загрязняющими экосистему факторами). Кроме того, не стоит забывать, что после прекращения эксплуатации шины необходимо как-то утилизировать. Этот процесс тоже далеко небезопасен для экологии.
Раньше люди не задумывались над уроном, наносимым человечеством окружающей среде. Но сейчас, к счастью, все меняется к лучшему. Ведутся исследования, которые позволили бы не только минимизировать вред от классических резиновых шин, но и направленные на поиск абсолютно другого, экологически чистого, материала для изготовления обувки для автомобилей. Кроме того, ищется способ как-то отойти от необходимости использования воздушной камеры в качестве амортизирующего средства. Например, уже имеются предложения изготавливать шины, у которых вместо воздушной «подушки» был бы слой в виде губки или же в виде крупных ячеек.
Статья о создании шин поможет узнать, как изобреталась и изменялась авторезина, и что сделало ее такой устойчивой, надежной, прочной и износостойкой.
Сегодня сложно представить, что когда-то на колеса автомобиля не ставились покрышки. Это было в эпоху первых автомашин и деревянных колес. Правда, они даже при неинтенсивной эксплуатации быстро разрушались и требовали замены. Изобретение колеса, усиленного при помощи стального обода (прообраза современного диска) решило эту проблему, но и эта технология не дала нужных результатов.
История о создании автомобильных шин
Роберт Уильям Томпсон первым придумал использовать шины из эластичного материала для увеличения комфортабельности и безопасности автомобиля в 1846 году, разработал конструкцию автошины и запатентовал свое изобретение. Покрышку, изобретенную Томпсоном, еще называли «воздушным колесом». Она представляла собой камеру из плотной парусины, пропитанную раствором каучука или гуттаперчи обитую снаружи кусками кожи.
Начинания Томпсона подхватили другие изобретали. Многочисленные эксперименты энтузиастов увенчались успехом: была изобретена каучуковая пневмошина, с отделенной от камеры покрышкой. Появление пневматического колеса позволило сделать вождение плавным. Сами автошины стали прочнее и долговечнее (эти параметры отсутствовали в первых вариациях изобретения).
Открытие вулканизации
Статья об изобретении шин невозможна без упоминания о Чарльзе Гудьире.
Процесс вулканизации позволил организовать производство по-настоящему прочной, и при этом эластичной шины. Американский изобретатель Чарльз Гудьир в 1839 году даже не подозревал, что созданная им технология производства резины путем соединения каучука и серы станет неотъемлемой частью производства автомобильных покрышек.
В 1830-е Гудьир занимался производством прорезиненной обуви и ткани. На своем предприятии он выпускал каучуковые игрушки, одежду, обувь, зонтики. Однако свойства этого материала не позволяли товарам быть качественными: каучук плавился от высоких температур, был непрочен и имел другие недостатки.
Гудьир всерьез взялся за эту проблему. Путем экспериментов он узнал, что нагревание каучука, смешанного с серой, дает материалу необходимую прочность, причем не только на поверхности, но и по всей его толщине. Можно с уверенностью сказать, что 1839 год - время изобретения резины для автомобилей.
Компания Goodyear. Основание и первые годы работы
Предприятие Goodyear Tire & Rubber Company было зарегистрировано в 1898 году в США. В тот день началась история создания шин Goodyear. Основатель, Фрэнк Зиберлинг, назвал свою компанию в честь того самого изобретателя технологии вулканизации.
С самого основания компании ее продукция стала востребованной и покупаемой. Уже спустя 4 года, в 1901, предприятие стало создавать шину для автомобиля знаменитого Генри Форда. Известный в те годы авто Model T был оборудован покрышками марки Goodyear.
В 1907 году председатель правления бренда получает патент на изобретенную им съемную автошину. Эту технологию Goodyear сегодня используют повсеместно.
Эксперименты, постоянное улучшение характеристик продукции и внедрение новых технологий позволили концерну к 1926 году стать крупнейшим в мире производителем автомобильных шин и других резинотехнических изделий.
