Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe?

Výrobci by jistě nesouhlasili, ale v konstrukci pneumatik se toho za posledních sto let moc nezměnilo. Obejdou se nyní bez tlaku vzduchu?
  1. Autoforum.cz
  2. Rubriky a sekce
  3. Technika

Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe?

27.12.2011 | Miro Mihálik | 4 příspěvky

Výrobci by jistě nesouhlasili, ale v konstrukci pneumatik se toho za posledních sto let moc nezměnilo. Obejdou se nyní bez tlaku vzduchu?

Revolučních myšlenek v oblasti osobní mobility bylo vyřčeno hodně, realita za nimi ale tak nějak pokulhává. Podle nejtroufalejších futurologů jsme měli například někdy teď provozovat pod kapotami škodovek i mercedesů soukromé atomové či fúzní reaktory, pohybovat se pomocí antigravitace, pilotovat létající citroëny, mít rychlé, lehké a levné zásobníky elektřiny o dostatečné kapacitě, a přitom se pořád utvrzujeme v tom, že zatím prostě nejsme schopni adekvátně se odpoutat od letité technologie spalovacího motoru (ne že bych si stěžoval). Asi bychom si prostě měli zvyknout, že skutečně převratné nápady nepřichází po lusknutí prstů, protože ať se snažíme sebevíc, jen málokdy stojí na cílené práci a množství vynaložených prostředků. I proto je více než možné, že náš příští nový směr v dopravě určí až náhoda. Nicméně ani to čekání na další epochu nám dnes nebrání využívat neohraničený prostor ke zlepšování v dílčích oblastech, přičemž i tady můžeme natrefit na ideu s dalekosáhlými důsledky.

Třeba obyčejný defekt pneumatiky. Investujeme nepředstavitelné částky do odolnější konstrukce běhounu, vyvíjíme zpevněné bočnice, montujeme tuhé vnitřní vložky, umíme automaticky měřit tlak v kolech, měníme rezervy za kompresory s těsnící pěnou, ale ve výsledku jsou to jen provizorní řešení a tu zpropadenou díru musíme stejně nechat zalátat, pokud chceme jezdit dál a je-li oprava v tom lepším případě vůbec možná. Úvah, jak tomu předejít, zde už taky pár bylo. Některé se zaměřily na samoregenerační stěny pneumatiky, jiné na extrémně pevnou vrstvu odolávající penetraci, nicméně nic z toho neřešilo ten hlavní problém a tím je rozdíl tlaků mezi vnitřním prostředním pneumatiky a atmosférou, který má tu hloupou vadu, že se snaží při každé příležitosti vyrovnat. Jedno malé světýlko na konci tunelu ale zamžouralo...

Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 1 - bezvzduchova pneumatika 04Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 2 - bezvzduchova pneumatika 05Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 3 - bezvzduchova pneumatika 06
Michelin přišel s revolučním kolem Tweel, bylo ale hlučné a přehřívalo se

V polovině tohoto desetiletí přišel Michelin s pneumatikou nazvanou Tweel, což vzniklo spojením anglických slov „tyre“ (pneumatika) a „wheel“ (kolo). Jednoduchý a přitom geniální nápad byl postaven na pružných polyuretanových lamelách spojujících kolo s běhounem a úspěšně byl odzkoušen na průmyslových strojích, ale také na osobním automobilu. Různá tuhost lamel v podélném a příčném směru dokázala fantasticky skloubit poddajnost výhodnou pro komfort s příčnou tuhostí nevyhnutnou pro směrovou stabilitu vozu. Praktické výsledky ale tolik povzbudivé nebyly. Nové kolo sice mělo schopnost tlumit nerovnosti podobně jako vzduchem nafouknutá guma a znamenitě drželo v zatáčkách, jenže už v relativně nízkých rychlostech (nad 50 km/h) se začaly objevovat nepříjemné vibrace a rovněž nadměrné zahřívání, které výrazně zkracovalo životnost a urychlovalo destrukci. Lidé, kteří měli možnost nová kola vyzkoušet, popisovali svůj zážitek jako jízdu na hodně hrubém povrchu.

