Spis treści:
- Od Tweela po UPTIS - długa droga Michelin
- Problemy z fizyką i materiałami konstrukcyjnymi
- Większa masa, gorsze osiągi i trudniejsze projektowanie
- Produkcja, regulacje i koszty jako hamulce postępu
- Czy kierowcy są gotowi na zmianę?
Od Tweela po UPTIS - długa droga Michelin
Koncepcja opony bezpowietrznej nie jest nowa. W 2005 roku francuski producent Michelin zaprezentował model Tweel, a później udoskonalony system UPTIS (Unique Puncture-Proof Tire System). Podobne rozwiązania opracowywały także firmy Bridgestone, Goodyear czy Toyo. Według danych Michelin, wprowadzenie opon UPTIS mogłoby zmniejszyć liczbę odpadów gumowych o nawet 200 milionów sztuk rocznie, eliminując problem zużytych opon wynikający z przebicia czy nieprawidłowego ciśnienia.
Na papierze wygląda to idealnie: brak konieczności kontroli ciśnienia, mniejsze ryzyko wypadków i niższe koszty utrzymania. Jednak testy wykazały, że rzeczywistość jest bardziej złożona. Opony bezpowietrzne nie korzystają z naturalnej „poduszki” powietrznej, co sprawia, że trudniej im tłumić drgania i wstrząsy. W efekcie komfort jazdy i prowadzenie pojazdu pogarszają się, szczególnie przy większych prędkościach.
Problemy z fizyką i materiałami konstrukcyjnymi
Największą przeszkodą we wdrożeniu opon bezpowietrznych pozostają właściwości fizyczne. Klasyczne opony wykorzystują sprężone powietrze, które równomiernie rozkłada ciężar i pochłania wstrząsy. W wersjach bezpowietrznych tę funkcję muszą pełnić elastyczne żebra lub polimerowe struktury. To rozwiązanie działa dobrze przy małych prędkościach, lecz na autostradach powoduje zwiększone drgania, hałas i nierównomierne zużycie.
Drugim istotnym problemem jest ciepło. W klasycznych oponach powietrze działa jak izolator i pomaga odprowadzać temperaturę, natomiast w oponach bezpowietrznych nagrzewanie się materiału prowadzi do szybszego zużycia i utraty elastyczności. Testy Bridgestone, prowadzone na oponach dla łazików księżycowych, potwierdziły wysoką trwałość w warunkach ekstremalnych, ale ich przeniesienie na asfaltowe drogi wciąż stanowi ogromne wyzwanie.
Większa masa, gorsze osiągi i trudniejsze projektowanie
Kolejnym ograniczeniem jest masa. Brak powietrza wymusza zastosowanie twardszych i cięższych materiałów, co zwiększa tzw. masę nieresorowaną pojazdu. To z kolei negatywnie wpływa na zużycie paliwa, zasięg samochodów elektrycznych i zachowanie zawieszenia. Dlatego obecnie system UPTIS testowany jest głównie w mniejszych samochodach elektrycznych, gdzie moment obrotowy i układ zawieszenia lepiej znoszą dodatkowe obciążenie.
Niektóre prototypy wykazują również większy opór toczenia, co przekłada się na spadek efektywności energetycznej. Dla producentów samochodów, którzy walczą o każdy kilometr zasięgu, to argument nie do zignorowania.
Produkcja, regulacje i koszty jako hamulce postępu
Nawet gdyby rozwiązano problemy techniczne, opony bezpowietrzne wciąż napotykają inne bariery. Globalny przemysł oponiarski to gigantyczna sieć dostawców, fabryk i procesów opartych na produkcji opon pneumatycznych. Przestawienie się na nowy typ wymagałoby przebudowy linii technologicznych, wprowadzenia nowych form produkcyjnych oraz zmian logistycznych. To inwestycja liczona w miliardach dolarów.
