Радикальное средство против скольжения

Сейчас, когда стукнули первые заморозки, всех, конечно же, интересует вопрос сезонной смены "обувки". Этот материал мы подготовили для тех, кто подумывает о приобретении шипованных шин. Но главными героями будут не сами покрышки, а шипы противоскольжения. Как они устроены? Из чего сделаны? Как лучше ездить — с шипами или без?

ИСТОРИЯ

Металлические шипы на автомобильных покрышках появились уже в начале ХХ века. Тогда их устанавливали не только для лучшего сцепления с дорогой, но и для увеличения износостойкости шин, которые в те времена были из кожи или из цельнолитой резины. Позже, после изобретения пневматических шин, интерес к шипам ослабел. Их массовому применению мешали несовершенство конструкции и низкая износостойкость стальных штифтов. Однако в 30-е годы шины спортивных автомобилей часто оснащались шипами. Как правило, для их установки в покрышках делали сквозные отверстия — изнутри вставляли стальной болт-грибок, а снаружи его фиксировали обычной гайкой. Представляете, сколько весили такие шины!
Лишь в конце 50-х годов в Скандинавии появились шипы традиционной для сегодняшних дней конструкции. За основу была взята обычная стальная заклепка, в тело которой запрессовывалась твердосплавная вставка. В таком виде шип монтировался в протектор шины.
Неоспоримые преимущества шипованных шин в зимних условиях быстро оценили водители не только скандинавских, но и других европейских стран. В погоне за безопасностью в шипованные шины переобувались не только легковые автомобили, но и грузовики, автобусы, тяжелая строительная техника. И тут тревогу забили дорожники — с появлением шипованных шин у них прибавилось работы! По окончании зимнего сезона на асфальте оставались колеи — шипованное колесо работало как фреза. Особенно пагубным оказалось воздействие шипованных шин на немецкие автобаны, большую часть зимы очищенные от снега и льда. Неудивительно, что первыми восстали против шипов именно немцы — с 1975 года использование шипованных шин на территории ФРГ запрещено. Их примеру вскоре последовали многие европейские страны — там либо полностью запретили использовать шипованные шины, либо ввели ряд ограничений (см. таблицу).
Сейчас в Европе не так много стран, где можно использовать шипы противоскольжения. Соответственно, немного и фирм, занимающихся их производством. Самые крупные из них — Tikka-Nastat OY (Финляндия), Scason OY (Финляндия), Ugigrip (Франция). Кстати, их продукция есть и на нашем рынке.

КОНСТРУКЦИЯ

Как и сорок лет назад, шипы противоскольжения сегодня состоят из двух деталей: корпуса и твердосплавной вставки.
	Отверстие под шип в протекторе шины Nokian Hakkapeliitta 1 (слева) и сам шип Kometa Marathon, опирающийся на подушечку из мягкой резины (справа)

Задача корпуса — удержать шип в теле протектора в течение всего срока службы шины. А штифт должен вгрызаться в дорожную поверхность, увеличивая коэффициент сцепления на скользком покрытии.

Для изготовления вставок используется карбид вольфрама (WC) с примесью карбидов титана и ниобия (TiC, NbC) и еще ряда соединений. Каких — не сообщается: у каждого производителя, конечно, есть свой, фирменный, рецепт твердого сплава. Но известно, что такие редкоземельные добавки позволяют достичь твердости 1500 единиц по Виккерсу (для сравнения скажем, что шестерни в коробке переключения передач автомобиля имеют в три раза меньшую поверхностную твердость!).

Варианты установки шипов

Понятно, что для работы на льду или снегу такая прочность не нужна, но зато на асфальте твердосплавная вставка изнашивается с той же интенсивностью, что и протектор шины. Естественно, с учетом разницы площадей контакта.
Основной объект усовершенствования — корпус шипа, а точнее, его форма и материал. Поначалу корпуса шипов были стальными. Но как только развернулась борьба за сохранение дорожного покрытия и масса шипов была ограничена, появились модели с пластмассовыми корпусами. Примером могут служить шипы немецкой фирмы Sitek, украшающие протектор известных шин Gislaved Nord Frost II. Масса пластикового шипа в сборе со вставкой составляет всего 0,7 грамма, меж тем как самые легкие стальные шипы весят 1,1 грамма. К сожалению, пластмасса иногда не выдерживает нагрузок в сочетании с низкой температурой, и шипы вываливаются из тела протектора.
В последнее время практически у всех фирм-производителей шипов появились модели с алюминиевыми корпусами. Легированный алюминий по прочности приближается к стали, а по весу — к пластмассе. Например, шип Kometa Marathon финской фирмы Tikka-Nastat OY весит 0,9 грамма. И к тому же покрыт тефлоном — чтобы облегчить монтаж в посадочное отверстие и увеличить коррозионную стойкость.
Кстати, коррозия — это тот бич, который заставляет усложнять форму корпуса. У основания традиционного шипа имеется всего один фланец, и в зазор между корпусом и резиной постепенно проникают соль, песок и вода — начинается пагубный процесс коррозии. Чтобы поставить преграду на пути агрессивной среды, на корпусе шипов делают по два, а то и по три фланца. К тому же многофланцевые шипы прочнее держатся на своих местах. Но у них есть свой недостаток — они сложнее в изготовлении и, соответственно, дороже.

Ugigrip PL8-17N (Франция)

Sitek 11x8.2 (Германия)

Ugigrip 15-23-3 (Франция)

Scason MR-11 (Финляндия)

Ugigrip 8-11-1 (Франция)

Turvanasta 8-11/3 (Финляндия)

Как отличить друг от друга пластиковый и стальной шип, однофланцевый и трехфланцевый, если известны лишь их "имена"? Пока единой системы маркировки для этих изделий нет, а потому каждая фирма вольна окрестить свои шипы по-своему. Как правило, в цифровом обозначении модели зашифрованы диаметр основания, общая высота шипа (включая твердосплавную вставку) и количество фланцев. Например, шип U8-11-2 французской фирмы Ugigrip имеет основание диаметром 8 мм, высоту 11 мм и двухфланцевый корпус.

Как показывает практика, хороший шип не может улучшить характеристики заурядной зимней шины, и наоборот. Это раньше достаточно было прийти в мелкую мастерскую, где в шине без всякого специального оборудования насверлят отверстий и насажают туда любых шипов. А сейчас все лидеры в производстве зимних шин если и доверяют ошиповку сторонним фирмам, то строго держат процесс под своим контролем. И разрабатываются современные зимние покрышки под конкретный тип шипов. Так, шины Nokian Hakkapeliitta 1, дебютировавшие на рынке два года назад (см. АР № 3, 1996), имеют ряд конструктивных решений, призванных улучшить работу шины именно со "своими" шипами. Протектор состоит из двух слоев резины: поверхностный, более мягкий, отвечает за сцепные свойства с дорогой, а внутренний твердый слой плотно удерживает шипы, вставленные в отверстия специального профиля — в виде перевернутой буквы Т.

Сцепные свойства шин разных типов на льду Условные обозначения: 1 - торможение с заблокированными колесами 2 - максимально эффективное торможение 3 - летние шины, бывшие в эксплуатации 4 - новые летние шины 5 - зимние нешипованные шины 6 - зимние шипованные шины

Кроме того, под каждым шипом предусмотрена специальная подушечка из мягкой резины — чтобы при движении по твердой поверхности шип утапливался внутрь шины, меньше царапая дорогу и увеличивая комфорт при езде.