L'aspecte general d'una roda de cotxe amb un disc central i un pneumàtic ple d'aire es va formar fa molt de temps i va confirmar la seva eficàcia. No obstant això, s’intenta regularment reconstruir radicalment aquesta estructura per tal de millorar-ne les característiques tècniques o econòmiques. Els anomenats tenen una certa popularitat en aquest context. pneumàtic sense aire amb elements elàstics i sense gas comprimit..
Llarga història
Les primeres variants de pneumàtics sense aire van aparèixer gairebé a principis del segle passat. Sovint la raó de l’aparició d’aquests projectes era l’escassetat de materials. Els dissenyadors van intentar substituir el cautxú difícil d’abastar i car per fusta o metall més rendibles. Fins ara, el problema d’escassetat s’ha resolt i els nous projectes només s’associen amb el desig de millorar les característiques del xassís.
Els primers dissenys de pneumàtics sense aire oferia la majoria de vegades una llanda metàl·lica i una llanda exterior amb banda de rodament, connectades per un conjunt de molles de diverses formes i configuracions. En diverses èpoques s’utilitzaven molles helicoïdals o de fulla. Aquests dissenys solien resoldre les tasques assignades, però resultaven massa complexes i incòmodes per operar. Com a resultat, no van entrar en una sèrie gran i no van rebre una àmplia distribució.
L’èxit relatiu va arribar als pneumàtics sense aire només amb el desenvolupament de programes espacials. Va resultar que els rovers del tipus del "Lunokhod" soviètic o el LRV americà haurien d'estar equipats amb rodes sense càmeres i aire. Per tant, el producte LRV del sistema Apollo va rebre un pneumàtic elàstic de malla metàl·lica amb una banda de rodament reblada. Aquest disseny tenia xocs lleugers i esmorteïts, no requeria manteniment i es distingia per la seva alta supervivència.
Alguns dels dissenys de pneumàtics sense aire en diverses etapes van atreure l'atenció dels militars i fins i tot van arribar a proves de camp. En els darrers anys, hi ha hagut un renovat interès per aquests desenvolupaments, i no només es tracta de projectes per als exèrcits. Els principals fabricants de pneumàtics consideren la construcció sense aire com una alternativa viable a les rodes tradicionals.
Tanmateix, fins ara, cap dels models coneguts no ha arribat a la producció i operació massiva en l’àmbit militar o civil. La revolució del tren d’aterratge es veu obstaculitzada per factors objectius.
Dissenys contemporanis
Penseu en alguns dels dissenys moderns de pneumàtics sense aire desenvolupats en les darreres dècades. Així doncs, en el passat, el projecte Airless: Resilient NPT de Resilient Technologies era àmpliament conegut. Està en desenvolupament des del 2002 i va arribar a les proves al final de la dècada. Utilitzant materials polimèrics moderns que no estaven disponibles en un passat llunyà, els enginyers nord-americans van poder crear un disseny molt interessant.
Pneumàtic Airless: Resilient NPT és un disseny d’una sola peça que inclou un disc central per al muntatge, una vora exterior amb banda de rodament i una gàbia especial enmig. Aquest últim es realitza en forma d’estructura reticular d’hexàgons irregulars i trapezis. El pes del cotxe es distribueix entre la llanta i la reixa relativament rígides. Al mateix temps, l’elasticitat de l’estructura permet amortir els xocs.
Les proves han demostrat que el pneumàtic Airless: Resilient NPT és comparable en amortiment amb un pneumàtic tradicional. No té por de les punxades i es pot utilitzar quan es danyen el 30% dels elements del marc. També hi va haver un petit guany de massa. No obstant això, el producte era força difícil de fabricar, requeria materials especials i presentava una sèrie d’altres desavantatges. Com a resultat, els pneumàtics de Resilient Technologies encara no han entrat a l’exèrcit.
El 2005, Michelin va introduir el pneumàtic conceptual Tweel (Tire + Wheel). En aquest disseny, el disc central i la llanta exterior estan connectats per "radis" en forma de V que recorren tota l'amplada del pneumàtic. El desenvolupador va parlar sobre la reducció de pes en comparació amb els productes tradicionals, l’augment de recursos, etc.
Després de les proves i el desenvolupament, es va desenvolupar el pneumàtic Tweel. Hi ha modificacions d’aquest producte per a vehicles de diferents classes. El 2012 es va iniciar el subministrament d’aquests pneumàtics per a maquinària agrícola i de construcció. Més tard, van aparèixer nous models d’aquests productes amb una configuració diferent d’elements elàstics.