Nie bez znaczenia są też przepisy. Amerykańska Krajowa Administracja Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego (NHTSA) wymaga, by każda nowa konstrukcja opony przechodziła szczegółowe testy wytrzymałości, deformacji i obciążenia. Standardy te są oparte na założeniu istnienia ciśnienia powietrza w oponie. Opony bezpowietrzne musiałyby więc zostać sklasyfikowane na nowo, co wymaga zmian prawnych i czasu.
Czy kierowcy są gotowi na zmianę?
Ostatnim elementem układanki jest rynek. Dla przeciętnego kierowcy przebita opona to incydent zdarzający się raz na kilka lat. Wiele osób nie odczuwa więc potrzeby rewolucji, jeśli obecne rozwiązania spełniają swoje zadanie. Koszty nowej technologii, zwłaszcza w pierwszych latach produkcji, mogą skutecznie zniechęcić potencjalnych nabywców.
Z tego powodu opony bezpowietrzne prawdopodobnie najpierw trafią do pojazdów flotowych, samochodów miejskich i autonomicznych - tam, gdzie regularna eksploatacja uzasadnia wyższy koszt początkowy.
Choć branża oponiarska jest coraz bliżej celu, pełne wdrożenie opon bezpowietrznych wymaga jeszcze dopracowania technologii, dostosowania przepisów i akceptacji rynku. Rewolucja wciąż jest w drodze, ale jej tempo zależy nie tylko od inżynierów, lecz także od kierowców i decydentów.
Przypisy:
Tweel to innowacyjna opona bezpowietrzna opracowana przez firmę Michelin w 2005 roku. Jej konstrukcja opiera się na sztywnym rdzeniu połączonym z elastycznymi ramionami wykonanymi z poliuretanu, które zastępują funkcję powietrza w tradycyjnej oponie. Tweel początkowo był przeznaczony głównie do maszyn budowlanych i pojazdów specjalnych, gdzie odporność na przebicia i niskie wymagania dotyczące komfortu jazdy stanowią zaletę.
Bridgestone - Japoński koncern oponiarski założony w 1931 roku przez Shōjirō Ishibashiego. Należy do największych producentów opon na świecie. Firma prowadzi szeroko zakrojone prace badawcze nad oponami bezpowietrznymi, a jej technologie testowane były m.in. w projektach NASA związanych z łazikami księżycowymi. Bridgestone koncentruje się na materiałach odpornych na wysokie temperatury i trudne warunki eksploatacji.
Goodyear - Amerykański producent opon z siedzibą w Akron w stanie Ohio, założony w 1898 roku przez Franka Seiberlinga. Firma znana jest z innowacji w dziedzinie ogumienia i eksperymentów z nowymi strukturami opon, w tym koncepcjami opon elastycznych i bezpowietrznych. Goodyear regularnie współpracuje z producentami samochodów elektrycznych w zakresie poprawy efektywności energetycznej opon.
Toyo - Japońska firma oponiarska założona w 1945 roku w Osace. Specjalizuje się w produkcji opon do samochodów osobowych, terenowych i sportowych. Toyo jest znane z innowacyjnych rozwiązań w zakresie mieszanki gumowej oraz wzorów bieżnika, które poprawiają przyczepność i trwałość. Firma eksperymentowała również z oponami o zmniejszonym oporze toczenia, co jest istotne w kontekście pojazdów elektrycznych.
NHTSA to Amerykańska Krajowa Administracja Bezpieczeństwa Ruchu Drogowego, agencja federalna działająca w ramach Departamentu Transportu Stanów Zjednoczonych. Zajmuje się opracowywaniem i egzekwowaniem przepisów dotyczących bezpieczeństwa pojazdów, w tym testów zderzeniowych i standardów opon. NHTSA odgrywa kluczową rolę w dopuszczaniu nowych technologii, takich jak opony bezpowietrzne, do użytku publicznego.
Źródło: ArXiv, Jalopnik, Wikipedia, Wired, YouTube
