L'aspetto generale di una ruota per auto con un disco centrale e un pneumatico pieno d'aria si è formato molto tempo fa e ha confermato la sua efficacia. Tuttavia, vengono regolarmente fatti tentativi per ricostruire radicalmente tale struttura al fine di migliorarne le caratteristiche tecniche o economiche. Una certa popolarità in questo contesto è goduta dal cosiddetto. pneumatico airless con elementi elastici e senza gas compresso..
Lunga storia
Le prime varianti di pneumatici airless sono apparse quasi all'inizio del secolo scorso. Spesso la ragione per l'emergere di tali progetti era una carenza di materiali. I progettisti hanno cercato di sostituire la gomma costosa e difficile da raggiungere con legno o metallo più redditizi. Ad oggi il problema della carenza è stato risolto e nuovi progetti sono associati solo alla volontà di migliorare le caratteristiche del telaio.
I primi modelli di pneumatici airless spesso offrivano un cerchione in metallo e un bordo esterno con battistrada, collegati da una serie di molle di varie forme e configurazioni. In vari momenti sono state utilizzate molle elicoidali o a balestra. Tali progetti in genere risolvevano i compiti assegnati, ma si rivelavano troppo complessi e scomodi da utilizzare. Di conseguenza, non sono entrati in una grande serie e non hanno ricevuto un'ampia distribuzione.
Il relativo successo è arrivato ai pneumatici airless solo con lo sviluppo di programmi spaziali. Si è scoperto che i rover del tipo del "Lunokhod" sovietico o dell'LRV americano dovrebbero essere dotati di ruote senza telecamere e aria. Quindi, il prodotto LRV del sistema Apollo ha ricevuto un pneumatico elastico in rete metallica con un battistrada rivettato. Questo design era leggero, ammortizzava gli urti, non richiedeva manutenzione e si distingueva per l'elevata capacità di sopravvivenza.
Alcuni dei progetti di pneumatici airless in varie fasi hanno attirato l'attenzione dei militari e hanno persino raggiunto i test sul campo. Negli ultimi anni c'è stato un rinnovato interesse per tali sviluppi, e non si tratta solo di progetti per gli eserciti. I principali produttori di pneumatici stanno considerando la costruzione airless come una valida alternativa alle ruote tradizionali.
Tuttavia, fino ad ora, nessuno dei modelli conosciuti ha raggiunto la produzione di massa e il funzionamento in ambito militare o civile. La rivoluzione del carro è ostacolata da fattori oggettivi.
Design contemporaneo
Considera alcuni dei moderni design di pneumatici airless sviluppati negli ultimi decenni. Quindi, in passato, il progetto Airless: Resilient NPT di Resilient Technologies era ampiamente conosciuto. È in sviluppo dal 2002 e ha raggiunto i test alla fine del decennio. Utilizzando materiali polimerici moderni che non erano disponibili in un lontano passato, gli ingegneri americani sono stati in grado di creare un design molto interessante.
Pneumatico Airless: Resilient NPT è un design monopezzo che include un disco centrale per il montaggio, un cerchione esterno con battistrada e una gabbia speciale in mezzo. Quest'ultimo è realizzato sotto forma di una struttura reticolare di esagoni irregolari e trapezi. Il peso dell'auto è distribuito tra il cerchio relativamente rigido e la griglia. Allo stesso tempo, l'elasticità della struttura consente di smorzare gli urti.
I test hanno dimostrato che il pneumatico Airless: Resilient NPT è paragonabile in termini di smorzamento a un pneumatico tradizionale. Non teme le forature e può essere utilizzato quando il 30% degli elementi del telaio è danneggiato. C'è stato anche un piccolo aumento di massa. Tuttavia, il prodotto era piuttosto difficile da fabbricare, richiedeva materiali speciali e presentava una serie di altri svantaggi. Di conseguenza, i pneumatici di Resilient Technologies non sono ancora entrati nell'esercito.
Nel 2005, Michelin ha introdotto il concetto di pneumatico Tweel (Pneumatico + Ruota). In questo design, il disco centrale e il cerchione esterno sono collegati da "raggi" a forma di V che corrono per l'intera larghezza del pneumatico. Lo sviluppatore ha parlato di riduzione del peso rispetto ai prodotti tradizionali, aumento delle risorse, ecc.
Dopo i test e lo sviluppo, è stato sviluppato il pneumatico Tweel. Ci sono modifiche di questo prodotto per veicoli di classi diverse. Nel 2012 è iniziata la fornitura di tali pneumatici per macchine edili e agricole. Successivamente, sono comparsi nuovi modelli di tali prodotti con una diversa configurazione di elementi elastici.