Bridgestone també té la seva pròpia versió del pneumàtic sense aire. Ella suggereix connectar el disc i la vora amb "radis" corbats situats en un patró entrecreuat. Aquest amortiment va permetre augmentar l'elasticitat mantenint altres característiques. No obstant això, les mostres acabades tenien una capacitat de càrrega limitada, cosa que va reduir l’àmbit d’aplicació.
Hi ha altres variants de pneumàtics sense aire de diversos tipus que han passat a les proves o fins i tot a la producció. Continua la recerca de noves solucions. Els dissenyadors proven diferents materials, configuracions elàstiques, etc. Tot i això, només hi ha hagut èxits limitats.
Avantatges i inconvenients
El pneumàtic sense aire amb elements resistents integrats té diversos avantatges importants respecte al pneumàtic tradicional. Són ells els que determinen l’augment de l’interès per aquests dissenys, que s’ha observat fins ara.
El principal avantatge és l’augment de la supervivència. Un pneumàtic sense aire no té càmera d’aire i és a prova de punxades. Tampoc té por dels impactes secundaris. Depenent de l’arquitectura, el rendiment es manté fins i tot en cas de danys greus a l’estructura de suport. No cal bombar ni controlar la pressió, cosa que simplifica el funcionament. Hi ha la possibilitat d’abandonar una llanta de roda gran i relativament pesada. Com a resultat, el conjunt de la roda és més lleuger, cosa que redueix la massa no suspesa.
No obstant això, hi ha una sèrie de problemes a causa dels quals aquests pneumàtics no guanyen popularitat. En primer lloc, es tracta d’un augment de la demanda de materials. Requereix cautxú o polímer amb suficient elasticitat, alta rigidesa i resistència a diverses càrregues. També hi ha requisits elevats per a l’absorció d’energia mecànica i la seva transformació en energia tèrmica amb posterior dissipació.
Tot això complica i augmenta el cost de producció. A més, la majoria dels pneumàtics tenen un límit de velocitat, normalment no superior a 70-80 km / h. Una acceleració addicional augmenta l'estrès mecànic i també provoca un sobreescalfament inacceptable.
A diferència dels pneumàtics, els pneumàtics sense aire tenen una rigidesa constant i cal canviar les rodes per canviar-la. Al mateix temps, l’entrada de brutícia a l’estructura a través de les parets laterals obertes pot afectar negativament la rigidesa i altres característiques. Des d’aquest punt de vista, les estructures pneumàtiques són molt més rendibles.
Com a resultat, els pneumàtics sense aire encara s’utilitzen principalment en el camp de vehicles lleugers amb velocitats i càrregues limitades. Es posen en carros de golf, alguns cotxets, equips de construcció compactes, etc. També s’ha establert la producció de pneumàtics per a bicicletes, patinets i altres productes lleugers. El subministrament de mostres més grans encara està en qüestió.
Una curiositat prometedora
La combinació específica de característiques tècniques, operatives i econòmiques, així com una sèrie de limitacions significatives, encara no permeten als pneumàtics sense aire entrar en un ampli mercat i competir seriosament amb els dissenys tradicionals. Com a resultat, el mercat dels pneumàtics no canvia, tot i que diferents empreses presenten regularment diversos productes “prometedors”.
Tot i això, cal tenir en compte que els productes individuals del disseny original van entrar al mercat i fins i tot van trobar els seus clients. L’èxit s’observa en diversos nínxols força estrets, mentre que la conquesta dels principals sectors del mercat resulta impossible. No hi ha requisits previs objectius per canviar aquesta situació.
Per tant, diverses opcions per a pneumàtics sense aire amb elements elàstics integrats conserven en general l’estat d’una curiosa solució a un important problema tècnic, sense perspectives especials en el context d’una aplicació real.
D’altra banda, aquests projectes poden tenir resultats positius que no estan directament relacionats amb l’ús de productes acabats. Els líders de la indústria reconeguts amb una bona base científica i tècnica es dediquen ara al desenvolupament d’aquests pneumàtics. En el desenvolupament de pneumàtics sense aire, es poden crear nous materials, tecnologies i dissenys. I poden trobar aplicació en el desenvolupament i millora de pneumàtics tradicionals amb perspectives pràctiques i comercials reals.