Расширение деятельности
В период с 1927 года по наши дни компания активно развивалась, осваивались новые производственные возможности, улучшались конструкции, проектировались шины не только для автомобилей, но и для авиационной техники. В 1971 производитель выпустил покрышки для лунохода Apollo 14. Отпечатки протектора этих шин остались на луне на века.
В эти годы открываются научно-технические центры, представительства во многих странах мира, заключаются соглашения с известными брендами. Все это позволяет Goodyear быть на шаг впереди конкурентов - компания первая внедряет инновационные решения, выводя на рынок новые продукты с улучшенными характеристиками.
Отдельно стоит упомянуть и о безупречной репутации бренда. Goodyear неоднократно занимал топовые места в рейтингах самых ответственных и надежных компаний.
О производстве Goodyear
Основываясь на истории по созданию шины, опыте и традициях, в наши дни компания удерживает одно из лидирующих мест среди производителей автомобильных шин. Заводы бренда выполняют полный цикл работ по созданию высококачественной шины: от проектирования шины и создания резиновой смеси до выпуска и тестирования нового продукта.
Создание автомобильной резины Goodyear ведется на самых современных производственных линиях. Корректировка производственных процессов, состава резиновой смеси, улучшение рисунка протектора и добавление функциональных вставок позволяют выпускать новые модели, предназначенные для разных категорий автолюбителей (жителей северных регионов, бездорожья, грузовых авто и др.).
Резина и силика - главные компоненты автопокрышки
Пневматическая автомобильная шина - высокотехнологичная конструкция, способная удерживать воздух под давлением. Благодаря изобретению Чарльза Гудьира, сегодняшняя авторезина представляет собой смесь натурального и искусственного каучука, сажи, серы, кремниевых и синтетических соединений. Все эти компоненты на производстве проходят через миксер, в результате получается полотно сырой резины.
Силика - еще один материал, применяемый в современном производстве. Эта кислота, улучшающая эластичность и сцепные характеристики резины была открыта еще в 50-е годы прошлого столетия. Процесс развития технологии добавления силики в смесь на шинных производствах запущен сравнительно недавно. Это объясняется дороговизной материала и необходимостью использования спецоборудования для ее смешения с резиной.
Конструкция шины
На пневматических шинах обязательно присутствует несколько элементов:
- каркас - основа изделия, представляющая собой несколько слоев обрезиненного корда,
- боковина - наружный резиновый элемент, призванный обезопасить конструкцию от внешних повреждений в боковой части,
- борт - жесткое крепление к колесу на покрышке,
- брекер - защищает каркас от ударов и придает изделию жесткость,
- протектор - канавки и желобки на прорезиненной поверхности покрышки, обеспечивающие отсутствие скольжения и безопасное передвижение при неблагоприятных внешних условиях: на грязи, грунтовой дороге, мокрой, заснеженной или обледенелой трассе.
Автомобильная резина от Goodyear постоянно совершенствуется, конструктивные элементы приобретают новые свойства.
Колеса были изобретены 5 тысяч лет назад. Первое их появление было зафиксировано в Древнем Египте. При строительстве пирамид для облегчения передвижения грузов использовали особые изобретения. Они назывались «катки» и выглядели, как круглые куски бревен. Их подкладывали под большие каменные глыбы. Это можно назвать началом в истории колеса.
На протяжении многих столетий колесо подвергалось видоизменениям и совершенствованиям. Однако в 19 веке произошел настоящий переворот во всей истории колеса. Около 200 лет назад была изобретена пневматическая шина, которая используется и в настоящее время для эксплуатации современного автомобиля. Ее открытию способствовало открытие процесса вулканизации. Что являлось толчком в развитии резинотехнической отрасли в промышленности.
Что такое шина?
О том, что же такое шина, существует множество мнений. Многие считают, что это резиновый баллон. С геометрической точки зрения шина - это тор. Механическая точка зрения определяет шину сосудом в форме упругой мембраны с высоким давлением.
Химия принимает шину, как материал, который имеет макромолекулы с длинными цепями. Шина воплотила в себе открытия химической промышленности, ведь при изготовлении шины применяют различные синтетические материалы. Производство шин каждый год затрачивает несколько миллионов тонн углеродной сажи, масел эластомеров, пигмента и других материалов.
