Das allgemeine Erscheinungsbild eines Autorades mit einer zentralen Scheibe und einem mit Luft gefüllten Reifen hat sich vor langer Zeit gebildet und seine Wirksamkeit bestätigt. Es wird jedoch regelmäßig versucht, ein solches Bauwerk radikal umzubauen, um seine technischen oder wirtschaftlichen Eigenschaften zu verbessern. Eine gewisse Popularität genießen in diesem Zusammenhang die sogenannten. Airless-Reifen mit elastischen Elementen und ohne Druckgas..
Lange Geschichte
Die ersten Varianten von Airless-Reifen erschienen fast zu Beginn des letzten Jahrhunderts. Der Grund für die Entstehung solcher Projekte war oft Materialknappheit. Designer versuchten, schwer zugängliches und teures Gummi durch profitableres Holz oder Metall zu ersetzen. Bis heute ist das Mangelproblem gelöst und neue Projekte sind nur mit dem Wunsch verbunden, die Eigenschaften des Chassis zu verbessern.
Frühe Airless-Reifenkonstruktionen boten meistens eine Metallfelge und eine äußere Felge mit Lauffläche, die durch einen Satz Federn verschiedener Formen und Konfigurationen verbunden waren. Zu verschiedenen Zeiten wurden Schrauben- oder Blattfedern verwendet. Solche Konstruktionen lösten im Allgemeinen die gestellten Aufgaben, erwiesen sich jedoch als zu komplex und umständlich in der Bedienung. Infolgedessen gingen sie nicht in eine große Serie und erhielten keine weite Verbreitung.
Relativen Erfolg hatten Airless-Reifen erst mit der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen. Es stellte sich heraus, dass Rover vom Typ des sowjetischen "Lunokhod" oder des amerikanischen LRV mit Rädern ohne Kameras und Luft ausgestattet werden sollten. So erhielt das LRV-Produkt aus dem Apollo-System einen Elastikreifen aus Metallgewebe mit aufgenieteter Lauffläche. Diese Konstruktion war leicht, dämpfte Stöße, erforderte keine Wartung und zeichnete sich durch eine hohe Überlebensfähigkeit aus.
Einige der Designs von Airless-Reifen in verschiedenen Stadien erregten die Aufmerksamkeit des Militärs und erreichten sogar Feldtests. In den letzten Jahren ist das Interesse an solchen Entwicklungen wieder geweckt worden, und dies betrifft nicht nur Projekte für die Armeen. Führende Reifenhersteller betrachten die Airless-Konstruktion als praktikable Alternative zu herkömmlichen Rädern.
Bisher hat jedoch keines der bekannten Modelle die Massenproduktion und den Einsatz im militärischen oder zivilen Bereich erreicht. Die Unterwagenrevolution wird durch objektive Faktoren behindert.
Zeitgenössische Designs
Betrachten Sie einige der modernen Airless-Reifendesigns, die in den letzten Jahrzehnten entwickelt wurden. So war in der Vergangenheit das Airless-Projekt: Resilient NPT von Resilient Technologies weithin bekannt. Es befindet sich seit 2002 in der Entwicklung und wurde Ende des Jahrzehnts getestet. Mit modernen Polymermaterialien, die in der fernen Vergangenheit nicht verfügbar waren, konnten amerikanische Ingenieure ein sehr interessantes Design erstellen.
Airless-Reifen: Resilient NPT ist ein einteiliges Design, das eine Mittelscheibe zur Montage, eine äußere Felge mit Profil und einen speziellen Käfig dazwischen umfasst. Letzteres ist in Form einer Gitterstruktur aus unregelmäßigen Sechsecken und Trapezen ausgeführt. Das Gewicht des Autos verteilt sich zwischen der relativ steifen Felge und dem Kühlergrill. Gleichzeitig ermöglicht die Elastizität der Struktur, Stöße zu dämpfen.
Tests haben gezeigt, dass der Airless: Resilient NPT-Reifen in der Dämpfung mit einem herkömmlichen Luftreifen vergleichbar ist. Es hat keine Pannenangst und kann verwendet werden, wenn 30% der Rahmenelemente beschädigt sind. Es gab auch einen kleinen Massegewinn. Dennoch war das Produkt recht schwierig herzustellen, erforderte spezielle Materialien und hatte eine Reihe weiterer Nachteile. Infolgedessen sind Reifen von Resilient Technologies noch nicht in die Armee eingezogen.
2005 führte Michelin den Konzeptreifen Tweel (Reifen + Rad) ein. Bei dieser Konstruktion sind Mittelscheibe und Außenfelge durch V-förmige „Speichen“verbunden, die sich über die gesamte Reifenbreite erstrecken. Der Entwickler sprach über Gewichtsreduzierung im Vergleich zu herkömmlichen Produkten, mehr Ressourcen usw.
Nach Tests und Entwicklung wurde der Tweel-Reifen entwickelt. Es gibt Modifikationen dieses Produkts für Fahrzeuge verschiedener Klassen. Im Jahr 2012 begann die Lieferung solcher Reifen für Bau- und Landmaschinen. Später erschienen neue Modelle solcher Produkte mit einer anderen Konfiguration der elastischen Elemente.