U Michelinu pochopili, že prozatím mají skvělé řešení pro různé bagry, nakladače, mobilní roboty či dvoukolky typu Segway a přihlásila se dokonce NASA, která s firmou podepsala kontrakt na dodání kol pro budoucí generaci lunárního vozu Rover. Nutno ale dodat, že Francouzi neobjevili Ameriku. Třeba australská firma Crocodile Tyres vyrábí gumy fungující na jednodušší ale podobném principu už pěkných pár let, a třeba malé čelní nakladače nebo vysokozdvižné či některé golfové vozíky používají pevné pneumatiky dlouhá desetiletí.

Novátorským vkladem Michelinu samozřejmě bylo uchování tlumící schopnosti Tweelu. Na průlom to sice nestačilo, ale dnes už můžeme s jistotou dodat, že teď už to je pouze otázka času, peněz a testování, kdy někdo vytvoří takovou vnitřní strukturu, aby se nežádoucí vlastnosti neprojevovaly, respektive projevovaly jen minimálně. A není k tomu daleko. Vývoj o pořádný kus posunula asi nejočekávanější instituce - Pentagon. Ten zainvenstoval do společnosti Resilient Technologies sídlící ve Wausau, poblíž wisconsinské univerzity, jejíž studenti Nick Newman a Eric Foltz se pod vedením profesora Tima Osswalda nechali inspirovat Michelinem a pustili se do hledání řešení. První nákresy vytvořili v červnu 2006 a svůj projekt pro nová kola vojenských Humvee nazvali NPT (Non-Pneumatic Tire - bezvzduchová pneumatika).

Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 4 - bezvzduchova pneumatika 15Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 5 - bezvzduchova pneumatika 14Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 6 - bezvzduchova pneumatika 13
Studenti Newman a Foltz vypracovali pod vedením profesora Osswadla nový typ NPT pro armádní Humvee. Inspirovali se u Michelinu.

Intenzivní zájem US Army byl pochopitelný. Ve srovnání s pásovými vozy se operační schopnosti jejich terénního vozu po zásahu značně sníží. Humvee sice dokáže s přestřelenými pneumatikami „uniknout“ rychlostí 50 km/h na vzdálenost 50 km, ale co je to ve srovnání s technologií, která nejenže nebude na střelbu reagovat, ale je schopná notně odolávat improvizovaným nástražným výbušným systémům (v armádní hantýrce IED). Spousta vojáků sice díky pancéřování primární útok ustálo, ale ty následující v imobilním voze a bez podpory již ne. Kola byla hodně slabým článkem a z tohoto pohledu se čtyřletý grant na 18 milionů dolarů vůbec nezdál být přemrštěný.

Výsledkem úsilí několika lidí bylo kolo s průměrem 94 centimetrů připomínající kruhový výřez včelí plástve. Inspirace přírodními zdroji přitom nebyla náhodná. Ať ve výzkumu zkoušeli cokoli, vždycky z toho nakonec nejlépe vyšla právě struktura se šestiúhelníkovými komůrkami. „Cílem bylo redukovat různorodou tuhost kola při použití původního řešení Michelinu,“ vysvětluje Tim Osswald. „Potřebovali jsme rovnoměrně přenést zatížení a vytvořit homogenní strukturu a jako nejlepší z toho vyšel šestiúhelník.“ Nejen z pohledu redukce hlučnosti ale hlavně také omezení produkce tepla. Testy přitom ukázaly, že i když simulovaný výbuch doslovně vytrhl třicet procent polymerové hmoty, po montáži na Humvee zapůjčené od tamní jednotky Národní gardy bylo neustále pojízdné. Jako další důležitý benefit byla prokázána schopnost kola zachycovat šrapnely směrující na kabinu.

První prototypy kol byly hotové již v roce 2008, ty poslední momentálně procházejí intenzivním finálním testováním, včetně zkoušek napodobujících nájezd tisíce mil dálničními rychlostmi. Ačkoli Resillient Technologies vyzývá k trpělivosti, vypadá to na úspěch. „Ve zprávách vidíte spoustu zraněných nebo zabitých vojáků, protože jejich konvoje uvízly kvůli prostříleným pneumatikám,“ říká Mike Veihl, generální manažer společnosti Resilient. „Můžete mít na voze jakékoli pancéřování, ale pokud přijdete o gumy, co vám zbude? Spousta nepojízdného brnění uprostřed přestřelky. A s tím se daleko nedostanete.“