В широком же смысле, шина - достижение научно-технического прогресса, а также синтез научных знаний и современных технологий.
В 1844 году впервые шина была запатентована официально.
Изобретение пневматической шины было официально запатентовано Робертом Уильямом Томсоном, 1822 года рождения. В 22 года – в год изобретения шины – он был инженером железнодорожного транспорта, а также имел свой бизнес в Лондоне.
В 1846 году 10 июня был датирован патент, описаны суть изобретения, конструкция шины и все необходимые для ее изготовления материалы. В патенте описывалось, что «воздушное колесо» предназначалось для телеги или экипажа.
Изобретение заключалось в следующем: шина накладывалась на колесо, которое имело деревянные спицы. Деревянный обод был обит обручем из металла, в него и вставлялись спицы. Шина состояла из камеры, которая представляла собой нескольких слоев парусины, которые были пропитаны раствором гуттаперчи или натуральным каучуком. Также шина состояла из наружного покрытия, а точнее, из кусков кожи, которые были соединены заклепками. Шина крепилась на обод болтами. В патенте было написано, что кожаная покрышка имела необходимое сопротивление износу, а также многочисленным изгибам. Кожа имеет свойство растяжения при попадании воды и расширения при внутреннем давлении. Поэтому камера была усилена парусиной.
Испытания проводились с экипажем с воздушными колесами. Томсон замерял силу тяги, в результате было обнаружено, что на щебеночном покрытии сила тяги снижается на 38%, а на покрытии из дробленой гальки - на 68%. Испытания доказали удобство езды, бесшумность и легкий ход.
После проведенных испытаний, их результаты опубликовали в журнале Mechanics Маgazin в 1849 году. Однако появление этого значительного изобретения, а также доказательств и обоснования продуманного воплощения в жизнь, оказалось недостаточным для повода к массовому производству. Основная причина – не было добровольцев изготавливать это изделие с приемлемой стоимостью. После смерти Томсона про «воздушное колесо» все забыли, однако были сохранены образцы изделия.
Первое практическое применение пневматической шины.
О пневматической шине вспомнили в 1888 году. Шотландец Джон Данлоп усовершенствовал трехколесный велосипед, соорудив из шланга для поливки сада широкие обручи и, надув их воздухом, надел их на колесо. Он получил патент на изобретение и стал известен как автор пневматической шины.
Шина быстро получила распространение в применении. В 1889 году Уильям Хьюм, который участвовал в гонках на велосипедах, для своего транспорта использовал пневматические шины. Его талант в этом деле находился на среднем уровне. Тем не менее, выиграл все заезды.
В 1889 году этому изобретению нашлось и коммерческое применение. Существующая и до сих пор самая крупная компания «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов» была организована в Дублине. Сейчас ее название – «Данлоп».
Усовершенсование
В 1890 году инженером Чальдом Уэлтчем было предложено отделить камеру от покрышки. Также он счел необходимым вставить в края покрышки проволоку и посадить на обод. Англичанин Бартлетт и француз Дидье также внесли свою лепту относительно монтажа и демонтажа шин.
Французы Андре и Эдуард Мишлен первыми использовали пневматическую шину на автомобиле. Они имели большой опыт в изготовлении шин для велосипедов. В 1895 впервые в автомобильной гонке принял участие автомобиль с пневматическими шинами. Водителем был француз Бордо. Он справился с расстоянием в 1200 км, а также пришел к финишу. А уже в 1896 году пневматические шины были установлены на автомобиле «Ланчестер».
Пневматические шины были толчком в развитии плавности хода и проходимости автомобилей. Но надежность была под сомнением и требовала времени для монтажа. Последующее усовершенствование в этой области было связано с увеличением износоустойчивости шин, а также их быстрым монтажом и демонтажом.
Прошло много лет, и пневматическая шина навсегда вытеснила литую резиновую шину. Для дальнейшего усовершенствования шины использовали более дорогие и долговечные материалы. В шине появился корд – это прочный слой, который состоит из текстильных нитей. Также использовали быстросъемные конструкции, ведь это дало реальную возможность менять шины в течение нескольких минут.
