Учет в ГИБДД 

Кто придумал первую шину? Изобретение пневматических шин: история Джона Данлопа Резина и силика - главные компоненты автопокрышки

Инженер из Эдинбурга Роберт Томпсон поставил перед собой задачу сделать поездки по дорогам XIX века более комфортабельными. Основную долю транспортных средств в то время составляли конные повозки на деревянных или металлических колесах. В 1845-м Томпсон предложил накачивать воздухом пустотелые резиновые шины, защищенные кожаным чехлом. Испытания показали, что эти «воздушные колеса» (Aerial Wheels) эффективно сглаживают неровности дорог, но они были дорогими и дефицитными: резина только появилась. По этой причине популярным стало другое изобретение Томпсона — цельнолитые шины из вулканизированной резины. О надувных же колесах надолго забыли — в то время в них просто не было коммерческой необходимости.

В конце 1880-х годов той же самой проблемой заинтересовался другой шотландец — ветеринар Джон Данлоп, практиковавший в ирландском Белфасте. Он не ставил себе таких глобальных целей, как Томпсон, его заинтересованность была более личной. В 1888 году его сынишке, только что выздоровевшему после тяжелой простуды, врач прописал велосипедные прогулки. Нельзя сказать, что мальчику было очень комфортно: кочки и неровности практически не сглаживались литыми резиновыми шинами трехколесного велосипеда. Данлоп склеил края широкой резиновой ленты, получившуюся трубку он примотал к ободу колеса матерчатой лентой (которая также увеличивала сцепление с дорогой и защищала резину) и накачал с помощью насоса для футбольных мячей. Конструкция оказалась очень удачной, Данлоп запатентовал ее (правда, три года спустя патент попытались аннулировать в связи с обнаружением патента Томпсона) и даже уговорил маленькую местную компанию W. Edlin & Co. оснащать выпускаемые ею велосипеды пневматическими (именно Данлоп впервые использовал этот термин по отношению к колесам) шинами. Впрочем, вначале новые шины не пользовались особым успехом и даже заслужили презрительную кличку «пудинговые колеса» — люди привыкли к «жесткому контакту» с дорогой. Однако стоило скептикам разок прокатиться — и мнение кардинально менялось. А после того, как в 1889 году местный велосипедист Уилли Хьюм на таких шинах выиграл велогонку в Черривейле, изобретение привлекло всеобщее внимание. И не только у велосипедистов — на пневматические шины обратили внимание изобретатели и конструкторы только что появившихся самобеглых колясок — автомобилей.

Основанная при помощи местного бумажного фабриканта Уильяма Харви дю Кроса первая фабрика по производству шин в Дублине получила название Dunlop Pneumatic Tire Co. Марка Dunlop дожила до наших дней — правда, как составная часть другой знаменитой компании — Goodyear.

Важность автомобильной шины для отрасли автомобилестроения неоспорима. Шины обеспечивают плавность хода, скорость, безопасность, проходимость и комфорт. Это автомобильное дополнение эволюционировало вместе с автомобилем, и сыграло немаловажную роль в развитии автомобилестроения.

Усовершенствовать колесо пытались с самого момента его изобретения. Первые деревянные колеса при соприкосновении с дорогой быстро разрушались. Их придумали укреплять с помощью стального обода. Идея сделала колесо более прочным, но ужасный грохот и жесткость движения остались проблемой на многие годы.

Первым изобретателем шины принято считать англичанина Роберта Томсона. В середине 18 века он запатентовал свое изобретение - камеру из кусочков кожи, соединенных заклепками. Однако его инновация не получила практического применения - данной разработкой просто никто не заинтересовался.

Вторым изобретателем шины стал также житель Туманного Альбиона - Джон Данлоп - обычный ветеринар. Он жил в конце 18 века - в это время велосипед уже получил широкое распространение. Сын ветеринара никак не мог научиться ездить на этом весьма жестком железном коне. Тогда Данлоп сделал обручи из обычного поливального шланга и закачал в них воздух. Результат просто поразил самого изобретателя и всех его знакомых. В результате, в 1888 году Джон Данлоп получил патент N 10607 на свой «пневматический обруч», который мог применяться для транспортных средств.


