A aparência geral de uma roda de carro com um disco central e um pneu cheio de ar foi formada há muito tempo e confirmou sua eficácia. No entanto, tentativas são feitas regularmente para reconstruir radicalmente essa estrutura, a fim de melhorar suas características técnicas ou econômicas. Uma certa popularidade neste contexto é desfrutada pelos chamados. pneu sem ar com elementos elásticos e sem gás comprimido.
Longa história
As primeiras variantes de pneus sem ar surgiram quase no início do século passado. Freqüentemente, a razão para o surgimento de tais projetos foi a falta de materiais. Os designers tentaram substituir a borracha cara e difícil de alcançar por madeira ou metal mais rentável. Até o momento, o problema da carência foi resolvido, e novos projetos estão associados apenas ao desejo de melhorar as características do chassi.
Os primeiros projetos de pneus sem ar geralmente ofereciam um aro de metal e um aro externo com banda de rodagem, conectados por um conjunto de molas de vários formatos e configurações. Em vários momentos, foram utilizadas molas helicoidais ou de lâmina. Esses projetos geralmente resolviam as tarefas atribuídas, mas acabaram sendo muito complexos e inconvenientes para operar. Como resultado, eles não entraram em uma grande série e não receberam ampla distribuição.
O sucesso relativo chegou aos pneus sem ar apenas com o desenvolvimento de programas espaciais. Descobriu-se que os veículos espaciais do tipo do "Lunokhod" soviético ou do LRV americano deveriam ser equipados com rodas sem câmeras e ar. Assim, o produto LRV do sistema Apollo recebeu um pneu elástico feito de malha metálica com banda de rodagem rebitada. Este projeto era leve e amortecido, não exigia manutenção e se distinguia pela alta capacidade de sobrevivência.
Alguns dos projetos de pneus sem ar em vários estágios atraíram a atenção dos militares e chegaram até mesmo a testes de campo. Nos últimos anos, tem havido um interesse renovado por tais desenvolvimentos, e não se trata apenas de projetos para os exércitos. Os principais fabricantes de pneus estão considerando a construção sem ar como uma alternativa viável às rodas tradicionais.
No entanto, até agora, nenhum dos modelos conhecidos atingiu a produção em massa e operação na esfera militar ou civil. A revolução do material rodante é dificultada por fatores objetivos.
Designs contemporâneos
Considere alguns dos designs modernos de pneus sem ar desenvolvidos nas últimas décadas. Portanto, no passado, o projeto Airless: Resilient NPT da Resilient Technologies era amplamente conhecido. Ele está em desenvolvimento desde 2002 e chegou aos testes no final da década. Usando materiais poliméricos modernos que não estavam disponíveis no passado distante, os engenheiros americanos foram capazes de criar um design muito interessante.
Pneu sem ar: Resiliente NPT é um projeto de uma peça que inclui um disco central para montagem, um aro externo com banda de rodagem e uma gaiola especial no meio. Este último é feito na forma de uma estrutura reticulada de hexágonos e trapézios irregulares. O peso do carro é distribuído entre o aro e a grade relativamente rígidos. Ao mesmo tempo, a elasticidade da estrutura permite amortecer choques.
Os testes mostraram que o pneu Airless: Resilient NPT é comparável em amortecimento a um pneu pneumático tradicional. Não tem medo de furos e pode ser usado quando 30% dos elementos do quadro estiverem danificados. Houve também um pequeno ganho de massa. No entanto, o produto era bastante difícil de fabricar, exigia materiais especiais e apresentava uma série de outras desvantagens. Como resultado, os pneus da Resilient Technologies ainda não entraram no exército.
Em 2005, a Michelin apresentou o pneu conceito Tweel (Pneu + Roda). Nesse projeto, o disco central e o aro externo são conectados por "raios" em forma de V que percorrem toda a largura do pneu. O desenvolvedor falou sobre redução de peso em comparação com produtos tradicionais, aumento de recursos, etc.
Após testes e desenvolvimento, o pneu Tweel foi desenvolvido. Existem modificações neste produto para veículos de diferentes classes. Em 2012, teve início o fornecimento desses pneus para máquinas agrícolas e de construção. Posteriormente, surgiram novos modelos de tais produtos com uma configuração diferente de elementos elásticos.
