Велосипедные шины, типы и назначение, анализ протекторов

ТИПЫ ШИН

В велосипедном мире существует четыре типа велосипедных шин, которые сейчас можно реально встретить на различных велосипедах. К настоящему моменту наибольшее распространение получили бортовые (клинчерные) шины, состоящие из камеры и покрышки. Воздух под определенным давлением находится в камере, спрятанной внутри покрышки. Функция покрышки заключается в придании шине определенной формы и размера, защите камеры от проколов и порезов, а также, создании наилучшего сцепления колеса с поверхностью дороги.

До недавнего времени в мире шоссейных велосипедов широко применялись так называемые трубки (однотрубки): шины, в которых покрышка и камера представляют собой единую деталь. Но в связи с низкой устойчивостью к проколам, неудобством замены такой шины в полевых условиях и высокой стоимостью эксплуатации, обуславливаемой частыми проколами и трудоемким ремонтом, трубки сейчас уступают место узким клинчерным шинам высокого давления даже на шоссейных велосипедах. Современные клинчерные шины для шоссейных велосипедов уже приближаются по максимальному давлению и, соответственно, легкости качения, к трубкам. Десять-пятнадцать лет назад практиковалось самостоятельное изготовление "двутрубок" из двух обычных однотрубок, что давало как плюсы, так и минусы по сравнению с обычными шинами-трубками.

Вслед за автомобилестроением, в велосипедном деле стали появляться бескамерные шины. Пока это только редкие модели, требующие применения специальных ободов. И можно предположить, что, в отличие от автомобильной индустрии, такие шины не получат широкого распространения в среде велосипедов из-за проблем связанных с герметизацией ободов и необходимостью применения специальных клеев. Основные их плюсы - снижение веса колеса, правда, не очень высокое, и заявленная большая устойчивость бескамерных шин к проколам.

Самый редкий тип шин - цельные литые резиновые шины. Могут быть отлиты как из обычной плотной резины, так и из вспененной. По сравнению с пневматическими шинами (три предыдущих типа) имеют кучу недостатков и лишь одно достоинство: их очень сложно повредить. Поэтому этот тип шин иногда встречается на детских велосипедах, где из-за низких скоростей не предъявляются требования к комфорту и легкости хода, но нигде более.

ЭЛЕМЕНТЫ ШИНЫ.

Как уже говорилось, традиционная клинчерная шина состоит из покрышки и камеры. Камера представляет собой кольцевую трубу (тор) с вваренным или вклеенным клапаном, так называемым ниппелем. Ниппеля могут быть трех типов: Woods/Dunlop (велосипедный), Schrader (авто-, мото-), Presta (спортивный). На современных велосипедах распространены лишь два последних типа, первый иногда встречается на велосипедах Советского/Российского производства. Если обод вашего велосипеда рассчитан на установку камеры с ниппелем типа Presta (o6.5 мм), то для установки камеры с другим типом ниппеля отверстие в ободе придется рассверливать до нужного диаметра (o8.5 мм). Дешевые камеры изготавливаются из резины, более дорогие из синтетических материалов, что позволяет снизить вес и, иногда, повысить устойчивость к проколам камеры в случае прокола покрышки.

Покрышка состоит из нескольких элементов, правда, нераздельных. Ее силовая структура, это борта и тканевая основа. Борт шины, представляет собой кольцо, которое удерживаются на ободе колеса давлением воздуха в камере. Обычно борт сделан из стальной проволоки, а в более дорогих современных покрышках из кевларового шнура. Когда, говорят о кевларовой шине, то обычно подразумевается кевларовый борт шины, но не всегда. Использование кевларового борта позволяет снизить вес шины и компактно ее упаковывать при транспортировке, так как кевларовый шнур очень гибкий.

Между бортами шины натянута тканевая основа, которая также является силовым элементом. Она задает форму покрышки и держит усилия от давления воздуха в камере, не позволяя той раздуваться сверх нормы. Основа состоит из нескольких слоев нитей идущих параллельно друг другу. Нити могут идти поперек покрышки от борта до борта, это так называемые радиальные шины, которые обычно используются в автомобилях, или по диагонали - диагональные шины, обычно используются в велосипедах и мотоциклах. Сейчас уже редко в велосипедных шинах применяются натуральные нити, например шелк или хлопок, в последние десятилетия распространились нити из различных синтетических материалов.