Модернизация уже имевшейся модели пневматические шины получила повсеместное применение и привела к бурному всплеску инноваций в шинной промышленности. Толчок в развитии дала первая мировая война, который заключался в разработке шин для грузовиков и автобусов. Первым производителем стала Америка. Шины для грузовиков имели высокое давление, и были способны воспринимать большие нагрузки. Кроме того, они имели необходимые скоростные характеристики.
В 1925 году в мире было зафиксировано уже почти 4 миллиона автомобилей с пневматическими шинами. Исключениями были отдельные типы грузовиков. Начали появляться крупные компании по изготовлению шин. Некоторые из них успешно работают и на сегодняшний день. Например: «Данлоп» (Англия), «Пирелли» (Италия), «Мишлен» (Франция), «Гудьир», «Метцелер» (ФРГ), «Файрстоун» и «Гудрич» (США).
Наука и пневматические шины
Создание шин заканчивается к концу двадцатых годов прошлого века благодаря интуиции конструктора. Дело в том, что появилась необходимость научного подхода к усовершенствованию пневматических шин. В то время база химической технологии уже была хорошо освоена. Ее применяли для приготовления резиновых смесей шин.
Конструирование и испытания шин для автомобилей не сразу получили опыт. Проводились многочисленные научные исследования, и использовались на практике в деятельности многих компаний различных стран. Для разработки дальнейших эксплуатационных характеристик шин создавали особенные стенды для испытаний.
В тридцатые годы конструкторы видоизменяли форму и рисунок протектора и старались отразить важность роли шины в управляемости автомобиля.
Во времена второй мировой войны начали целостно использовать синтетический каучук. Это делалось для создания усовершенствованных шин в рецептурах резин.
Следующим этапом в развитии шинного производства можно считать применение корда из вискозы и нейлона. Так как шины с вискозой улучшили характеристики шин и сократили некоторую долю случаев выхода из строя шин. Шины с нейлоном были более прочными. Таким образом, разрывы каркаса некоторым образом свелись к нулю.
Компания «Мишлен» в середине двадцатого века предложила новую конструкцию шин. Изюминка в этой идее была заключена в жестком поясе, который состоял из слоев металлокорда. Нити корда были расположены не в диагональном виде, а в радиальном - от борта к борту. Далее эти шины называли радиальными и позволили автомобилю быть более проходимым транспортом. В то же время конструкторы работали над износоустойчивостью и сцепными свойствами шины.
В следующее десять лет было изменено отношение высоты шины к ширине профиля. Стремление к более низким профилям шин случилось благодаря повышению площади контакта с дорогой. Что способствовало повышению общего срока службы шины, а также улучшило устойчивость боков и сцепные свойства.
В семидесятые годы, по сравнению с пятидесятыми годами, пневматическая шина достигла определенного уровня усовершенствования. Были замечены следующие изменения: была увеличена безопасность, и снижен расход топлива. Кроме того, легковые автомобили перешли на использование радиальных шин.
Компания «Континенталь» в восьмидесятые годы предложила новое усовершенствование: конструкцию шины с особым креплением на Т-образном ободе колеса. Данное новшество обеспечило более безопасное движение на маленькой скорости, даже если будут спущены шины.
Одновременно с полетами в космос и исследованиями космоса началась новая эпоха в создании шин. Так как луноходы и лунороботы требовали производства новых видов шин, которым бы не было страшно ни жары, ни холода, ни даже вакуума, которые могли бы двигаться по любой поверхности.
Современный этап развития
В современное время действует тенденция к эксплуатации бескамерных радиальных шин низкого профиля. Эти шины предоставляют возможность использовать различные рабочие характеристики транспортного средства по степени грузоподъемности и объема и обеспечивать безопасность перевозок и эффективность работы транспортного средства.
Модернизация шин движется по всем направлениям и обосновывается широкой специализацией в соответствии с назначением. Долгое время уделялось большое внимание сцепным качествам, грузоподъемности и сопротивлению качения шин. Разработчики шинной промышленности трудятся над химическим составом, увеличением длительности срока службы шины и безопасности передвижения транспортных средств, рисунком протектора, упрощением производства и улучшением технико-экономических показателей шин.
