Оригинал тут Сага о шипах 15.08.2006 По материалам сайта http://asjornal.ru/ Изобретение История утверждает, что колесный шип появился едва ли не одновременно с самим колесом. В стародавние времена обод деревянных колес было принято обивать полосками кожи или железными обручами — так дольше сохранялась основа. Обновлять эту конструкцию приходилось довольно часто, а для межсезонья особо смекалистые кузнецы готовили специальные полосы, в отверстия которых вставлялись короткие кованые гвозди, призванные обеспечить надежный контакт с обледенелым покрытием. Такое, прямо скажем, недешевое по тем временам изобретение позволяло экипажу какого-нибудь состоятельного вельможи обеспечить надежность передвижения по зимним дорогам с подобающей его рангу скоростью. Назначение корпуса — удержать шип в теле протектора в течение всего срока службы шины. А твердосплавная вставка (штифт) должна вгрызаться в поверхность дороги, увеличивая коэффициент сцепления на скользком покрытии. Первые образцы автомобильных шипов появились в начале ХХ века. Шины тогда делали либо из кожи, либо из цельнолитой резины, и главное назначение шипа было не только в том, чтобы обеспечить хорошее сцепление с дорогой, но чтобы повысить износостойкость покрышек. В отдельных случаях они являли собой нечто вроде протектора (не стоит забывать, что тогдашние автомобильные колеса имели гораздо больше общего с колесами от телег, нежели с современными конструкциями). Только на таких шинах можно было позволить себе заложить крутой вираж на скорости 30 км/ч. С появлением пневматических покрышек о шипах надолго позабыли. Сцепные свойства теперь создавались за счет особого отношения конструкторов к созданию рисунка протектора, обеспечения износостойкости резины. И хотя потребность в шипах осталась, технология тех времен не позволяла создать надежную и долговечную конструкцию. Впрочем, в головы инженеров приходили разные идеи. Самая обычная по тем временам конструкция — в покрышке делали сквозные отверстия, в которые изнутри вставляли болт с плоской шляпкой, а на его резьбу с наружной стороны нанизывали гайку. Естественно, долго такие шины не ходили. Их хватало от силы на сотню-другую километров. На обычный автомобиль не поставишь, а на спортивный — есть смысл. Для изготовления вставок используется карбид вольфрама (WC) с примесью карбидов титана и ниобия (TiC, NbC) и редкоземельных добавок. Каждый производитель шипов имеет свою строго засекреченную формулу твердого сплава. Известно также, что некоторые шипы имеют поверхностную твердость выше, чем шестерни в коробке переключения передач. Такая прочность нужна для того, чтобы обеспечить износостойкость шипа на асфальте. Все-таки у жителей городов основная доля пробега даже в снежную зиму приходится на сухое асфальтовое покрытие. Шип традиционной конструкции появился только в конце 50-х годов. Он представлял собой стальную заклепку, в корпус которой запрессовывалась твердосплавная вставка. На эти годы приходится шквальный спрос на шипованные шины и главным образом в странах Скандинавии и Германии. Из сугубо спортивной принадлежности они превратились в повседневную вещь. Оценив неоспоримые достоинства шипованных шин в зимних условиях (безопасность, прежде всего), ими стали оснащать не только легковые автомобили, но и автобусы, грузовики. Последствия Такое массовое увлечение пагубно отразилось на состоянии европейских дорог. За один сезон асфальтовое покрытие на загородных трассах оказывалось настолько «изгрызенным» шипами, что власти многих стран были вынуждены пойти на кардинальные меры и либо запретить использование шипованных шин (так поступили, к примеру, в Германии, Чехии, Польше), либо ввести скоростные ограничения и особые правила пользования (в Швейцарии, к примеру, нельзя передвигаться на шипованных шинах по автобанам, а на обычных шоссе — не быстрее 80 км/ч). И только в странах Скандинавии и в Великобритании к шипам относятся лояльно, и даже скоростные ограничения носят общий для всех характер. Каждый автопутешественник обязан знать — существует ли разрешение на пользование шипами в той стране, которую он собирается посетить. Незнающих могут ожидать неприятности на таможне. С подобной ситуацией однажды столкнулись наши коллеги из газеты «Авторевю» — из Швеции они отправились в Германию, где шипы запрещены. Немецкие таможенники предложили два варианта — либо купить в магазине «нормальные» шины, либо просто выковырять шипы отверткой и отправляться