На коготках: Гума

У зимових шипованих шин багато мінусів. Вони руйнують дорожнє покриття. Вони галасливі. Вони не дуже гарні на сухому і мокрому асфальті. Але нічого кращого за гарну «шипшину» для руху по гладкому, як дзеркало, льоду людство поки не придумало.

Взагалі кажучи, шипи з'явилися набагато раніше автомобілів. Ще на початку XIX століття, коли основним колісним транспортом були вози на кінній тязі, ковалі додумалися до способу поліпшити їх прохідність по обмерзлих дорогах: у шкіряні накладки коліс вони вбивали звичайні цвяхи. З появою пневматичних шин цей спосіб канув у Лету, проте проблема зчеплення коліс із зимовою дорогою для автомобілів стала ще більш актуальною, і шипи знову зайняли свої місця на колесах. Хоча, звичайно, за минулий час вони змінилися досить значно.

Від гвоздиків до якорів

Конструкція шипів починалася з простих «гвоздиків» з капелюшком-фланцем, який утримував шип у шині. Правда, не завжди досить міцно - в процесі експлуатації шипи мали тенденцію вилітати (до половини за сезон). Оскільки це безпосередньо позначалося на експлуатаційних якостях зимових шин, розробники стали шукати способи збільшити міцність кріплення. Так з'явилися багатофланцеві шипи - твердосплавні стриженьки в корпусі з м'якої сталі або алюмінієвого сплаву, міцно сидять у протекторі шини. Така технологія в даний час дозволила довести втрату шипів до цілком прийнятних значень. Щоб ще більше зменшити це значення, виробники винаходять різні способи кріплення - від розвинених фланців складної форми, як в шині Nokian Hakkapeliitta7, де він восьмикутний, до якірної посадки шипів, де вони утримуються на місці більш щільним і жорстким нижнім шаром протектора, як в Goodyear UltraGrip Ice Arctic.

Квадратура кола

Форма шипів теж з часом зазнала досить значної еволюції. Пару десятків років тому ніхто не міг собі навіть уявити, що твердосплавна частина шипа може бути якоюсь іншою, крім як круглою в перерізі. Такі шипи, зрозуміло, дешеві і технологічні, проте виробники звернули увагу, що напрямок навантажень, яким піддається вставка в різних режимах водіння, досить сильно варіюється. Це навело інженерів на думку, що набагато правильніше робити таку вставку в перерізі не круглої, а багатокутної форми. Та ж Nokian в четвертому поколінні своїх знаменитих шин Hakkapeliitta4 перейшла від круглої вставки до квадратної, а ще через одне покоління - в Hakkapeliitta7 - замість квадратів з'явилися витягнуті поперек напрямку ходу шестикутники. Шипи в шинах ContiIceContact мають Х-подібний переріз («Діамант плюс»), а в Goodyear UltraGrip Ice Arctic - форму кругового сегмента. Такий підхід дозволяє серйозно поліпшити ряд характеристик - час розгону на льоду і гальмівний шлях скорочуються досить значно - на 10% або навіть більше.

Тихіше, будь ласка!

Один з головних недоліків, властивих шипованим шинам, - генерований ними низькочастотний шум і «цокання». Пневматична шина, заповнена повітрям, - хороший акустичний резонатор, що підсилює коливання шипів, що виникають при їх контакті з твердим дорожнім покриттям. До того ж зимові шини зазвичай мають більш розвинений протектор з великою кількістю блоків і ламелей, що також призводить до більшого рівня шуму.

Для зменшення цього ефекту існує кілька хитрощів. Зараз практично всі виробники роблять блоки протектора різної форми, канавки прорізають під різними кутами, щоб уникнути посилення шуму в результаті акустичного резонансу. Крім цього, шипи намагаються розподіляти по поверхні шини таким чином, щоб вони не «ступали слід у слід»: це зменшує резонанс і до того ж збільшує зчепні властивості, оскільки при обертанні шини шипи чіпляються за чистий, ще не розкришений лід. Кардинальніше всіх вчинили інженери Nokian, які вирішили боротися з першопричиною шумів, оснастивши кожен шип амортизуючою підставою Eco Stud, яке демпфує вібрації, а заодно і забезпечує правильний тиск шипа на поверхню. А поруч з шипом розташовані повітряні амортизатори - три відкриті зовні порожнини. Коли шашка протектора стосується дороги, отвори закриваються, і повітряна камера стає упругою, утворюючи надійну опору для шипа. Ділянка протектора з повітряними амортизаторами відривається від землі раніше шипа. Отвори відкриваються, повітря отримує можливість вільно виходити з камер, і протектор стає м'яким. Зіскакуючи з дороги, шип вдаряється в м'яку область, і енергія стиснутої гуми розсіюється повітряним амортизатором, замість того щоб передатися на резонуючі борти.

Не в кількості щастя

Другий основний недолік шипованих шин полягає в тому, що вони руйнують не тільки лід, але і дорожнє покриття. Саме з цієї причини в багатьох європейських країнах, таких як, наприклад, Німеччина, шиповані шини просто заборонені. І навіть у Скандинавії, де покупці взимку воліють їздити саме на шипованих шинах, задумалися про цю проблему. Зокрема, з 2013 року у Фінляндії та Швеції вводяться нові екологічні стандарти, які обмежують кількість шипів до 50 одиниць на метр окружності (TSFS2009:90). Втім, це абсолютно не означає, що експлуатаційні властивості шин від цього стануть гіршими, - просто інженерам доведеться придумати щось нове.