Джон Данлоп

В 19 веке несколько изобретателей пытались доработать шину. В 1890 году молодой инженер Чарльз Кингстон Уэлтч отделил покрышку от камеры. Процесс происходил при помощи колец изготовляемых из проволоки, которые были зажаты в обод, а через некоторое время ободу придали некоторое углубление по центру.

Чуть позже англичанин Бартлетт и француз Дидье предложили способы монтажа и демонтажа шин.

Все это послужило идее применения шины в автомобильной промышленности. Первыми автомобили «обули» братья Андре и Эдуард Мишлен. Да, именно их именем названа марка одних из самых качественных шин в современном мире.


Братья Мишлен

Впервые пневматические шины были надеты на автомобиль Peugeot. Нововведение обеспечивало автомобилю плавный и мягкий ход, улучшенную управляемость и более длительную эксплуатации и колес, и самого автомобиля. Однако менять такие шины было невероятно сложно и долго.

Братья Мишлен обрели известность, когда 1985 году , обутый в их шины, успешно прошел гонку протяженностью 1200 км. С этого же времени автомобили с шинами на колесах стали считаться общепринятой нормой.

В 50-е годы «Мишлен» уже была полноценной компанией. В это время в обращение впервые были введены радиальные шины. Изобретение имело пояс, изготовленный из металлокорда. С этого времени шины стали делить на зимние и летние, появилась возможность производить бескамерные шины. Также было создано множество экспериментальных покрышек - различных размеров и с разным рисунком протектора.

С 1970 года шинная промышленность развивалась все стремительней, и грамотных производителей шин появлялось все больше. Это и привело к сегодняшнему разнообразию - ведь в наши дни шины можно подобрать под любую погоду,

Изобретение первой резиновой шины зафиксировано в патенте № 10990, датированным 10 июня 1846 г., выданном на имя Роберта Уильяма Томсона. В патенте изложена конструкция изобретения, а также материалы, рекомендуемые для его изготовления. Томсон оборудовал экипаж воздушными колесами и провел испытания, измеряя силу тяги экипажа. Особо отмечались бесшумность, удобство езды и легкий ход кареты на новых колесах. Результаты испытаний были опубликованы в журнале «Mechanics Маgazin» 27 марта 1849 г. вместе с рисунком экипажа. Фактически появилось изобретение, продуманное до конструктивного воплощения, доказанное проведенными испытаниями, готовое к совершенствованию. Как часто случается, на том дело и закончилось. Не нашлось никого, кто бы занялся этой идеей и довел ее до массового производства с приемлемой стоимостью. После смерти Томсона в 1873 г. «воздушное колесо» было забыто, хотя образцы этого изделия сохранились.

Легенда гласит

По поводу даты знаменательного события - создания всеми признанной шины - единства, как ни странно, нет. Называют 1887 год или 1888. Как бы то ни было, разница в год не столь принципиальна. Куда важнее кто же был этим замечательным человеком и при каких обстоятельствах его осенила чудная идея создания шины. По первому пункту - кого благодарить - разногласий, к счастью, нет. Капризная дама-история сохранила имя - Джон Бойд Данлоп (John Boyd Dunlop). Причастен к этому изобретению и его сын, который, собственно, и подал идею.


А вот версий, при каких обстоятельствах эта идея возникла, известно как минимум две. Первая особого доверия не внушает: Данлоп-старший якобы заметил, что при езде по мощеному тротуару его сын испытывает неудобство и дискомфорт и понял, что в этом виноваты твердые деревянные колеса велосипеда. Тогда-то он и обернул диск колеса несколькими склеенными тонкими резиновыми слоями и раздул их с помощью велосипедного насоса – для создания эффекта амортизации.

Второй же вариант этой истории куда более похож на все прочие рассказы о гениальных озарениях. Согласно ему, Джон Данлоп поливал огород. А его маленький сын гонял на трехколесном велосипеде и приходил в восторг от проезда по резиновому шлангу . Отец с улыбкой наблюдал за проказником, пока не обратил внимание на мягкую амортизацию шланга под металлическим колесом велосипеда. Забыв про огород, господин Данлоп тут же отрезал кусок шланга, обернул резиновую сосиску вокруг колеса, заварил шов и - прославился на весь мир, как изобретатель надувной, или пневматической шины.