Изобретатель
: Роберт Уильям Томсон
Страна
: Шотландия
Время изобретения
: 10 июня 1846 г.
С тех пор, как была изобретена пневматическая шина, прошло уже более 140 лет. Роберт Уильям Томсон родом из Шотландии – человек, впервые официально зарегистрировавший создание пневматической шины. Роберт родился 29 июня 1822 г. и уже в возрасте 22-х лет был инженером железнодорожного транспорта, при этом имея контору в Лондоне и свой бизнес. Именно в тот момент он изобрел пневматическую шину.
10 июня 1846 года был зарегистрирован патент номер 10990, который излагал суть нового изобретения: использование дополнительной эластичной опорной поверхности по всей площади колесных ободьев, чтобы снизить прилагаемое к экипажу усилие, одновременно понижая уровень шума и облегчая процесс движения.
Патент также включал в себя необходимые для изготовления материалы и подробный чертеж. Такой была конструкция первого пневматического колеса: на обод с деревянными спицами, который обивался цельной полоской металла по внешнему диаметру, накладывалась шина. Шину также составляло наружное покрытие и находящаяся под ним камера. Изготовление камеры производилось путем каучуковой (гуттаперчевой) пропитки нескольких слоев парусины. При этом наружное покрытие делали из кусков кожи, соединенных заклепками. Крепление шины к ободу производилось при помощи болтов.
Покрышка из кожи имела необходимый запас стойкости к изгибам и износу, а камера, изготовленная из парусины, поддерживала покрышку, когда ее материал намокал или раздувался от внутреннего давления. В 1873 году умер создатель пневматической шины и все надолго забыли про его детище, несмотря на то, что образцы еще сохранились.
Более чем через двадцать лет первыми к пневматической шине вернулись братья Эдуард и Андре Мишлен родом из Франции, имевшие до этого опыт производства шин для велосипедов. Братья заявили о том, что к гонке Париж – Бордо в 1985 году они создадут для всех участников 
пневматические шины. Одна из девяти машин в той гонке, несмотря на множество проколов, проехала 1200 км и самостоятельно добралась до финишной черты.
Настоящим создателем современной пневматической шины является шотландский ветеринар Джон Бойд Данлоп. Существует несколько версий ответа на вопрос, почему же врач, специализирующийся на лечении домашнего скота, заинтересовался шинами.
По первой версии, он видел, какие страдания претерпевают животные, когда их везут в лечебницу в телеге с обычными деревянными колесами.
Другая версия объясняет все тем, что у Данлопа был маленький сын, любивший кататься на . Якобы отцу не нравилось, что грубые велосипедные колеса портили садовые дорожки, и он решил как-то их смягчить.
В третьей версии тоже фигурируют и сын, и велосипед, но в этом случае мальчик попросил отца придумать что-нибудь, чтобы ему было удобнее кататься. Все три варианта истории сходятся в одном: Данлоп, подумав, взял кусок садового шланга и привязал его к колесу. Сначала он залил 
внутрь воду, но впоследствии пришел к выводу, что эффективнее будет накачать импровизированную шину воздухом.
Любопытно, что всего через четыре дня после того, как Данлоп оформил патент на свое изобретение, в патентное бюро обратился другой человек, предложивший практически такую же идею. Создатель пневматической шины вскоре перепродал права предпринимателю по имени Харви дю Крос и полностью отстранился от какой-либо дальнейшей работы по улучшению конструкции шин, предпочитая получать дивиденды. В его честь впоследствии была названа одна из самых известных шинных компаний в мире (Dunlop).
Дю Крос заинтересовался изобретением Данлопа потому, что его сыновья были велосипедистами. В 1889 году они участвовали в престижной гонке, которую выиграл малоизвестный спортсмен Уильям Хуш, выступавший на велосипеде, оборудованном шинами Данлопа.