A Bridgestone também tem a sua própria versão do pneu sem ar. Ela sugere conectar o disco e a borda com "raios" curvos localizados em um padrão cruzado. Esse amortecimento permitiu aumentar a elasticidade mantendo outras características. No entanto, as amostras acabadas tinham uma capacidade de carga limitada, o que reduzia o escopo de aplicação.
Existem outras variantes de pneus sem ar de vários tipos que foram testadas ou mesmo para produção. A busca por novas soluções continua. Os designers experimentam diferentes materiais, configurações elásticas, etc. No entanto, houve apenas sucessos limitados.
Vantagens e desvantagens
O pneu sem ar com elementos resilientes integrados tem várias vantagens importantes sobre o pneu pneumático tradicional. São eles que determinam o aumento do interesse em tais projetos, que tem sido observado até agora.
A principal vantagem é o aumento da capacidade de sobrevivência. Um pneu sem ar não tem câmara de ar e é à prova de furos. Ela também não tem medo de impactos laterais. Dependendo da arquitetura, o desempenho é mantido mesmo em caso de danos graves à estrutura de suporte. Não há necessidade de bombeamento e monitoramento de pressão, o que simplifica a operação. Existe a possibilidade de abandonar um aro de roda grande e relativamente pesado. Como resultado, o conjunto da roda é mais leve, o que reduz a massa não suspensa.
No entanto, há uma série de problemas devido aos quais esses pneus não ganham popularidade. Em primeiro lugar, trata-se de um aumento da demanda por materiais. Requer borracha ou polímero com elasticidade suficiente, alta rigidez e resistência a várias cargas. Existem também requisitos elevados para a absorção de energia mecânica e sua transformação em energia térmica com posterior dissipação.
Tudo isso complica e aumenta o custo de produção. Além disso, a maioria dos pneus tem um limite de velocidade - normalmente não mais do que 70-80 km / h. Uma maior aceleração aumenta o estresse mecânico e também leva a um superaquecimento inaceitável.
Ao contrário dos pneus pneumáticos, os pneus sem ar têm uma rigidez constante, e você precisa trocar as rodas para trocá-la. Ao mesmo tempo, a entrada de sujeira na estrutura através das paredes laterais abertas pode afetar negativamente a rigidez e outras características. Desse ponto de vista, as estruturas pneumáticas são muito mais lucrativas.
Como resultado, os pneus sem ar ainda são usados principalmente na área de veículos leves com velocidades e cargas limitadas. Eles são colocados em carrinhos de golfe, alguns buggies, equipamentos de construção compactos, etc. Além disso, foi estabelecida a produção de pneus para bicicletas, scooters e outros produtos leves. O fornecimento de amostras maiores ainda está em questão.
Uma curiosidade promissora
A combinação específica de características técnicas, operacionais e econômicas, bem como uma série de limitações significativas, ainda não permitem que os pneus sem ar entrem em um amplo mercado e concorram seriamente com os designs tradicionais. Como resultado, o mercado de pneus não muda - embora diferentes empresas apresentem regularmente vários produtos “promissores”.
No entanto, deve-se notar que produtos individuais com o design original entraram no mercado e até encontraram seus clientes. O sucesso é observado em vários nichos bastante estreitos, enquanto a conquista dos principais setores do mercado se mostra impossível. Não há pré-requisitos objetivos para mudar essa situação.
Assim, as várias opções de pneus sem ar com elementos elásticos integrados mantêm, em geral, o estatuto de solução curiosa para um problema técnico importante - sem perspectivas especiais no contexto da aplicação real.
Por outro lado, tais projetos podem ter resultados positivos que não estão diretamente relacionados ao uso de produtos acabados. Líderes da indústria reconhecidos com uma boa base científica e técnica estão agora engajados no desenvolvimento desses pneus. No decorrer do desenvolvimento de pneus sem ar, novos materiais, tecnologias e designs podem ser criados. E eles podem encontrar aplicação no desenvolvimento e aprimoramento de pneus tradicionais com perspectivas práticas e comerciais reais.