Некоторые шины имеют дополнительную кевларовую ленту (помимо бортов из кевларового шнура, это другое применение кевлара в шинах), которая, располагаясь между слоями нитей и протектором, дополнительно защищает шину от проколов (puncture resistance tape). Примером служит шина Nokian Ultra Tour PCR. Считается, что такая защита хорошо помогает от повреждений режущими предметами, например стеклами, но плохо - колющими, типа проволоки, кнопок и т. д.

Поверх тканевой основы и бортов шины находится слой резины, главная функция которого - противостоять ее износу. Кроме того, резиновый слой содержит протектор, геометрией которого определяются многие ездовые свойства шины. Вместо резины покрышка может быть изготовлена из компаунда - композита различных полимерных материалов. Основным достоинством покрышек из компаунда стало заметно меньшее сопротивление качению шины при прочих равных.

Трубки отличаются тем, что камера и покрышка в них - единый элемент, причем, такие элементы как борта отсутствуют напрочь. То есть камера изначально оплетена матерчатой основой, а протектор просто наклеен на нее сверху. Шины-трубки наклеиваются на специальный обод, сечение которого близкого к сплюснутому снаружи овалу, через матерчатую ленту. Главное достоинство таких шин в былые годы - низкое сопротивление качению, достигаемое за счет высокого давления в шине, что в данный момент уже не является их отличительной чертой.

ПРОТЕКТОРЫ И ИХ ТИПЫ.

Протектор представляет собой трехмерный рисунок на внешней поверхности шины, цель которого - сделать движение колеса хорошо-управляемым, то есть обеспечить хорошее сцепление шины с дорогой, и, по возможности, снизить сопротивление качению шины. Выбор протектора как раз определяется компромиссом между катимостью шины и ее хорошим сцеплением с дорогой. Для увеличения влияния того или другого свойства геометрия протектора может изменяться в широких пределах. Кроме протектора на сцепление шины с дорогой влияет давление воздуха в камере и жесткость резины, из которой изготовлена шина, а также такие устройства, как амортизационные вилки.

Понятно, что для разных типов велосипедов выпускаются разнообразные шины. Ведь, скажем, основные области применения шоссейного и горного велосипедов прямо противоположны: один должен как можно легче катиться по хорошему асфальту, а другой - не зарываясь и не буксуя двигаться по грунтовым дорогам. Если рассматривать шины для летнего применения, то они могут быть одного из трех основных типов: внедорожные с агрессивным рисунком протектора, дорожные (слики), или, как промежуточный вариант, полуслики, где протектор комбинируется из достаточно гладкой центральной дорожки и развитых грунтозацепов по бокам шины.

Суть применения агрессивного рисунка протектора состоит в том, что сильно выступающие блоки беговой дорожки продавливают мягкий грунт или цепляются за неровности дороги. Такие шины хорошо приспособлены для езды по умеренно рыхлым или скользким почвам, а также укатанному снегу. Для езды по песку необходимы, по моему мнению, просто широкие шины: агрессивность рисунка уже не столь существенна, так как такие шины сильнее зарываются в песок при интенсивном педалировании.

Но можно однозначно утверждать, что шины с развитыми грунтозацепами не дают ни малейшего выигрыша перед сликами на очень гладких поверхностях, например, трамвайных рельсах или стальных листах на стыках мостов, где выступающим блокам протектора просто не за что зацепиться. Другой минус - в крутых поворотах на твердом покрытии такие шины начинают "сползать" вбок со своей траектории движения из-за изгиба боковых блоков протектора. Катимость шин с агрессивным рисунком протектора достаточно плохая, так как большое количество энергии теряется за счет внутреннего трения в резине при постоянном изгибании высоких блоков протектора шины. Плюс повышенные аэродинамические потери, что, впрочем, не столь существенно.

Шины для применения на гладком асфальте, или, как их еще называют, слики, могут вообще быть гладкими или иметь совсем мелкий рисунок, цель которого, скорее, возможность оценки износа шины, а не улучшение сцепления с дорогой. Некоторые дорожные шины имеют глубокую канавку по центру. Видимо, по аналогии с автомобильными шинами, она предназначена для отвода воды из пятна контакта для устранения так называемого эффекта аквапланирования, встречающегося у автомобилей, движущихся на достаточно больших скоростях по лужам на дороге. Суть этого эффекта - "всплывание" колес автомобиля на водяном клине. Но у автомобилей этот эффект проявляется на скоростях более 50-60 км/ч, которые на велосипеде практически недостижимы. К тому же, велосипедная шина значительно более узкая и скругленная, что позволяет легко выдавливать воду в стороны. Эффект аквапланирования у велосипедов не встречается.