Bridgestone ha anche la sua versione del pneumatico airless. Suggerisce di collegare il disco e il cerchio con "raggi" curvi disposti a croce. Questa ammortizzazione ha permesso di aumentare l'elasticità pur mantenendo altre caratteristiche. Tuttavia, i campioni finiti avevano una capacità di carico limitata, che riduceva l'ambito di applicazione.
Esistono altre varianti di pneumatici airless di vario genere che sono scese in fase di test o addirittura di produzione. La ricerca di nuove soluzioni continua. I designer provano diversi materiali, configurazioni elastiche, ecc. Tuttavia, ci sono stati solo successi limitati.
Vantaggi e svantaggi
Il pneumatico airless con elementi elastici integrati presenta diversi importanti vantaggi rispetto al pneumatico tradizionale. Sono loro che determinano il crescente interesse per tali progetti, che è stato osservato finora.
Il vantaggio principale è una maggiore capacità di sopravvivenza. Uno pneumatico airless non ha camera d'aria ed è a prova di foratura. Inoltre non ha paura degli impatti laterali. A seconda dell'architettura, le prestazioni vengono mantenute anche in caso di gravi danni alla struttura portante. Non è necessario il pompaggio e il monitoraggio della pressione, il che semplifica il funzionamento. C'è la possibilità di abbandonare un cerchione grande e relativamente pesante. Di conseguenza, il gruppo ruota è più leggero, il che riduce la massa non sospesa.
Tuttavia, ci sono una serie di problemi a causa dei quali tali pneumatici non guadagnano popolarità. Prima di tutto, si tratta di un aumento della domanda di materiali. Richiede gomma o polimero con elasticità sufficiente, elevata rigidità e resistenza a vari carichi. Elevati sono anche i requisiti per l'assorbimento dell'energia meccanica e la sua trasformazione in energia termica con successiva dissipazione.
Tutto ciò complica e aumenta i costi di produzione. Inoltre, la maggior parte degli pneumatici ha un limite di velocità, di solito non più di 70-80 km/h. Un'ulteriore accelerazione aumenta lo stress meccanico e porta anche a un surriscaldamento inaccettabile.
A differenza dei pneumatici, i pneumatici airless hanno una rigidità costante e per cambiarla è necessario cambiare le ruote. Allo stesso tempo, l'ingresso di sporco nella struttura attraverso le pareti laterali aperte può influire negativamente sulla rigidità e su altre caratteristiche. Da questi punti di vista, le strutture pneumatiche sono molto più redditizie.
Di conseguenza, gli pneumatici airless sono ancora utilizzati principalmente nel campo dei veicoli leggeri con velocità e carichi limitati. Vengono caricati su golf cart, alcuni passeggini, attrezzature edili compatte, ecc. Inoltre, è stata avviata la produzione di pneumatici per biciclette, scooter e altri prodotti leggeri. La fornitura di campioni più grandi è ancora in discussione.
Una promettente curiosità
La specifica combinazione di caratteristiche tecniche, operative ed economiche, nonché una serie di limitazioni significative, non consentono ancora agli pneumatici airless di entrare in un ampio mercato e competere seriamente con i design tradizionali. Di conseguenza, il mercato dei pneumatici non cambia, sebbene diverse aziende presentino regolarmente vari prodotti "promettenti".
Tuttavia, va notato che i singoli prodotti del design originale sono comunque entrati nel mercato e hanno persino trovato i loro clienti. Il successo si osserva in diverse nicchie piuttosto ristrette, mentre la conquista dei principali settori di mercato risulta impossibile. Non ci sono prerequisiti oggettivi per cambiare questa situazione.
Pertanto, varie opzioni per pneumatici airless con elementi elastici integrati in generale mantengono lo stato di una curiosa soluzione a un importante problema tecnico - senza particolari prospettive nel contesto dell'applicazione reale.
D'altra parte, tali progetti possono avere risultati positivi che non sono direttamente correlati all'utilizzo di prodotti finiti. Riconosciuti leader del settore con una buona base scientifica e tecnica sono ora impegnati nello sviluppo di tali pneumatici. Durante lo sviluppo di pneumatici airless, è possibile creare nuovi materiali, tecnologie e design. E possono trovare applicazione nello sviluppo e nel miglioramento dei pneumatici tradizionali con reali prospettive pratiche e commerciali.