дальше по своим делам. Так как тратить лишние деньги было ни к чему, пришлось последовать второму совету. Однако и здесь все не так просто. Это только в России не существует вообще никаких ограничений — при желании можно превратить покрышку в настоящего «ежа». В Финляндии, к примеру, на 13-дюймовой шине должно быть не более 90 шипов, каждый из которых должен давить на дорогу с усилием не более 120 Н. Эти требования выполняются производителями шипов и шин во многом благодаря законодательству. И вообще, Финляндия в этом плане — образцово-показательное государство. Если в других странах (скажем, в той же Германии, где снег на трассах — довольно редкое явление) пошли на обычные запретительные меры, то в Финляндии с ее относительно холодным климатом такой подход был бы нелогичным. Сделали проще — заставили производителей снизить массу шипа и его размеры. В результате за сорок лет износ дорожного покрытия уменьшился в несколько раз. Для чего Все специалисты сходятся в одном. Достоинства шипованных шин в полной мере отражаются на дорожных участках, где укатанный снег превращается в отполированное колесами покрытие. При подъезде к перекрестку, который превратился в «каток», шипы окажутся просто незаменимыми. Вгрызаясь в обледенелое покрытие, они позволяют значительно сократить тормозной путь. Особенно нужны шипованные шины в начале зимы и с первой оттепелью, когда наблюдаются сильные перепады ночных и дневных температур. Поначалу корпуса шипов были стальными и не могли похвастать выдающимися характеристиками. Стандартный шип 60-х годов имел диаметр 9 мм, высоту 14 мм и вес 3 г. При этом, согласно данным официальных исследований, износ дорожного покрытия от применения таких шипов на одном автомобиле составлял примерно 150 граммов на один километр! Как только была развернута борьба за сохранение дорожного покрытия, и масса шипов была ограничена, стали появляться более совершенные конструкции. В сравнении со своим прообразом, шип 90-х обладал гораздо более приемлемыми параметрами (диаметр/высота/масса: 8/11/1,1) и его воздействие на дорогу считалось гораздо более щадящим. В последнее время от применения стали отказались в пользу алюминиевых сплавов, что позволило еще снизить массу шипа, сохранив при этом прочность корпуса на прежнем уровне. Неэффективными оказались металлопластиковые шипы, хотя в 70-80-е годы на них возлагали большие надежды. Еще бы — вес шипа не превышает 0,7 грамма, обеспечена достаточная механическая прочность. Казалось, что сделан новый технологический прорыв. Однако реальные испытания показали, что в особо жестких условиях (резкие перепады температур, высокие скоростные нагрузки) пластиковый шип изнашивается преждевременно. А все потому, что пластик и металл имеют разные коэффициенты теплового расширения. Возможно, что последнее слово останется за металлокерамикой, однако на сегодняшний день наиболее совершенной конструкцией является шип из легированного алюминия. Он достаточно легок (примерно 0,9 грамма), имеет высокую прочность и антикоррозионную стойкость. Традиционно считается, что самый сложный температурный режим для шипованных шин — околонулевая температура от -4°С до 0°С. В такую погоду шипованные шины перестают «цепляться» за снежно-ледяную кашу, от этого снижаются их сцепные свойства. Однако реальные условия всегда разные. Скажем, в сильный ветер, даже при -2°С ледовая корка не проявит склонности к значительному размягчению. А в более теплую погоду, когда под колесами действительно настоящая каша, даже обычная зимняя шина вряд ли окажется эффективнее из-за того, что мягкая масса «забивает» протектор. И все же, согласно многочисленным испытаниям, при температуре близкой к нулю тормозные свойства шин с шипами на скользком покрытии почти в два раза (!) выше, чем у нешипованных аналогов, а их максимальная эффективность обнаруживается как раз при температуре около -4°С. Именно при этой температуре проявляется вся коварная сущность гололеда. На укатанном покрытии под шинами (их температура всегда выше температуры окружающей среды) образуется тонкая водяная пленка, выступающая в роли смазки. Сцепные свойства в таких условиях крайне низки, и даже высококачественные шины с зимним рисунком протектора, но не имеющие шипов, не смогут обеспечить надежный контакт с дорогой. Только шип, который способен «вцепиться» в лед, может предотвратить неконтролируемое движение автомобиля. На обычном укатанном снегу, который еще не успел