Vinko Kernc
Prvi Goodyearjev primer cestne uporabe brezzračne gume: minibus za krajše razdalje.
Kočije in prvi avtomobili so imeli preprosta kolesa, po navadi lesena in ojačana z železno, kasneje z jekleno pločevino. Zgodovina pravi, da se je prvi domislil nečesa, čemur danes pravimo guma, Škot Robert William Thomson že leta 1847, a razmere očitno še niso bile ugodne. Preboj je uspel drugemu Škotu po imenu John Boyd Dunlop precej kasneje, leta 1888. S tem se je rodila prava guma za cestna (in druga) vozila, kakšne poznamo še danes.
Guma, napolnjena z zrakom, ima seveda prednosti in slabosti. Vožnja z njo je udobna, uspešno pa tudi prenaša zahtevane obremenitve vrtilnega momenta (pogonskega in zavornega) ter bočnih obremenitev, poleg tega je s časom izjemno napredovala tudi na drugih področjih, kot so odvajanje vode, oprijem v snegu, tih tek in podobno.
Brezzračna guma Michelin tweel zagotavlja enako, morda pa celo boljšo upogljivost pri vožnji preko ovir.
Med slabosti sodijo razmeroma hitra obraba, staranje s časom in občutljivost za mehanske poškodbe. Prav te, zaradi katerih smo dolgo (in zvečine še danes) s seboj vozili rezervno kolo, so pogosto spodbujale inženirje, da bi jo izboljšali na tak način, da ne bi bila občutljiva za predrtje.
Leta 2005 je Michelin predstavil različico gume brez zraka tweel. Beseda je skovanka besed tire in wheel, torej guma in kolo, saj gre za izvedbo, pri kateri ne gre za dva ločena dela (platišče in guma), pač pa za enega samega. Danes ponujajo različne izvedbe takšne gume predvsem za industrijska vozila v tovarniških obratih, kosilnice, vozičke za golf in podobno.
Goodyear NPT: guma in platišče, torej celotno kolo.
Goodyear, ki od leta 2019 preskuša gume brez zraka na cesti, je morda že korak dlje. Nedavno so objavili, da preskušajo brezzračne gume za manjše, samovozne mestne avtobuse. Njihova guma NPT (non-pneumatic tire) je zgrajena po zelo podobnem načelu kot tweel: na plastičen obroč je ulita tekalna plast s profilom, vse skupaj pa je s pestom povezano s plastičnimi naperami, katerih naloga je zagotavljati udobje in prenašati obremenitve s podlage na pesto in obratno. Odvisno od zgradbe in debeline naper se spreminjajo lastnosti gume, med drugim seveda tudi nosilnost.
Pri Goodyearju je za razvoj NPT zadolžen Michael Rachita, ki nam je odgovoril na nekaj vprašanj v zvezi s to gumo.
Kako se bo takšna guma neke določene mere vedla pri različnih obremenitvah? Vprašanje sledi sedanji praksi, ko (lahko) gumo pri večji obremenitvi napolnim z večjim tlakom, seveda pa obstaja tudi možnost, da bo guma iste mere nosila lahek športni avto s 300 kg nosilnosti ali manjši dostavnik s 700 kg nosilnosti; kako takrat?
Tako kot govorimo o tlaku za standardno gumo, za sklop brezzračne gume (NPT) razmišljamo o togosti. Nosilnost lahko nadzorujemo z upravljanjem parametrov, kot so geometrija naper, lastnosti materiala in konstrukcija armature. Naša NPT je po velikosti primerljiva z gumo mer 235/45 R 18. S pravilno izbiro dizajna in materialov je mogoče navpične vzmetne stopnje nastaviti v uporabnem območju za ciljno vozilo.
Pri brezzračni gumi je tekalni del običajen, del med njim in pestom pa sestavlja sistem plastičnih naper, ki zagotavlja potrebna udobje in togost.
Kakšna je razlika v masi med NPT in običajno gumo pri primerljivih merah? Če je težja, bo to vplivalo na prirastek nevzmetenih mas?
Pri primerjavi mase moramo upoštevati običajno gumo z dodano težo platišča, saj NPT služi kot pnevmatika in kolo skupaj. Podobne mase je mogoče doseči s pravilno izbiro dizajnov in materialov.