Bridgestone hat auch eine eigene Version des Airless-Reifens. Sie schlägt vor, die Scheibe und die Felge mit gebogenen "Speichen" zu verbinden, die sich in einem Kreuzmuster befinden. Diese Dämpfung ermöglichte es, die Elastizität unter Beibehaltung anderer Eigenschaften zu erhöhen. Allerdings hatten die fertigen Muster eine begrenzte Tragfähigkeit, was den Anwendungsbereich einschränkte.
Es gibt noch andere Varianten von Airless-Reifen verschiedenster Art, die in die Erprobung oder sogar in die Produktion gekommen sind. Die Suche nach neuen Lösungen geht weiter. Designer probieren verschiedene Materialien, elastische Konfigurationen usw. aus. Allerdings gab es nur begrenzte Erfolge.
Vorteile und Nachteile
Der Airless-Reifen mit integrierten elastischen Elementen hat gegenüber dem herkömmlichen Luftreifen mehrere wichtige Vorteile. Sie sind es, die das bisher zu beobachtende gestiegene Interesse an solchen Konstruktionen bestimmen.
Das Hauptplus ist die erhöhte Überlebensfähigkeit. Ein Airless-Reifen hat keine Luftkammer und ist pannensicher. Sie hat auch keine Angst vor Seitenaufprall. Je nach Architektur bleibt die Leistungsfähigkeit auch bei schweren Schäden an der Tragkonstruktion erhalten. Pumpen und Drucküberwachung entfallen, was die Bedienung vereinfacht. Es besteht die Möglichkeit, auf eine große und relativ schwere Felge zu verzichten. Dadurch wird die Radbaugruppe leichter, was die ungefederte Masse reduziert.
Es gibt jedoch eine Reihe von Problemen, aufgrund derer solche Reifen nicht an Popularität gewinnen. Dies ist zunächst einmal ein erhöhter Materialbedarf. Erfordert Gummi oder Polymer mit ausreichender Elastizität, hoher Steifigkeit und Festigkeit bei verschiedenen Belastungen. Auch an die Aufnahme mechanischer Energie und deren Umwandlung in thermische Energie mit anschließender Ableitung werden hohe Anforderungen gestellt.
All dies verkompliziert und erhöht die Herstellungskosten. Außerdem haben die meisten Reifen eine Geschwindigkeitsbegrenzung – in der Regel nicht mehr als 70-80 km/h. Eine weitere Beschleunigung erhöht die mechanische Belastung und führt auch zu einer unzulässigen Überhitzung.
Im Gegensatz zu Luftreifen haben Airless-Reifen eine konstante Steifigkeit, und Sie müssen die Räder wechseln, um sie zu wechseln. Gleichzeitig kann das Eindringen von Schmutz in die Struktur durch die offenen Seitenwände die Steifigkeit und andere Eigenschaften negativ beeinflussen. Unter diesen Gesichtspunkten sind pneumatische Strukturen viel rentabler.
Daher werden Airless-Reifen vor allem im Bereich leichter Fahrzeuge mit begrenzten Geschwindigkeiten und Belastungen noch immer eingesetzt. Sie werden auf Golfwagen, einige Buggys, kompakte Baumaschinen usw. Auch die Produktion von Reifen für Fahrräder, Roller und andere leichte Produkte hat sich etabliert. Die Bereitstellung größerer Stichproben ist noch fraglich.
Eine vielversprechende Kuriosität
Die spezifische Kombination von technischen, betrieblichen und wirtschaftlichen Eigenschaften sowie eine Reihe erheblicher Einschränkungen erlauben es Airless-Reifen noch nicht, einen breiten Markt zu erschließen und ernsthaft mit traditionellen Designs zu konkurrieren. Dadurch verändert sich der Reifenmarkt nicht – obwohl verschiedene Firmen regelmäßig verschiedene „vielversprechende“Produkte präsentieren.
Dabei ist jedoch zu beachten, dass einzelne Produkte des ursprünglichen Designs dennoch auf den Markt kamen und sogar ihre Kunden fanden. Der Erfolg wird in mehreren eher engen Nischen beobachtet, während sich die Eroberung der Hauptsektoren des Marktes als unmöglich erweist. Es gibt keine objektiven Voraussetzungen, um diese Situation zu ändern.
So behalten verschiedene Optionen für Airless-Reifen mit integrierten elastischen Elementen im Allgemeinen den Status einer kuriosen Lösung eines wichtigen technischen Problems – ohne besondere Perspektiven im Kontext der realen Anwendung.
Andererseits können solche Projekte positive Ergebnisse haben, die nicht in direktem Zusammenhang mit der Verwendung von Fertigprodukten stehen. Anerkannte Branchenführer mit einer guten wissenschaftlichen und technischen Basis beschäftigen sich mittlerweile mit der Entwicklung solcher Reifen. Im Zuge der Entwicklung von Airless-Reifen können neue Materialien, Technologien und Designs entstehen. Und sie können bei der Entwicklung und Verbesserung traditioneller Reifen mit echten praktischen und kommerziellen Perspektiven Anwendung finden.