Слики имеют гораздо лучшую накатистость на асфальте, да и любом другом покрытии, но вот на дорогах с мягким грунтом, а тем более на скользких, но не очень жестких поверхностях такие шины скользят значительно сильнее, чем внедорожные шины. Часто езда на них превращается в мучение там, где на внедорожных шинах можно ехать без особых проблем.

Выходом из этой ситуации стало создание комбинированных шин (полусликов), когда центральная часть беговой дорожки шины почти абсолютно гладкая, а боковины имеют развитые грунтозацепы, которые вступают в дело только после утопания шины в рыхлую поверхность.

Но в применении полусликов есть несколько подводных камней. Если движение происходит по достаточно твердой, но скользкой поверхности, то боковые грунтозацепы не достанут до поверхности дороги - можно сказать, что этот случай равносилен движению на сликах. В крутом повороте на твердой поверхности, когда появляется существенный наклон велосипеда, его поведение будет напоминать движение на внедорожной резине, то есть, вероятно раннее соскальзывание вбок. В то же самое время, применение полусликов помогает при езде по не очень твердым дорогам с поперечными уклонами, где боковые грунтозацепы предотвращают легкое соскальзывание при косом заезде на препятствие.

Кроме летних, существуют и зимние велосипедные покрышки. И если для неукатанного или укатанного снега вполне подходят обычные внедорожные шины с агрессивным рисунком протектора, то на льду могут помочь только специальные шипованные шины. Обычно они также имеют агрессивный рисунок, составленный из резиновых блоков. Подробную статью о зимних шинах можно почитать на сайте http://www.bicycle.spb.ru/.

СОВМЕСТНАЯ УСТАНОВКА РАЗЛИЧНЫХ ШИН.

Две основные идеи, которые могут заставить установить на один велосипед различные шины спереди и сзади, это - снижение веса велосипеда в целом и вращающихся масс в частности, а также, улучшение управляемости на скользких дорогах.

Как известно, снижение массы колеса, особенно за счет веса обода и шины, весьма существенно влияет на динамику разгона велосипеда. Для заметного снижения массы колеса и улучшения его катимости, устанавливают более узкие шины, накачивая их до большего давления. Но ставить очень узкую шину, особенно на горный велосипед, часто бывает невозможно из-за появления опасности пробоя такой шины на неровностях дороги. Так как на среднестатистическом велосипеде нагрузка на переднее колесо примерно в два раза ниже, чем на заднее, и не редкостью является наличие амортизационной вилки смягчающей удары, то из этих соображений можно поставить вперед более узкую шину.

С другой стороны, скольжение заднего колеса не столь опасно, как скольжение переднего, и значительно реже приводит к падениям. Значит, необходимо добиться лучшего сцепления с дорогой переднего колеса по сравнению с задним. Как же можно это сделать? В общем случае, достичь такого результата позволяет установка вперед более широкой шины, накачанной до меньшего давления, так как при снижении давления увеличивается пятно контакта и, соответственно, сцепление шины с дорогой. К тому же, за счет узкой задней шины с высоким давлением достигается улучшение катимости велосипеда, так как на заднее колесо приходится больший вес. Другой способ, который больше подходит для внедорожных поездок - сочетание передней шины с более развитым протектором и более гладкой задней шиной.

Многие производители выпускают комплекты, состоящие из передних и задних шин одной модели. Иногда такие шины имеют различный рисунок протектора, а иногда различие заключается всего лишь в разнонаправленности рисунка: если шина устанавливается на заднее колесо, то она должна вращаться в одну сторону, если на переднее - в другую. Направленный рисунок протектора вообще часто встречается на велосипедных шинах.

Долговечность эксплуатации шин, то есть их ходимость, зависит от нескольких параметров. Шины с агрессивным рисунком протектора ходят дольше за счет высоких блоков. Шины из жесткой резины имеют худшее сцепление с дорогой, но служат дольше, так как резина меньше стирается. Существенное влияние оказывает давление: перекаченные шины изнашиваются быстрее и легче могут быть повреждены острыми предметами. Но, с другой стороны, недокаченные шины склонны к пробоям и повреждениям об обод, а также разрывам по корду из-за постоянного взаимного трения с ободом. Задняя покрышка снашивается в 2-3 раза быстрее передней из-за существенно большей нагрузки на нее. В случае серьезного повреждения задней покрышки и невозможности сразу заменить таковую на новую, она устанавливается вперед, так как нагрузка на переднее колесо существенно меньше.

"ВелоПитер", Санкт-Петербург www.agbike.spb.ru