Дю Крос быстро понял, в чем выгода этой непривычной новинки. Уже в следующем году его компания начала продавать свою продукцию, причем не в Англии, а в Европе, т.к. в Англии в это время действовал закон, согласно которому 
автомобили не могли ездить со скоростью выше 6 км/час. Этот закон значительно сдерживал развитие автомобилизма на Британский островах.
В 1896 г. в Британии пневматическими шинами марки «Данлоп» впервые оснастили Ланчестер. После такого успеха сразу же образовалось множество производителей пневматических шин, из которых многие существуют до сих пор, а именно французская компания «Мишлен», возродившая производство пневматических шин, английская компания «Данлоп», немецкине компании «Метцелер» и «Континенталь», итальянская «Пирелли», «Гудрич», «Гудьир» и «Файрстоун» из США. Большинство заводов по производству шин в СССР были созданы во время Второй Мировой по западным стандартам.
Дальнейшие модификации пневматической шины были направлены главным образом на увеличение эксплуатационного срока и стойкости к физическим воздействиям. Также шины облегчались в плане монтажа и демонтажа.
В 50-х годах XX века в конструкцию шины впервые были внесены изменения. Компания «Мишлен» предложила в качестве основной особенности жесткий пояс, который состоял из нескольких слоев 
металлокорда. Расположение нитей корда было радиальным от одного борта к другому. Новые шины назывались радиальными. Компания «Мишлен» после испытаний новой улучшенной шины отметила улучшение проходимости в два раза, если сравнивать с обычной шиной (когда нити корда располагались по диагонали).
В следующем десятилетии было внесено изменение в отношение характеристик профильной ширины (B) к высоте шины (H) – Н/В. Изначальная форма первых шин в разрезе была приблизительно одинаковой и по высоте и по ширине. Позже отношение высоты и ширины было снижено до 0,7, а в 1980 году и вовсе до 0,6.
Множество компаний набрались опыта в производстве бескордных шин. Позже в технологию создания бескордных шин будут введены технические решения, которые сильно упростят их производство. Сейчас самыми перспективными являются однослойные радиальные бескамерные шины из металлокорда, которые устанавливаются на 
полуглубокий обод с низкими закраинами.
В дальнейшем направление для усовершенствования конструкции шин было выбрано в сторону уменьшения количественного содержания в каркасе , использования новейших материалов, увеличения прочности корда, улучшения взаимодействия резины и корда, уменьшения количества слоев в каркасе, снижения отношения высоты к ширине шины, использование более насыщенных, а также, комбинированных и ребристых рисунков протектора.
Также производители сейчас стараются продлить срок службы шин, увеличить допустимые нагрузки, 
безопасность движения автомобиля, улучшить техническо-экономические показатели и упростить технологию производства шин.
Шины с низким профилем стали разрабатываться для увеличения площади сцепления с дорогой, что также увеличивало боковую устойчивость, срок эксплуатации и тягово-сцепные свойства. Радиальные шины лучше раскрывают все свои свойства при производстве их с низким профилем.
В 70-х годах пневматическая шина достигла такого уровня модернизации, который почти невозможно было воплотить в 50-х. Автомобилисты, разумеется, также были довольны снижением расхода горючего и повышением безопасности езды. Почти все легковые автомобили в 70-х годах 
одновременно перешли к использованию радиальных шин, которые к концу десятилетия применялись уже практически для всех видов транспорта, что увеличивало срок эксплуатации шин.
В первой четверти XX-го века в шинах стала применяться конструкция быстросъемных колесных креплений к ступицам. Такое колесо крепилось на нескольких болтах, и снять его вместе с шиной, можно было всего за несколько минут, что являлось большим прорывом по сравнению с прошлыми вариантами.
В годы Первой Мировой люди начали разработку новой конструкции шин для автобусов и грузовых 
автомобилей. Первой в этом направлении выступила Америка. К концу 1925 года по всему миру пневматические шины использовались на приблизительно 4-х млн. всех автомобилей, что включало почти весь парк, исключая некоторые типы грузовых автомобилей.
