Когда зимой под колеса на дороге попадает гладкий, как Днепр при тихой погоде, и скользкий, как продажный политик, лед, от аварии автомобиль могут удержать только эти маленькие металлические детальки.
В романе американского фантаста Вернора Винджа «Пламя над бездной» люди попадают на планету, населенную расой собакоподобных разумных существ. Один из героев книги, испытав страх перед накладными шипами на когтях солдат, дает расе очень меткое прозвище, символизирующее их власть над окружающей природой: «Стальные когти». Вряд ли можно найти образное название, которое лучше отражало бы главную функцию шипов - очень важной детали шипованных зимних шин.
Шиповки и липучки
Сложно точно установить, когда и кто впервые додумался оснастить шины автомобилей шипами, но появились они еще в конце XIX века. Первые шипы были самоделками, изготовленными из подручных материалов - гвоздей или саморезов, но в середине XX столетия в странах, где зимой землю укрывает толстый слой снега и льда, обратили внимание на отличные сцепные свойства шипованных шин. С тех пор именно такие шины стали в скандинавских странах своеобразным зимним стандартом, и лишь в последнее время их на рынке теснят фрикционные («липучки»).
И у «липучек», и у «шиповки» есть свои сильные и слабые стороны, определяющие выбор того или иного типа шин. «Липучки» имеют преимущество при температуре выше нуля, на сухом и мокром асфальте, а также значительно бережнее относятся к дорожному покрытию, что обусловливает их популярность в крупных городах, где дороги регулярно чистят от снега и обрабатывают противогололедными реагентами. Лучше они и тогда, когда столбик термометра опускается ниже минус 20 по Цельсию - лед становится слишком твердым, и шипы уже не могут за него зацепиться. На снегу оба типа работают примерно одинаково хорошо, а вот на гладком льду при умеренном морозе шипованные шины получают очень серьезное преимущество: благодаря шипам, внедряющимся в лед, они имеют гораздо лучшие сцепные свойства.
Клубок противоречий
Основная проблема состоит в том, что шипы должны сочетать ряд весьма противоречивых свойств: не должны изнашиваться быстро, иначе шина потеряет свои «ледовые» качества, и не должны изнашиваться слишком медленно, потому что протектор шины тоже стирается. Если шип будет мало выступать над протектором, он не сможет прокалывать лед. Если же будет выступать из протектора слишком сильно, увеличится вероятность его выпадения. Кроме того, такой шип сильно разрушает дорожное покрытие, поэтому сейчас введены законодательные ограничения по высоте выступающего шипа (для новых шин - 1,2, для изношенных - 2 мм).
Теория эволюции
Чтобы шип удовлетворял всем этим противоречивым требованиям, он должен иметь составную конструкцию: тело (корпус) и пин (твердая износостойкая вставка). Корпуса бывают однофланцевые, похожие по форме на гвоздь, и двухфланцевые (или многофланцевые, но это экзотический вариант). Двухфланцевые гораздо лучше удерживаются в шине и меньше выпадают в процессе эксплуатации. Кроме того, верхний фланец предотвращает попадание воды и грязи в гнездо шипа, что также способствует прочности и долгой службе.
Круглые в сечении шипы дешевле и проще вставлять в шины (на заводе), но сегодня производители предпочитают делать шипы направленными: вставка у них не круглая, а имеет сложную форму. В зависимости от ширины и формы вставки (она бывает квадратной, прямоугольной, ромбовидной, овальной, трапециевидной и др.) можно оптимизировать те или иные характеристики шины на льду - торможение, управляемость, разгон. Если вставка асимметрична, нужно правильно ориентировать ее относительно направления вращения шины при установке шипа, а также предотвратить дальнейшее вращение шипа в посадочном гнезде, так что у таких шипов фланец тоже не круглый.
Двадцать лет назад корпус шипа делали стальным, но сейчас такие шипы можно увидеть только на грузовиках и автобусах. Для шин легковых автомобилей используют более легкие алюминиевые корпуса шипов, в которые запрессовывают изготовленную методом спекания из порошка вставку из карбида вольфрама. Были попытки делать корпуса шипов из пластика, но по разным причинам (в основном из-за малой прочности) от них отказались.
Новый регламент на шипованные шины, вступивший в силу в Скандинавии в прошлом году, ограничивает количество шипов 50 штуками на погонный метр окружности шины. Но в законе есть лазейка: количество шипов может быть больше, если производитель продемонстрирует, что воздействие такой шины на дорожное покрытие ниже определенного уровня. Лазейкой уже воспользовались два крупных производителя - Nokian и Continental. Ограничена и масса одного шипа - 1,1 г, так что шипы стали меньше и легче. Но на цепкость новых шин, разработанных с учетом этих требований, как показали практические тесты, это почти не повлияло. Ведь шипы - это лишь один, хотя и довольно важный, элемент конструкции шины. Они не работают отдельно от шины, а только вместе со всеми ее элементами. И конечно, вместе с главным элементом, предотвращающим аварии, - тем, который находится между рулем и сиденьем.
(с) Дмитрий Мамонтов