Изобретение своё находчивый шотландский ветеринар запатентовал в июне 1888 года и с этого момента начинается уже совсем другая история.

История одной компании

Преимущества пневматической шины были оценены достаточно быстро. Уже в июне 1889 г. на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм выступил в гонках на велосипеде с пневматическими шинами. И хотя гонщиком он был "средненьким", Хьюм выиграл все три заезда, в которых участвовал.

Со временем была реализована идея "обуть" и колёса немногочисленных тогда автомобилей. Первыми, кто воплотил смелую задумку в жизнь стали французы Андре и Эдуард Мишлен, уже имевшие на тот момент достаточный опыт в производстве велосипедных шин.
С реализацией идеи они выступили на гонке в 1895 г. Париж - Бордо. Автомобиль успешно преодолел расстояние в 1200 км и достиг среди девяти других финиша своим ходом. В Англии в 1896 г. шинами «Данлоп» был оснащен автомобиль Ланчестер. С установкой пневматических шин существенно улучшились плавность хода, проходимость автомобилей, хотя первые шины были не надежны и не приспособлены к быстрому монтажу.

Коммерческое развитие изобретения началось с образования маленькой компании в Дублине и конце 1889 г. под названием «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». В настоящее время «Данлоп» - одна из крупнейших фирм в мире по изготовлению шин.

Заслуги фирмы Dunlop в развитии и совершенствовании пневматической шины:

  • Dunlop первым использовал резиновые и стальные шипы на протекторе;
  • Dunlop первым разделил протектор шины на несколько рядов, что повысило его износостойкость при сохранении хорошего сцепления с дорожным покрытием;
  • Dunlop первым в мире создал шину с боковыми грунтозацепами;
  • Первым изобрел камеру специально для пневматической шины сотрудник Dunlop’a Ч.Вудс;
  • инженеры Dunlop"a первыми, воплотили в жизнь идею бескамерной шины;
  • Dunlop первым создал водоотталкивающую резиновую смесь, что дало возможность изготовить зимние модели автошин со свойствами, которые делают ненужным применение шипов противоскольжения.

Так или иначе, сегодня представить себе колёса автомобилей без покрышек невозможно. Нам остаётся только добрым словом поминать всех, поучаствовавших в их разработке.

История автомобильной шины берет свое начало в середине 19 века. После того, как американский изобретатель Чарльз Гудьир открыл получение резины из каучука, в качестве шины стали использовать цельный резиновый обод, натянутый на деревянное колесо. Он не имел воздушной прослойки, поэтому движение на повозке с такой шиной по неровным дорогам было абсолютно некомфортным по нынешним меркам, хоть резиновый слой колеса отчасти и поглощал толчки и вибрацию.

“Праотцом” пневматической шины считается шотландский изобретатель Роберт Уильям Томсон. В 1845 году он получил патент на создание “усовершенствованного колеса”, которое представляло собой деревянный обод, к которому с помощью болтов прикреплялось наружное кожаное покрытие в форме трубы, а в него в свою очередь помещалась воздушная “камера” из прорезиненой парусины. Однако в то время такое “усовершенствованное колесо” не пользовалось успехом из-за низкой прочности, поэтому про него все забыли.

Колесо Роберта Уильяма Томсона. 1- спица, 2- обод, 3- обруч, 4- шина, 5- камера, 6- наружное покрытие, 7- за-клепки 8- шайбы 9- болты. Источник изображения: studfiles.net

Позже, уже в 1888 году британский изобретатель Джон Бойд Данлоп предложил свою версию пневматической шины. Он усовершенствовал велосипед своего сына, прикрепив на обод колеса заполненный воздухом садовый шланг с помощью ленты из парусины. Для увеличения прочности верхнего слоя на эту ленту прикреплялась кусок прочной резины. Через год успех данного изобретения был подтвержден на велосипедных гонках, и Джон Данлоп открыл свою мастерскую пневматических шин, которая позже преобразовалась в известную корпорацию “Dunlop Tire”.