покрыться ледовой коркой, выигрыш между шипованными и нешипованными шинами уже не столь значителен — речь идет о нескольких процентах сокращения тормозного пути. Однако и один метр может оказаться спасительным, когда речь идет о жизни людей. Обратная сторона шипа Эффективность шипованных покрышек на сухом асфальтовом покрытии по сравнению с аналогичными нешипованными шинами снижается на 5-10%, а это довольно значительная разница. А все потому, что за счет применения шипов площадь контакта протектора с дорогой снижается, да и коэффициент трения у пары асфальт-металл гораздо ниже, чем у пары асфальт-резина. При резком торможении, при заблокированных колесах это коварство может сказаться со всей своей неотвратимостью — даже на сухом асфальте автомобиль прокатится «лишние» метры. Гораздо более опасны шипы в тех ситуациях, когда приходится двигаться вдоль трамвайных путей, находящихся на одном уровне с проезжей частью. И понятно почему — при контакте двух металлических поверхностей коэффициент трения вообще незначителен (это у трамвая, с его огромным весом, обеспечивается надежное сцепление с полотном). Особенно рискуют те водители, которые любят двигаться по рельсам — вроде так мягче. При торможении автомобиль может снести в сторону, или он вяло отреагирует на нажатие педали тормоза, в результате чего дело может окончиться столкновением. Шипованные шины требуют особого отношения. Протектор зимних шин сам по себе гораздо мягче, чем протектор летних, и весьма негативно реагирует на любую попытку торможения «на юз» — от этого он быстро покрывается пятнами неравномерного износа. Особенно неприятно торможение с заблокированными колесами на сухом асфальте для шипованных шин — мало того, что протектор изнашивается, так еще и шипы вылетают из своих гнезд, вырывая клочки протектора. Применение шипов увеличивает массу колес. Учитывая, что в покрышку «впивается» в зависимости от размерности порядка 90-140 шипов, ее масса возрастает примерно на столько же граммов (средний вес современного шипа 1,1 грамма). А это — повышение расхода топлива, изменение балансировки шины, особенно если часть шипов в процессе эксплуатации повылетает. Каждому свое Из предыдущих двух глав следует сделать главный вывод — шипы, безусловно, полезны в тех условиях, когда приходится главным образом двигаться по заснеженным и обледенелым дорогам — в особенности на загородных трассах с малой интенсивностью движения и в сельской местности. В тех условиях, когда сплошной лед на дорогах и сильный снежный накат — большая редкость, а дорожные службы работают, как часы, постоянная эксплуатация шипованных шин практически лишена смысла. Мы уже говорили о том, что «асфальтовая» жизнь может значительно сократить срок службы шипов. Однако идеальных ситуаций не бывает. Все равно и в городах снег тоже выпадает, и дорожные службы работают не самым лучшим образом. Накат — довольно частое явление на перекрестках, особенно там, где движение интенсивное, а дорогу вовремя не подсыпали. Но самое интересное в том, что шипы могут оказаться более полезными спокойному водителю, нежели человеку, исповедующему агрессивный стиль вождения. Связано это с тем известным фактом, что шипы «стесняют движение». Во-первых, шипованные шины гораздо шумнее обычных, во-вторых, владелец таких покрышек просто обязан соблюдать скоростные ограничения, иначе через тысячу километров о том, что на протекторе когда-то имелись шипы, будут напоминать только пустые отверстия с рваными краями. Агрессивно настроенного водителя шипы могут и подвести — слишком понадеявшись на них и не рассчитав правильно скорость, можно «конкретно попасться», ведь применение шипов — не панацея. А обычные зимние шины заставят водителя быть более разумным. В целом же отметим, что от применения шипов гораздо больше пользы, чем отрицательных моментов. Если не забывать о последних, эксплуатация шипованных шин позволит избавиться от многих зимних проблем. Установка шипов В последнее время во многих магазинах практикуют кустарную установку шипов. К примеру, большинство отечественных производителей шин сами свои покрышки не шипуют. Чаще всего ограничиваются технологическими отверстиями — подготавливают шину к последующей ошиповке. Такие шины должны иметь надпись «STUDDABLE» на боковине, то есть они допускают установку шипов. Если такой надписи нет, значит, шины не предназначены для эксплуатации в ошипованном варианте. А все потому, что использование шипов предполагает