В ПОМОЩЬ ВОДИТЕЛЮ И АВТОМОБИЛЮ

Помните, что природа несовершенна. 
Автомобили она снабдила запасными 
частями, пешеходов - нет.

Надпись на придорожном щите

Самые радужные перспективы использования шагающих машин может нарисовать наше воображение, но все это картины будущего, а сегодня на дорогах трудятся машины на привычных нам резиновых колесах.

Прислушайтесь к разговору начинающих автолюбителей. Они говорят о мощности двигателя, цвете покрытия, удобстве салона. Но пройдет не так уж много времени, и в их лексиконе появятся новые термины «манжета тормозного цилиндра», «грязезащитные колпачки», «уплотнения». Все эти детали сделаны из резины. И чем чаще о них вспоминают, тем, естественно, они чаще доставляют неприятности. Ни для кого не секрет, что резиновая деталь ценою в несколько копеек способна привести машину полностью в нерабочее состояние. Причины выхода деталей из строя различны - и неправильная эксплуатация, и зачастую их низкое качество. Словом, с резиной хлопот много, но не будем предъявлять к резине только претензии. Сама машина требует многого - ее надо ремонтировать, подчас в сложных дорожных условиях, защищать от коррозии, осуществлять погрузку и разгрузку. Во всех случаях на помощь водителю и автомобилю приходят эластомеры.

Вернемся к главной резиновой детали машины - шине. Что необходимо от нее в современных условиях? Высокие скорости требуют увеличения износостойкости шин, снижения сопротивления качению, повышения безопасности движения.

Срок службы самых лучших в мире автомобильных шин не превышает 400 тыс. км (имеются, правда, сообщения о шинах со сроком службы 1 млн. км), а для обычных эта цифра в несколько раз меньше. Существует много способов увеличения пробега шин. Например, химики Львовского политехнического института предложили новый клей, названный пероксидным адгезивом. Его назначение - прочно склеивать резины различных марок с синтетическими волокнами шинного корда. Получают такой адгезив в виде водного раствора на имеющемся оборудовании заводов синтетического каучука.

Постоянно разрабатываются и новые составы износостойких резин.

Варьируя состав резины, можно создавать и материалы, которые обеспечат снижение расхода горючего. По сообщению руководителей фирмы «Форд данлоп» (Великобритания), такие шины уже разработаны: благодаря применению новой резины удалось снизить сопротивление качению без изменения тормозящих свойств шин, поскольку материал покрышки использует мало энергии при качении, но много при скольжении. Выигрыш в расходе горючего 5%.

Автомобилистам хорошо известно: чем выше скорость па скользкой дороге, тем более неустойчивой становится машина. Можно, конечно, в таких случаях увеличить сцепление с дорогой, применив шины с другим рисунком протектора, но это неизменно приведет к потере скорости на хорошей дороге. Что же делают изобретатели для того, чтобы устранить это противоречие? Например, колесо превращают в буквальном смысле в шлифовальный круг, вводя в протекторные слои покрышки абразивные зерна - кристаллики корунда. Кроме корунда, в протектор вводят кристаллы растворимых в воде веществ, например солей бора. Сначала эти кристаллы работают так же, как и абразивные зерна, но потом они постепенно растворяются в воде и на поверхности шины образуются полости и неровности, не дающие колесу скользить. Такая шина не становится «лысой» до полного износа протектора, так как шероховатости возобновляются сами собой.

По другому способу покрышка сваривается из двух половин (напоминает сдвоенные колеса): внутренняя содержит в резине больше кремния, что улучшает сцепление с дорогой при езде по снегу или льду, а в наружной содержится больше технического углерода для сохранения высоких скоростных показателей. Изобретена и универсальная шина для езды в самых разнообразных условиях. Для этого в толще протектора по окружности шины вырезан кольцевой паз с ромбовидными разветвлениями. В этот паз вставлена дополнительная резиновая покрышка, снабженная собственным вентилем. Когда автомобиль движется по хорошей дороге, дополнительная покрышка утоплена. Но вот предстоит проехать участок, покрытый льдом. Водитель слегка подкачивает дополнительную покрышку. Она раздувается, и наружу выступают острия шипов, предназначенных для работы на льду. Можно подкачать покрышку и несколько сильнее, тогда наружу выступят участки, которые раньше помещались в ромбовидных разветвлениях. Эти участки имеют специальные элементы для езды по снегу.

Наконец, можно пойти совсем по другому пути - покрышку оставить без изменений, но снабдить машину запасными эластичными гусеницами. Они надеваются на колеса, превращая машину в вездеход. Если такие гусеницы изготовить из высокопрочной резины, они будут долговечными и в то же время легкими. Их можно возить в багажнике.