Первые автомобили, появившиеся в России, уже были на пневматических шинах – импортных. Но в 1900-х годах их производство наладили заводы «Проводник» в Риге (шины «Колумб») и «Треугольник» в Петербурге (шины «Елки» с оригинальным протектором).
Русские шины, испытанные в многочисленных пробегах и состязаниях, отличались высокой долговечностью и прочностью. На гоночном автомобиле «Бенц» с «елками» в 1913 году был установлен всероссийский рекорд скорости - 201 км/ч. После Октябрьской революции шинные заводы вошли в Резинотрест, который обеспечивал отечественной обувью все наши автомобили.
Промышленность СССР 80-х годов ежегодно производила около 70 миллионов шин для автомобилей, мотоциклов, сельхозмашин. Шину 80-х годов объединяет с «прабабушкой» разве что принцип. А сама конструкция изменилась, усложнилась, усовершенствовалась до 
неузнаваемости - для того, чтобы характеристики шин наиболее полно отвечали параметрам автомобилей, условиям их работы.
Первыми крупными шагами было разделение шины на покрышку и камеру, а также появление кордной покрышки. Надо отметить такие важные этапы, как изобретение шины низкого давления типа «баллон», бескамерных, низкопрофильных; арочных и широкопрофильных шин низкого давления для грузовиков; шин зимнего типа с шипами противоскольжения; покрышек с радиальным расположением корда, а также с кордом из синтетических материалов и 
металлокордом; «безопасных» шин.
Многократно выросла долговечность шин. Если в начале века рекордным считали пробег 3-4 тысячи километров, то к 20-м годам он возрос до 30 тысяч, а в дальнейшем - до 100 тысяч. Усовершенствование шины идет и сегодня. Его главные направления - дальнейшее увеличение пробега, допускаемых нагрузок, снижение расхода материалов и упрощение технологии, улучшение других показателей, повышение безопасности.
Последнее направление интенсивно развивается с 60-х годов, и сегодня ряд фирм уже выпускает серийно так 
называемые безопасные шины. Они монтируются на обод иной конструкции, которая помогает удержать борта покрышки на полках обода при большой утечке воздуха. Серьезные преимущества сулит применение новых синтетических материалов, способных произвести революцию в шинной технологии. Словом, как и для автомобиля, век для пневматической шины - возраст, открывающий заманчивые перспективы.
Автомобильная шина прошла долгий путь от первого изобретения, которое было запатентовано в далеком 1846 году, до современного многообразия и технологического совершенства. Больше века назад в производству шин участвовал один единственный человек, а первые мануфактуры, фактории и конвейеры стали появляться десятилетиями позже. Это сейчас гигантские трансконтинентальные корпорации обладают собственными базами для тестирования, огромными производственными мощностями и штатом в десятки тысяч человек…
А 10 июня 1846 года в США выдали знаменательный для истории автомобилестроения патент под номером 10990, который закреплял за Робертом У. Томпсоном право на производство и установку первых в мире пневматических шин, с примитивным по современным меркам инженерным решением, которое было основано на воздушной камере из парусины, пропитанной для удержания воздуха раствором каучуковой массы и гуттаперчей.
Внешняя часть состояла из клепанных кусков дубленной кожи. Первые испытания нового изобретения состоялись в том же году, когда Томпсон установил шины на карету, а потом проверил уровень снижения тяги. Результаты были великолепны. Сила тяги уменьшалась на 38% при езде по пересеченной местности, а на не самом лучшем в мире дорожном покрытии почти на 70. К тому же путешествовать каретой на этих шинах было удобнее, мягче и тише. Правда, сразу же после смерти изобретателя об этих шинах забыли. Мир стал ждать появления нового гуру в области производства пневматических шин, пытаясь меньше ругаться во время тряски в каретах.
Самым мощным прорывом в области стал патент от 1888 года, который был выдан Джону Данлопу, имя которого сегодня знает, наверное, каждый школьник, который поиграл в любую игру про гонки. Именно фамилия Данлоп ассоциируется с появлением первой пневматической шины в таком виде, который мы привыкли ее видеть.