наличие конструктивных особенностей. Однако на нашем рынке подобные казусы случаются. Специалисты утверждают, что идеальная технология шипования — установка шипа в еще теплую шину. Именно поэтому предпочтение следует отдавать покрышкам, ошипованным на заводе. Увы, только покупая зарубежные образцы, можно быть уверенным в том, что они ошипованы действительно на заводе. В иркутских фирмах (как, скорее всего, и по всей России) широко практикуется самостоятельная ошиповка. Приобрести пневмопистолет, а также комплект шипов сомнительного качества — не проблема. За каких-то полчаса нешипованная покрышка станет шипованной, при этом будет стоить на несколько сот рублей дороже. Учитывая национальные особенности, позволим дать совет тем, кто собирается купить шипованные шины. В идеальном случае шина после установки шипов должна пролежать при комнатной температуре 20-30 дней (особенно если это многофланцевые шипы) для того, чтобы резина «затекла» в углубления между «плечами» фланцев. Таким образом можно приблизить качество к заводским стандартам (установка в теплую шину). Кроме того, шипованная шина требует обкатки — первые 500-1000 км следует проехать в спокойном режиме, без резких ускорений и торможений, на скорости до 70 км/час. При этом нежелательно в процессе обкатки проезжать более 100-150 километров в день. Следует давать шинам периодический «отдых». За ночь в резине исчезнут статические нагрузки, шип более плотно встанет на место и прослужит дольше. У шипованной шины нельзя изменять направление вращения, так как протектор и шип «привыкают» к определенным условиям. Не стоит об этом забывать, когда шины отправляются в гараж на летнее хранение — мелом на боковине следует поставить стрелку, указывающую направление вращения колеса. При эксплуатации шипованных шин важно постоянно контролировать их давление. Постоянные поездки на подспущенных шинах приведут к преждевременному износу шипов или к их выпадению. К потере шипов может привести торможение при наезде на края выбоин и другие препятствия. Если не соблюдать эти правила, есть риск не сохранить до весны и половины установленных шипов, а то и вовсе выбросить деньги на ветер — к окончанию сезона шина станет «голой». Считается, что западные производители весьма ревностно относятся к этому ответственному процессу. Действительно, в большинстве своем они занимаются ошиповкой самостоятельно или доверяют это дело сторонним фирмам, но под своим контролем. При этом каждая конкретная шина делается под «свой» шип. Однако где гарантии, что купленная зарубежная шина ошипована именно «там», а не в российской мастерской. Тем более, что местным «шиповальщикам» никакие сложности неведомы. Они могут поставить шипы даже в такую шину, которая для этого вовсе не предназначена. Высверлят отверстия, «вгонят» шип — пожалуйста. Хоть на летнюю резину или «всесезонку». К слову, заметим, что в продаже часто можно встретить шины с достаточно скверно установленными шипами — с перекосом, с неправильным расположением на «пятаке» протектора. Принимая во внимание все эти подводные камни, отметим, что, скорее всего, нет никакой разницы — покупать уже ошипованную шину или шиповать ее после покупки. Просто последний вариант потребует лишнего времени на ожидание. Не стоит шиповать шины бывшие в употреблении — если остаточная высота протектора мала, то шип не будет надежно держаться, а если его установить на ту глубину, которая положена, сократится срок службы шины. Отличить некачественную ошиповку можно, обратив внимание на выступание шипа, оптимальное значение которого для легковых шин составляет 1-1,2 мм. Если шипы выступают неравномерно (один выше, другой ниже), установлены с наклоном, повреждена резина вокруг шипов, лучше воздержаться от покупки такой шины. Лучшее — враг хорошего Как показывает практика, эффективность шипов зависит не от их количества, а от расположения на протекторе и главным образом от количества дорожек ошиповки. Сложные схемы, когда на протекторе можно расположить до восьми дорожек с шипами, способны значительно улучшить характеристики шипованных шин. В среднем на пятно контакта приходится восемь шипов. Результаты экспериментов показывают, что эффективность работы каждого шипа снижается на четверть, если они расположены друг за другом. Это объяснимо, ведь шип неизбежно собирает возле себя ледяную пыль, которая способна «забить» пространство возле другого шипа. Тот в свою очередь «мешает» третьему и так далее.