Шина Джона Данлопа. 1- обод, 2 - камера, 3 - каркас шины, 4- ступицы. Источник изображения: studfiles.net

Новая шина Данлопа была недостаточно прочной для большого веса автомобиля. Кроме того, из-за несъемных покрышек такими шинами пользоваться было крайне неудобно. В 1890 году Чайльд Кингстон Уэлтч придумал новую конструкцию шины для автомобиля со съемными покрышками. А чуть позже, в 1895 году, братья Андре и Эдуард Мишлен представили пневматические шины, полностью пригодные для использования на автомобиле. Теперь фамилия Мишлен известна, наверное, почти всем по названию международной корпорации.

Шина Чайльда Кингстона Уэлтча. 1- обод, 2 - проволочные кольца, 3- покрышка. Источник изображения: studfiles.net

После разработки братьев Мишлен автомобильная шина подвергалась частому усовершенствованию, чтобы увеличить ее прочность, упростить монтаж и демонтаж. В шинах стали использоваться уплотняющие материалы в виде полос - корды. В течение сотни лет проводились эксперименты с составом резины, рисунком протектора, материалов для корда. Всё это делалось для того, чтобы шины стали максимально надежные даже при высоких нагрузках. Также позже были разработаны бескамерные шины, чтобы в случае прокола была возможность проехать на колесе еще какое-то расстояние. Во второй половине 20 века были изобретены низкопрофильные шины, которые, в отличие от используемых ранее шин с практически “круглым” профилем, имеют лучшее сцепление с дорогой.

Профили шин. 1 - обычные, 2 - низкопрофильные. Источник изображения: studfiles.net

Сегодня исследования и изобретения в области автомобильных шин ведутся не только с целью повысить прочность, но и в сторону экологичности, ведь шинное производство наносит большой урон окружающей среде. Исследователи и инженеры ищут новые безопасные для экологии материалы для изготовления шин.

Пять тысячелетий назад было изобретено колесо. Сначала появились, так называемые, катки, которые использовались в Древнем Египте. Их применяли при строительстве пирамид. Для того, чтобы облегчить передвижение грузов, под огромные каменные глыбы подкладывали круглые куски бревен. Отсюда и берет начало история колеса. На протяжении столетий колесо видоизменялось и совершенствовалось. Эволюция колеса продолжалась. Но настоящий переворот в истории колеса произошел в 19-м веке, когда изобрели шину. С момента изобретения пневматической шины, без которой невозможно и существование современного автомобиля прошло около 200 лет. Что же такое шина? Для многих шина представляет собой обыкновенный баллон из резины. С геометрической точки зрения шина - это тор, с механической точки зрения - сосуд в форме упругой мембраны с высоким давлением, с химической - материал, имеющий макромолекулы с длинными цепями. По своей структуре шина обладает высокими эксплуатационными свойствами. А в целом, шина - это одно из достижений научно-технического прогресса, синтез научных и технических знаний и современных технологий. Покрышка автомобильной шины состоит из нескольких элементов. Шина воплотила в себе многие открытия химической промышленности, так как при изготовлении шины применяются синтетические материалы. Шинное производство каждый год расходует миллионы тонн углеродной сажи, эластомеров, масел, пигмента, разных химических соединений и других материалов. Открытие процесса вулканизации способствовало появлению пневматической шины. Это дало возможность найти наилучший материал для ее конструкции, а также стало толчком для развития резинотехнической отрасли в промышленности.