Известно, как опасно ездить на изношенных покрышках, но тем не менее некоторые водители стараются не замечать этого. Заслон на пути к подобным нарушениям поставили инженеры одной из фирм США. Они разработали способ принудительной сигнализации, сообщающей не только водителю, но и всем окружающим об износе протектора шины до недопустимой величины. Под поверхностью такой шины устроены впадины, образующие слово «стоп». Слова выходят на поверхность после рассчитанной степени износа.

Много аварий происходит из-за прокола шип, поэтому и конструкций безопасных шин много. Большинство из них призвано исключить возникновение аварии вследствие проколов или прорезов. Можно, например, подавать через отверстия в ободе колеса внутрь поврежденной шины наполнитель - синтетический каучук, который «разбухает» и заполняет весь свободный объем шины. Единственное ограничение: чтобы не перегрелся наполнитель, скорость автомобиля должна составлять не более 50 - 60 км/ч.

Безусловно, не все проекты безопасных шин или автомобилей нашли применение. Еще в конце 50-х гг. на автомобильной выставке в Турине (Италия) ожесточенные споры у автомобилистов вызвали шины необычной конструкции. На диск колеса вместо привычного широкого ската надевались три узких. Такие шины действительно не могут стать причиной аварии - проколоть сразу три узкие шины маловероятно, но сложность конструкции и ее неудобство в эксплуатации так и не позволили этим шинам выйти «на большую дорогу». Не видно на дорогах и конструкций легковых машин-«антиблизнецов». У первой задние колеса равны по диаметру высоте корпуса машины и выполнены целиком из литой резины. Они обеспечивают хорошее сцепление с грунтом, плавное и надежное торможение, при котором не заносит. У второй конструкции, наоборот, вместо передней оси с колесами одно шаровое колесо. Такому автомобилю трудно сойти с дороги и разбиться при наезде на препятствие - массивное шаровое колесо отведет машину от препятствия обратно на проезжую часть дороги. Колесо выполнено так, что ему не страшны и проколы.

Большую опасность представляют проколы и для мотоциклистов. Поэтому в ряде стран налажен выпуск бескамерных шин для мотоциклов. Роль камеры в таких шинах играет промежуточный слой сырой резины, которая плотно охватывает проткнувший шину предмет, уменьшая утечку воздуха. Безопасность езды несомненно повышается, так как при проколах шин воздух выходит из них медленно. Весят такие шины на 1 - 1,5 кг меньше, чем обычные. Кроме того, отсутствует трение между камерой и покрышкой, поэтому значительно уменьшается нагрев шины и увеличивается срок ее службы.

Есть и велосипедные шины, не боящиеся проколов. Им придана такая форма поперечного сечения, которая позволяет пружинить под нагрузкой за счет деформации. Камеры нет. При сжатии профиля шины под нагрузкой между поверхностью дороги и ободом колеса угол наклона боковых стенок шины к вертикали увеличивается, и они сближаются. В свою очередь, сжатие стенок шины на 10% приводит к уменьшению высоты профиля (расстояние от поверхности дороги до обода колеса) на 25%. Шина имеет толстые боковые стенки, наклоненные под углом 45° к вертикали, они заправляются в обод колеса. При проколе такая шина не теряет форму и не лопается. Изготавливаются шины из жидких каучуков.

Не меньшую опасность, чем прокол шин, представляет отказ тормозов. Особенно часто это случается в холодную погоду. Зимой на отдельных участках БАМа термометры показывают до - 60° С. В этих условиях надежность деталей тормозных систем снижается. Для подобных случаев используются специальные морозостойкие резины.

А если машину не удалось удержать на дороге? Когда автомобиль оказывается на обочине и наезжает на каменный надолб сигнального столбика, авария неизбежна. Но если столбик окажется не бетонным, а резиновым, он, упруго изгибаясь, как бы вытолкнет сбившуюся с пути машину обратно на дорогу. Такие столбики установлены на обочине ряда дорог в Грузии. У них есть еще одно немаловажное достоинство - их стоимость невелика.

И все-таки случилась авария, и авария серьезная- столкновение автомобилей. Часто столкновения происходят при небольших скоростях, и задача заключается в том, чтобы предохранить автомобиль от повреждений. Сейчас резиновыми амортизаторами никого не удивишь. И предложенная в свое время потомственным и почетным гражданином города Санкт-Петербурга Р. Петцем конструкция амортизатора на случай нечаянного столкновения поездов в виде огромного надутого резинового шара впереди паровоза (привилегия № 22347) вызывает улыбку. Но не это ли дедушка современного резинового бампера-амортизатора?

