В чем сложность разработки внедорожных шин?
В наши дни пикап можно встретить на трассе с такой же вероятностью, как и на каменистом плато. Фактически, на рынке внедорожников наблюдается приток целого ряда претендентов на «дорожные» внедорожники. Тем не менее, остается растущий рынок для тех, кто действительно хочет сойти с проторенной дороги, и этим более заядлым водителям требуются шины, сочетающие в себе универсальные эксплуатационные характеристики. Поэтому жизненно важна специальная программа проектирования и испытаний колес для повышенной проходимости (RT).
Продолжительность разработки RT моделей варьируется в зависимости от статуса предшествующего продукта и самой конструкции покрышки.
«Шина для использования 80/20 (80% по дороге, 20% по бездорожью) требует меньше времени выхода на рынок, чем шина 20/80. Длительный срок службы также может повлиять на проектирование продукта, более ориентированного на бездорожье.
Средняя программа обычно занимает от 1,5 до 2 лет. Время создания модели может варьироваться от 6 месяцев до 5 пяти лет, в зависимости от проекта.
Временные рамки определяются множеством факторов, в среднем на это уходит от 3 до 4 лет, но автошины RT, занимающие промежуточное положение между внедорожными (AT) и грязевыми (MT) продуктами, представляют собой новый состав, и поэтому на ее разработку уходит больше времени.
Хотя процессы проектирования RT, вероятно, будут более специализированными, они в некоторой степени совпадают с процессами разработки дорожных моделей.
Резина должна соответствовать юридическим и базовым требованиям обычного дорожного продукта, таким как характеристики торможения, рулевого управления и вождения на мокрой дороге.
Сочетание данных требований для достижения оптимальных показателей на любой местности может быть настоящим искусством. Несмотря на то, что эти продукты могут путешествовать по пустыням Дубая или горным хребтам Гималаев, нельзя игнорировать другие критерии производительности, такие как шум, комфорт и характеристики на мокрой/сухой дороге на асфальте или бетонных поверхностях. Речь идет о совмещении множества факторов и нюансов.
Процесс испытаний прочности колес на дороге аналогичен тестированию обычной дорожной модели. Однако дополнительные процессы проектирования и испытаний выполняются для различных условий бездорожья, таких как грязь, песок, камни и гравий.
Автошины AT отличаются от стандартных дорожных по большинству характеристик: прочный каркас, широкий и массивный рисунок протектора, а также специальный состав резины. Оба варианта будут иметь определенный ресурс, поэтому основное совпадение между ними — это тесты на безопасность, контроль и целостность.
Дополнительные тестирования включают в себя оценку долговечности и сцепления с дорогой, некоторые из которых длятся пару месяцев.
Глобальная программа локаций
Помимо специфичного цикла разработки, возможно, потребуется принять во внимание график испытаний, который потенциально может охватывать весь мир.
Continental в основном тестирует свои внедорожные шины в США, на своем испытательном полигоне в Увальде, при этом зимние шины оцениваются в его местоположения в Арвидсъяуре и Йокмокке за Полярным кругом. Некоторые продукты, такие как CrossContact, используемые в гонках Extreme E, должны соответствовать критериям всесезонности: проходят тестирование в различных летних и зимних условиях.
Falken выбирает большие, труднопроходимые территории для своих программ испытаний в Африке, Австралии, Великобритании, США и Скандинавии, а также горные районы в материковой Европе. Тестирование внедорожных транспортных средств, в основном, завершаются на полигонах в Японии, Австрии и США.
Ключевыми рынками для внедорожных моделей Continental являются в основном Америка, Азия и Африка, поскольку именно в этих регионах люди больше ездят по грунтовым дорогам или имеют необходимость ездить по бездорожью.
Недавно открытый испытательный полигон Hankook Technoring площадью 1,26 миллиона квадратных метров в Тэане, Южная Корея, пополнил список испытательных площадок компании.
Большинству производителей всесезонных колес достаточно собственных испытательных мощностей, но бывают случаи, когда необходим аутсорсинг.
Разрешение конфликтов
Даже при наличии продвинутых программ и мест проведения испытаний, создание и выпуск автошины не обходится без компромиссов, таких как долговечность и экономичность.
Это один из целевых конфликтов. Благодаря структуре профиля шины повышенной прочности при движении по дорогам с нормальной скоростью движения имеют более высокий уровень истирания по сравнению с дорожными моделями. Поведение на мокрой дороге так же отличается.
Снижение сопротивления качению является чрезвычайно сложной задачей при создании продуктов с массивным протектором для сцепления и толстыми боковинами для защиты от проколов, но даже при этих требованиях производители находят способы улучшить RRC (коэффициент сопротивления качению), не влияя при этом на долговечность или надежность резины.
Для улучшения RRC все чаще используются составы с высоким содержанием кремния, а более высокое содержание натурального каучука необходимо для защиты от разрывов и порезов.
Разработка резины RT предполагает баланс между различными материалами: сцепление с мокрой дорогой, долговечность, сцепление со снегом и прочный протектор для бездорожья. Это также баланс между различными конструкциями: «снежный блок протектора и ламелей» и «жесткий и прочный для бездорожья». Хорошая АТ-шина — наилучший компромисс.
Другие характерные проблемы включают шумовые характеристики
Дизайн с глубоким протектором и открытый рисунок необходимы для экстремальных условий местности, но создают проблемы для инженеров, пытающихся снизить уровень шума. Поэтому разрабатываются инновационные конструкции рисунков и формы канавок, включая оптимизированную последовательность шагов рисунка, чтобы снизить шум до минимума, не влияя при этом на тягу и сцепление.
Разнообразие экстремальных условий эксплуатации шин RT создает дополнительные проблемы при проектировании. Разброс возможных условия использования имеет решающее значение для разработки и испытаний, особенно когда речь идет о потенциальных погодных особенностях и характере грунта, по которому будет ездить модель.
Развитие технологий моделирования привело к тому, что программы моделирования и тестирования RT стали более эффективными, экономя затраты и время, но это личь часть преимуществ.
Тестирование не только отнимает много времени, но и требует поддержания определенных условий на полигоне, что влечет дополнительные финансовые затраты. Благодаря моделированию, условия повторяются, и каждый следующий шаг, является результатом принятых контрмер. Поэтому производители могут вносить корректировки быстрее.
Спрос на характеристики колес растет с каждым годом, поэтому появляется больше возможностей для проверки с помощью моделирования, чтобы проверить компромиссные решения, такие как сцепление на снегу и гидродинамические возможности.
Прототипы позволяют избежать непредвиденных проблем на поздних этапах проектирования, обеспечивая стабильную производительность на протяжении всего срока службы.
Виртуальную технологию цифровых двойников можно использовать для прогнозирования производительности и исследования структурной целостности. Также доступны дополнительные программы моделирования для прогнозирования шума для поддержки разработки моделей и анализа методом конечных элементов для оценки надежности и долговечности.
Моделирование — это мощный инструмент проектирования, который позволяет анализировать влияние каждой детали автошины и соответствующим образом ее оптимизировать — например, правильную форму блоков протектора, необходимую для сочетания тяговых свойств и выброса грязи.
Разработка внедорожной резины, безусловно, сложный и многогранный процесс. Однако развитие технологий и тщательный анализ позволяют мировым производителям разрабатывать и производить шины, которые столь же интересны и динамичны, как и условия, в которых они часто эксплуатируются.