Роберт Уильям Томсон первым запатентовал изобретение пневматической шины («воздушного колеса»)
В это сейчас трудно поверить, но сначала шина была предназначена не для автомобиля. На экипажах, которые передвигались без лошадей, она заменила большие резиновые шины только через много лет после своего появления на свет. Первым официально зафиксировал изобретение пневматической шины Роберт Уильям Томсон. Он родился 29 июня 1822 года в Шотландии, в семье мелкого землевладельца. В 1844 году, когда Томсону исполнилось 22 года, он стал инженером железнодорожного транспорта. В Лондоне у него был свой бизнес и своя контора, где и появилась на свет пневматическая шина. В патенте, который датирован 10 июня 1846 года и написан на высоком уровне, была описана суть изобретения Томсона, конструкция шины и необходимые для изготовления материалы. «Воздушное колесо», которое было описано в патенте, предназначалось для телеги или экипажа. Шина накладывалась на колесо с деревянными спицами, которые вставлялись в деревянный обод, а тот в свою очередь был обит обручем из металла. Шина состояла из камеры (несколько слоев парусины, пропитанных раствором гуттаперчи или натуральным каучуком) и наружного покрытия, состоящего из кусков кожи, которые соединялись заклепками. На обод шина крепилась болтами. Покрышка из кожи имела необходимое сопротивление износу и многочисленным изгибам. Так как кожа имеет свойство растягиваться в мокром виде и расширяться под воздействием внутреннего давления, камеру усилили парусиной. В патенте описывается также клапан для закачивания шины. Экипаж с воздушными колесами Томсон испытал, замеряя силу тяги. Проверка обнаружила снижение силы тяги на щебеночном покрытии - на 38%, а на покрытии из дробленой гальки - на 68%. Были отмечены также такие качества, как удобство езды, бесшумность, легкий ход. Результаты проведенных испытаний были опубликованы в 1849 году в журнале Mechanics Маgazin. Но появление этого значительного изобретения, продуманного к воплощению в жизнь, доказанное и обоснованное проведенными испытаниями и готовое к дальнейшим улучшениям и преобразованиям, не стало поводом к массовому производству. Не было энтузиастов, которые бы выпустили это изделие с приемлемой стоимостью. Томсон умер в 1873 году, а само «воздушное колесо» забыли, однако были сохранены образцы изделия.

Джон Данлоп применил пневматическую шину на практике
К пневматической шине снова вернулись в 1888 году. Это был шотландец Джон Данлоп. Он стал известен как автор пневматической шины. В 1887 году он усовершенствовал трехколесный велосипед своего маленького сына, надев на колесо широкие обручи, которые соорудил из шланга для поливки сада, а затем надул их воздухом. 23 июля 1888 года, Дж. Б. Данлопу выдали патент на изобретение, а приоритет в использовании «пневматического обруча» для транспорта был подтвержден патентом от 31 августа этого же года. Преимущества шины оценили очень быстро. В июне 1889 года на стадионе в Белфасте Уильям Хьюм участвовал в соревнованиях по гонкам на велосипеде с пневматическими шинами. И, несмотря на то, что Хьюм был средним гонщиком, он выиграл все заезды, в которых принимал участие. Изобретению нашлось и коммерческое применение. В Дублине в 1889 году была организована небольшая компания «Пневматическая шина и агентство Бута по продаже велосипедов». В настоящее время это одна из крупнейших в мире компаний по изготовлению шин - «Данлоп».

Дальнейшее усовершенствование пневматической шины
В 1890 году молодой инженер Чальд Уэлтч внес предложение: отделить камеру от покрышки, вставить в края покрышки проволоку и посадить на обод, у которого было углубление к центру. Француз Дидье и англичанин Бартлетт изобрели способы монтажа и демонтажа шин. Пневматическую шину можно было использовать на автомобиле. Первыми это сделали французы Андре и Эдуард Мишлен, имеющие к тому времени опыт в изготовлении шин для велосипедов. В 1895 году в автомобильной гонке Париж - Бордо принял участие автомобиль с пневматическими шинами, который справился с расстоянием в 1200 км, пришел к финишу своим ходом, несмотря на неоднократные проколы. В 1896 году в Англии шины «Данлоп» были установлены на автомобиле «Ланчестер». Пневматические шины способствовали плавному ходу и проходимости автомобилей. Но шины еще не были достаточно надежны и требовали много времени для монтажа. Последующие разработки в этой области были связаны с увеличением износоустойчивости шин и быстрым монтажом-демонтажом. Прошло еще немало лет, прежде чем пневматическая шина бесповоротно вытеснила литую резиновую шину. Для усовершенствования шины стали использовать более крепкие и долговечные материалы. В шине появился корд - прочный слой из текстильных нитей. Начали также использовать быстросъемные конструкции, что дало возможность менять шины в течение нескольких минут. Усовершенствованные пневматические шины получили повсеместное применение и привели к бурному всплеску в развитии шинной промышленности. Первая мировая война дала толчок в разработке шин для грузовых автомобилей и автобусов. Первыми в этом производстве стали США. Шины для грузового транспорта были высокого давления, и способные воспринимать большие нагрузки, но при этом обладающие необходимыми скоростными характеристиками. В 1925 году в мире было уже около 4 млн. автомобилей с пневматическими шинами. А это уже почти весь автомобильный парк. Исключение составляли лишь отдельные типы грузовиков. Появились большие компании по производству шин, причем многие из них успешно работают и в настоящее время: «Данлоп» в Англии, «Пирелли» в Италии, «Мишлен» во Франции, «Континенталь», «Метцелер» в ФРГ, «Гудьир», «Файрстоун» и «Гудрич» в США.