Kateri materiali so uporabljeni pri takšni gumi? In ker so različni – kako bo z reciklažo?
Struktura pnevmatike NPT ima tri osnovne komponente: komponenta tekalne plasti/strižnega traku, povezovalni trak in kolo. Tako tekalna plast/strižni trak kot kolesa so izdelani iz tradicionalnih materialov, ki se uporabljajo v današnjih običajnih gumah, in sicer iz visoko zmogljivih gumastih zmesi, ojačitve iz tkanine ali žice in aluminija. Prav materiali povezovalne strukture so novi v primerjavi s tradicionalnim sistemom gum. Goodyearjeva patentirana tehnologija Duraweb temelji na izdelavi plastičnih mas, imenovanih termoplastični elastomeri. Prednost te tehnologije je, da vodi do izjemnih mehanskih zmogljivosti, vključno z vzdržljivostjo zaradi upogibne utrujenosti, nosilnostjo, odpornostjo proti trganju in obrabi ter udarno trdnostjo.
Ali bodo obstajale tudi gume M+S? Ali bodo, glede na zgradbo, te sploh uporabne v snegu in blatu, saj se bosta lahko sneg ali blato nabrala znotraj gume, kar bo povzročilo tresljaje v vožnji? Kako (in kje) bo voznik odstranjeval sneg ali blato?
Tako kot pri tradicionalnih gumah se lahko zmesi tekalne plasti prilagajajo posebnim voznim razmeram in zahtevam glede zmogljivosti. Trenutni razvoj je osredotočen na trg minibusov, ki deluje pri nizkih hitrostih, in tehnologija je prilagojena posebej za ta primer uporabe.
Takole pri Michelinu vidijo prihodnost brezzračne gume: obnovljivi in reciklabilni organski materiali, možnost prilagajanja z naknadnim polnjenjem tekalne površine za spremenjene razmere (suho, sneg, teren, vsesezonska) in vgrajena tipala za razmere na cesti, obrabo/izrabo in podobno.
Kako se bodo morala pri takšni gumi spremeniti platišča?
Gume NPT so izdelane kot en sam sklop. Kolesa so zasnovana tako, da se pritrdijo na obstoječe pogonske sisteme vozila s standardnim vzorcem pesta.
In navsezadnje: tekalna površina NPT ima oster prehod v bok; kako bo z vožnjo v ovinek? Kakšne deformacije so pri tem predvidene? To je seveda vprašanje za malo bolj oddaljeno prihodnost, pa vendarle.
Oblike tekalne plasti in vdolbine so odvisne od tega, kako se vozilo uporablja. Trenutni NPT-ji so bili razviti za nizkohitrostne minibuse za kratke razdalje.
Učinkovitost prenašanja obremenitve in prenos dinamike vozila na odtis gume NPT izhajata iz vpetja zgornjih naper pod napetostjo in ne iz naper neposredno v tekalni površini. Če bi napere v tekalni površini nosile obremenitev, bi bila ta izpostavljena velikim tlačnim silam, kar bi vodilo do grobe vožnje in ciklične tlačne utrujenosti. Skladnost sestave pnevmatik je uglašena s tem ravnovesjem ''obremenitve od zgoraj'' proti ''spodnji obremenitvi'' kot tudi z deformacijo komponente strižnega traku. Pnevmatika NPT lahko v dobro zasnovani strukturi z zgornjim obremenitvijo zagotovi bolj udobno vožnjo v primerjavi s tradicionalno pnevmatiko, zahvaljujoč svoji sposobnosti, da zajame cestne neravnine, kar ima za posledico odličen bočni odziv povezovalnih elementov.
Nova tehnologija končno postavlja smiselnost besede pnevmatika v neugoden položaj
Za zdaj se torej zdi, da ima brezzračna guma prihodnost tudi v osebnih in drugih cestnih vozilih, saj kaže dober potencial (med drugim rešuje marsikateri problem, ki izhaja iz predrtja gume in posledično nevšečnosti menjave kolesa z rezervnim ali celo sitnosti z vlivanjem tesnilne tekočine in naknadnim napihovanjem gume z majhnim, šibkim puhalom), prav tako pa kaže, da se prav kmalu še ne bo pojavila na cestah.