В настоящее время машины снабжают и круговыми бамперами из пористой резины, наклеиваемой по периметру кузова автомобиля. Вероятность повреждения кузова при этом значительно снижается. Но если столкновение более серьезное и при этом поврежден бензобак, последствия могут быть самыми трагическими. Но может быть и по-другому: при столкновении бак поврежден, бензин выливается на землю и... не загорается. Именно такие результаты получили шведские инженеры, устроив вблизи Стокгольма испытания бензинового бака безопасной конструкции. Он сделан не из металла, а из специальной двухслойной резины, устойчивой к растворителям. Пространство между слоями под небольшим давлением заполнено жидкостью, которая при соприкосновении с бензином делает его невоспламеняемым.

Создание надежных средств безопасности для автомобилистов - задача, стоящая перед специалистами всех стран. И здесь возможности резины безграничны. Взять хотя бы ремни безопасности. Принято считать, что это изобретение сравнительно недавнего времени. Но это не так. Впервые они были использованы в 1902 г. во время автомобильных гонок в Нью-Йорке. Тогда инженер У. Бейкер, управлявший автомобилем «Торпедо», решил вместе с напарником на всякий случай пристегнуться к сиденьям. И не напрасно. Машина наскочила на торчавший рельс, оторвалась от земли и врезалась в публику. В результате два человека погибли и десятки получили ранения. Экипаж же машины остался невредимым. Тогда газеты писали только о жертвах, но никто и не подумал обратить внимание на новинку, спасшую жизнь гонщикам. И она была надолго забыта. Через десятки лет ремни безопасности опять стали новинкой. Их эффективность общеизвестна, действительно, они снижают риск гибели от тяжелых увечий вдвое, опасность серьезных травм - на 70%, а легких - почти на 40%. И тем не менее они нуждаются в совершенствовании. К сожалению, если ремни не инерционные, а водитель или пассажир поленились плотно их подогнать, при ударе от ремня возможны серьезные травмы. Несколько резиновых шлангов, свернутых в нерабочем положении в спиральные бухты, при подаче воздуха быстро и равномерно заполняют кабину, гораздо быстрее, чем предложенный для этой цели пневмомешок, но относительная скорость «встречи» шлангов с пассажиром небольшая. Шланг не бьет пассажира, не отбрасывает его назад, па спинку сиденья, а мягко опутывает и держит.

Одно из самых распространенных повреждений машины - разбитое ветровое стекло. Французские статистики подсчитали, что ежегодно на дорогах разбивается 600 тыс. ветровых стекол, что влечет за собой много тяжелых аварий. Казалось бы, повреждение несложно устранить, но попробуйте без стекла доехать до гаража, а возить запасное стекло с собой бесполезно-его асе равно не вставишь. И вот в ряде стран в помощь автомобилистам начали выпускать запасные стекла из пластика, вставленные в надувную резиновую рамку. Для установки такого стекла надо накачать рамку, и оно будет прочно держаться.

Даже если в ходе эксплуатации автомобиля не возникает никаких экстремальных ситуаций, вызывающих его повреждения (чего, впрочем, практически не бывает), у водителя всегда существует много ремонтных забот. Взять хотя бы прокладки. Во-первых, их качество во многих случаях оставляет желать лучшего, и они «стремятся» выйти из строя в самый неподходящий момент. Во-вторых, если причина повреждения и не прокладка, а приходится разбирать какой-либо узел, все равно при ремонте каждая из них требует замены. Это дело неблагодарное. Проще и дешевле использовать жидкие мастики на основе некоторых каучуков. Их выдавливают на то место, где была прокладка, а затем свинчивают металлические части. Можно сделать такое соединение прочным и герметичным, стойким к маслам, едким газам, высоким температурам. Затвердевают прокладки в течение 1 мин. Подобные мастики удобны для фиксации втулок, болтов, муфт - они не будут отворачиваться при вибрации.

Большие неприятности водителям доставляет ремонт в дорожных условиях. Рассмотрим самую тривиальную ситуацию - прокол шины. Прежде чем заменить колесо, машину надо поднять домкратом. Существующие конструкции неудобны. Для этих целей сейчас все шире используются домкраты в виде эластичных емкостей из резины, к которым подходит шланг, присоединяемый к выхлопной трубе автомобиля. За 15- 20 с оболочка принимает форму цилиндра и способна поднять машину. Можно менять колесо, взяв «запаску» из багажника. Вроде бы никаких проблем не возникает, только слишком уж много места занимает запасное колесо. Уже давно в ряде стран выпускаются компактные запасные колеса толщиной 30 мм. Стальной баллончик с углекислотой, прикрепленный к диску колеса, в случае необходимости мгновенно надувает камеру. Такое колесо, почти не занимающее места в нерабочем состоянии, дает возможность проехать 600 - 700 км.