Научный подход к изготовлению шины
К концу 20-х годов прошлого века заканчивается создание шин только за счет интуиции конструктора. Появляется необходимость в научном подходе к созданию пневматических шин. В это время уже была база хорошо освоенной химической технологии. Ее можно было применять для приготовления резиновых смесей шин. В сфере конструирования и испытания шин для автомобилей опыт пришел не сразу. Для этой цели проводились научные исследования, и осуществлялась практическая деятельность многих компаний разных стран. Для определения эксплуатационных характеристик шин создавалась специальные испытательные стенды. В 30-е годы конструкторы работали над формой и рисунком протектора, а также пытались определить роль шины в управляемости автомобиля. Во время Второй мировой войны для создания новых усовершенствованных шин в рецептурах резин начали активно использовать синтетический каучук (СК). В бывшем СССР в шинной промышленности синтетический каучук вместо натурального стали применять еще в 1933 году. Следующим этапом в развитии шинного производства стало применение корда из вискозы и нейлона. Шины с вискозой улучшили характеристики и сократили случаи выхода из строя шин. Нейлон сделал шины более прочными. В результате разрывы каркаса практически свелись к нулю. В середине 20 века компанией «Мишлен» была предложена новая конструкция шин. Ее особенностью был жесткий пояс, который состоял из слоев металлокорда. Нити корда располагались не диагонально, а радиально от борта к борту. Эти шины стали называться радиальными и дали увеличение проходимости. В это же время конструкторы уделяли большое внимание износоустойчивости и сцепным свойствам шины, как на сухом, так и на мокром дорожном покрытии. В следующее десятилетие изменилось отношение высоты шины к ширине профиля. Радиальные шины изготавливают низкопрофильными. Стремление к низким профилям шин объяснялось увеличением площади контакта с дорогой. Это способствовало увеличению срока службы шины, и к тому же улучшило боковую устойчивость и сцепные свойства. По сравнению с 50-ми годами в 70-е годы пневматическая шина достигла определенного уровня совершенства. Увеличилась безопасность, и снизился расход топлива. Легковые автомобили перешли на радиальные шины. Компания «Континенталь» в 80-годы предложила новую конструкцию шины с креплением на Т-образном ободе колеса. Это обеспечило безопасное движение на маленькой скорости даже при спущенных шинах. Новая эпоха в создании шин началась с полетами в космос и космическими исследованиями. Луноходы и лунороботы потребовали производства новых типов шин, которые не боятся ни жары, ни холода, ни вакуума, способные двигаться по любой поверхности. В настоящее время проявляется общая тенденция к использованию бескамерных радиальных шин низкого профиля. Применение этих шин предоставляет возможность использовать рабочие характеристики транспортного средства по грузоподъемности и объему, а также обеспечить безопасность перевозок и эффективную работу транспортного средства. Усовершенствование шин продвигается по всем направлениям и характеризуется широкой специализацией в соответствии с их назначением. Уделяется внимание сцепным качествам, сопротивлению качения, грузоподъемности шин. Разработчики шинной промышленности работают над химическим составом, увеличением срока службы шины и безопасности движения транспортных средств, рисунком протектора, упрощением технологии производства, улучшением технико-экономических показателей шин.