Osswald a jeho tým, který mezičasem obhájil své diplomové práce na dané téma je momentálně ve fázi zdokonalování použitých materiálů. Už od začátku spolupracovali s firmou Polymer Engineering Center a později společností Wadal Plastics. Nyní hledají ideální chemický koktejl, který by byl schopen bez úhony odolávat teplotním rozdílům, kterým může být vystavena armádní technika. „Musíte počítat s tím, že i v poušti je přes den padesátistupňová výheň a v noci je tam skoro jako na Sibiři,“ říká Glenn Howlad, manažer odpovědný za vývoj materiálů v Resillient Technologies. Sehraný kolektiv jde dál a profesor je na své žáky patřičně pyšný. „Číslem jedna je mít studenty s otevřenou hlavou, kteří nemají apriorní představu o tom, co je špatná nebo správná odpověď,“ prozrazuje Tim Osswald. „Tato skutečnost nám dala možnost ponořit se do řešení úkolu mnohem rychleji, než bývá ve výzkumu obvyklé.“

Až to opravdu všechno vyjde, práce na NPT bude mít - zdá se - hodně velký vliv na lokální ekonomiku Wisconsinu. Resillient Technologies plánuje spustit výrobu pro armádu, zatímco bývalí studenti se budou snažit dát nové „ne-pneumatice“ konvenčnější vzhled, co se týká především uzavření konstrukce, aby nedocházelo ke znečišťování vnitřní struktury. Tento krok má vést ke komerčnímu využití. „Tento produkt má potenciál pro prakticky jakékoli vozidlo na trhu,“ hrdě dodává Mike Veihl. Uživatel může zapomenout na defekt, výrazně prodloužíme životnost kola třeba tím, že budeme nanášet protektor na ojetý běhoun. Máme to odzkoušené a funguje to. Na začátku chceme udělat nabídku výrobcům důlních zařízení a zemědělských i stavebních strojů, ale už brzy oslovíme také automobilové značky,“ dodává Veihl, přestože jeho nadšení asi nebudou sdílet tamní policisté, kteří budou muset posléze najít jiný způsob zastavování unikajících řidičů, než střílení do kol a natahovaní pásů s hroty.

Vzhledem k tomu, že ještě stále probíhají testy, cena stanovena nebyla. Podle lidí od Resillient Technologies by měla být identická nebo dokonce nižší než jsou ty dnešní run-flaty používané na armádních Humvee.

Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 7 - bezvzduchova pneumatika 01Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 8 - bezvzduchova pneumatika 03
Svou trochou přispěl do mlýnu také koncern Bridgestone, nevíme ovšem, jak se vypořádal s konstrukčními problémy spojené s hlučností a přehříváním

Že jde o směr, který připadá perspektivní i dalším výrobcům, dosvědčuje také koncern Bridgestone, který na posledním tokijském autosalonu předvedl také svou vizi bezvzduchové pneumatiky. Japonská firma to ovšem vzala přes ekologii a ve svém prohlášení se chlubí třeba tím, že vnitřní paprsková struktura pneumatiky je vyrobena ze znovu použitelné termoplastické pryskyřice a všechny materiály použité v konstrukci pneumatiky včetně pryže v oblasti běhounu jsou stoprocentně recyklovatelné. Koncept bezvzduchové pneumatiky by měl podle nich stanovit nová měřítka z hlediska ochrany životního prostředí, bezpečnosti a komfortu, což asi není jen tak ledabylé plácání, nicméně u Bridgestone se jaksi zapomněli pochlubit, jak se jim podařilo vypořádat s vibracemi, hlučností a přehříváním a navíc se nezmínili ani o dalším komerčním využití, takže zatím to můžeme brát jen jako signál, že tohle by opravdu mohla být budoucnost.

Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 9 - bezvzduchova pneumatika 12Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 10 - bezvzduchova pneumatika 16
Internet dokazuje, že první nebyl ani Michelin, ani US Army

Bezvzduchová pneu: soumrak, nebo úsvit „gumy”, jak ji známe? - 11 - bezvzduchova pneumatika 10
Australská firma Crocodile Tyres vyváží do celého světa bezvzduchová kola pro stavební a průmyslové stroje

Miro Mihálik

Další zajímavé články:

Diskuze 4 příspěvky

Reklama
Reklama

Živá témata na fóru

zobrazit vše

Autobazar

zobrazit vše


Reklama