В 1887 году после многочисленных жалоб сына на неудобство велосипеда Джон Данлоп склеил два обруча из садового шланга, накачал их воздухом, а потом натянул на колесо велосипеда. Опять среди материалов фигурировала прорезиненная парусина. Успех этой шины Danlop был практически доказан во время исторической гонки на велосипедах, в которой ужасный велосипедист Уильям Хьюм на велосипеде с пневматическими покрышками с легкостью выиграл все заезды, в которых вообще решился участвовать. Этот успех стал основной причиной для Джона Данлопа (кроме, конечно же, проблем с деньгами в семье) организовать собственное небольшое производство шин в городе Дублин. Компания «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов» стала первой в мире компанией, которая начала изучать и производить пневматические шины на промышленном уровне.
Всего год спустя никому неизвестный инженер, работающий в компании Данлопа предложил отделить покрышку от камеры, а также армировать покрышку проволочными кольцами. В это же время был придуман первый способ монтажа и демонтажа шин, который стал прорывом для всех компаний по производству шин.
После этого всего пять лет понадобилось миру, чтобы французы Андре и Эдуард Мишелин (Michelin) изготовили первую в мире автомобильную шину, которая с трудом, но доехала до финиша. Это был сырой образец пневматической шины, который не учитывал множества внешних условий, а материал обладал огромным количеством внутренних напряжений, что привело к десяткам проколов на трассе, протяженной на 1200 км.
Всего год спустя в 1896 году Автомобиль Ланчестер был укомплектован шинами от Данлоп, которые постарались учесть ошибки конкурентов. Первые автомобильные шины в разы увеличили проходимость, комфорт, плавность и скорость автомобиля, но были неудобны с точки зрения монтажа. На установку шин уходил порой весь рабочий день. Конкуренция между производителями шин, растущий спрос, а также довольной быстрый рост цен на пневматические шины привели к постоянному поиску новых инженерных решений, что привело к появлению стандартизации, улучшения систем монтажа-демонтажа шин, а также появлению нововведений, которые используются и по сей день. Например, внедрение корда в шину из особо прочных нитей, новые системы крепежа, которые стали основной причиной валообразного роста шинной промышленности в начале двадцатого века.
Именно в этот период времени наиболее четко прослеживает динамика развития науки, влияющей на производство шин, в первую очередь химии. Самые первые шины были низкопрофильными, тонкими и походили на велосипедные. Это было связано не столько с особенностями моды того времени, сколько с отсутствием углеродных наполнителей для увеличения прочности и снижения внутренних напряжений, а также для придания более жесткой формы. Именно отсутствие углерода в составе резины обусловило белый и бежевый цвета шин в начале двадцатого века.
Однако уже в двадцатых-тридцатых годах двадцатого века углерод стал неотъемлемой частью состава резины наравне с каучуком, что привело к значительному увеличению высоты и ширины протектора. Это увеличило максимальную нагрузку на шину, позволив улучшить показатель грузоподъемности, а также повысило проходимость за счет увеличения пятна контакта протектора с дорогой. Шины из мягкого каучука, который из-за особой химической структуры смеси с углеродом имеют только радиальное направление нитей каркаса, а потому очень четко передают все неровности дороги на автомобиль. Это некомфортно и жестко.
Настоящим прорывом стало появление химических полимеров, которые позволили увеличить жесткость конструкции, не теряя в комфортности и проходимости, а также увеличивая нагрузку на шину. Диагональные шины становятся повсеместно используемыми.
Сейчас наука шагнула далеко вперед, а соревнования компаний между друг другом носят настолько детальный характер, что порой их даже трудно оценить обыкновенному покупателю. Доли секунды, граммы грузоподъемности, незаметные проценты увеличения тяги, снижения сопротивления качению. Цифры-цифры…
Материал подготовлен в «Покрышка.ру»
Дата публикации: 17.02.2011.
Внимание! Все содержимое этого сайта охраняется законодательством об интеллектуальной собственности (Роспатент, свидетельство о рег. №2006612529). Установка гиперссылки на материалы сайта не рассматривается как нарушением прав и согласования не требует. Юридическая поддержка сайта - юр.фирма «Интернет и Право».
Дополнительно