Крупные бескамерные шины при повреждении тоже необходимо снимать с автомобиля. Однако может использоваться и другой способ. Отыскав место прокола, шофер рассверливает его электродрелью или прожигает нагретым металлическим прутком, смазывает отверстие клеем и вворачивает резиновую пробку, выполненную в виде болта. Чтобы придать ей твердость, ее предварительно замораживают с помощью кусочка искусственного льда. Потом головку срезают заподлицо с покрышкой. Оттаяв, пробка становится как бы частью шины и служит не меньше основного материала.

Сколько заплаток может быть на камере? Одна, две, десять? Западногерманская фирма продемонстрировала на выставке экспонат - пригодную для эксплуатации камеру с 30 заплатками. Для ее ремонта применили метод, с помощью которого можно починить камеру в 4 раза быстрее и вдвое экономичнее, но самое главное - ремонт можно легко осуществить в дорожных условиях. Для этого не требуются сложное оборудование и источник тепла. Поврежденное место зачищается, смазывается клеем, после его высыхания накладывается заплатка и прижимается рукой. Такую операцию можно проделывать и при тропической жаре, и при арктическом холоде.

При низких температурах, однако, у водителей возникает другая проблема - подогрев горюче-смазочных материалов. Для этого используются различные теплоносители - пар, горячая вода или дымовые газы. Гораздо удобнее воспользоваться гибкими электрическими нагревателями (их производство налажено на одном из Ленинградских заводов). Для изготовления нагревателей используется ткань из теплостойких стеклонитей, в которую заложены нихромовые жилы. Поверхность ленты покрыта герметичной оболочкой из кремнийорганической резины. Она позволяет эксплуатировать нагреватели при относительной влажности окружающей среды до 100%.

Легко представить, какие ударные нагрузки испытывает автомобиль и шумовые нагрузки - окружающие при погрузке камней, щебня, грунта. Но эти неприятности можно устранить, если сделать кузов резиновым. Опыт изготовления таких кузовов имеется во Франции, Швеции и ряде других стран. Необходимо, правда, сделать оговорку: кузов резиновый не целиком. Из вулканизированной резины толщиной 50 мм в центре и 120 мм по краям изготавливается днище кузова. Дно лежит в гамаке из нейлоновых тросов, прикрепленных к бортам, которые выполняются из обычной стали. Такой кузов легче металлического более чем на 1 т. Значит, растет грузоподъемность, уменьшаются расход горючего и износ шин при порожнем пробеге. Имеется еще одно важное преимущество - зимой перевозимый груз не примерзает к днищу и бортам. Это происходит потому, что резиновый кузов благодаря эластичности постоянно трясется на неровностях дороги и перетряхивает груз. В дороге самосвал с резиновым кузовом шумит вдвое меньше.

Если кузов деревянный, его можно снабдить пневматической резиновой оболочкой. Нижняя часть оболочки крепится на стандартной платформе, с которой сняты борта, а верхняя уложена на днище опрокидывающегося кузова. Кузов шарнирно соединяется с основной платформой автомобиля. Надувают оболочку выхлопными газами двигателя (для этого делается специальная заслонка, которая переключает выхлоп газов из глушителя в баллон). Подобная конструкция превращает обычную машину в самосвал.

Наверное, резиновые элементы кузова - это только начало. Уже имеются автомобили, у которых верх кузова представляет собой ряд надувных замкнутых труб, расположенных по всей его ширине. Надувные трубы хорошо сопротивляются поперечному изгибу и не требуют для сохранения формы кузова введения каких-либо дополнительных усиливающих элементов опорного каркаса. Такой автомобиль особенно удобен для города. Он безопаснее, легче, дешевле в ремонте. Может быть, в деле создания автомобилей для города пойти дальше, вспомнив идею создания миниатюрных автомобилей с резиновым двигателем? Такие машины испытывались более 50 лет назад в Америке. Механизм состоял из 16 закрученных резиновых шнуров, натянутых под рамой автомобиля. Концы резиновых лент водителем или пассажиром наматывались на общий блок и закреплялись рычагом. При повороте рычага шнуры начинали раскручиваться, что приводило автомобиль в движение. Машина могла проехать после закрутки резинового двигателя 3 км. Такой двигатель не вызывает загрязнения окружающей среды и экономичен, а сам автомобиль может быть очень легким. Именно о таких легких машинах написал один журнал в Дублине: «Теперь пешеходы могут взять реванш у автомобилистов - хороший пинок ногой, и автомобиль опрокинут». Осталось снабдить автомобиль несколькими вспомогательными колесиками, и можно выехать с переполненной стоянки боком, если вашу машину поджали спереди и сзади другие.