На коготках: Резина

Конструкция шипов начиналась с простых «гвоздиков» со шляпкой-фланцем, которая удерживала шип в шине. Правда, не всегда достаточно прочно — в процессе эксплуатации шипы имели тенденцию вылетать (до половины за сезон). Поскольку это напрямую сказывалось на эксплуатационных качествах зимних шин, разработчики стали искать способы увеличить прочность крепления. Так появились многофланцевые шипы — твердосплавные стерженьки в корпусе из мягкой стали или алюминиевого сплава, прочно сидящие в протекторе шины. Такая технология в настоящее время позволила довести потерю шипов до вполне приемлемых значений. Чтобы еще больше уменьшить это значение, производители изобретают различные способы крепления — от развитых фланцев сложной формы, как в шине Nokian Hakkapeliitta7, где он восьмиугольный, до якорной посадки шипов, где они удерживаются на месте более плотным и жестким нижним слоем протектора, как в Goodyear UltraGrip Ice Arctic.

Форма шипов тоже со временем претерпела весьма значительную эволюцию. Пару десятков лет назад никто не мог себе даже представить, что твердосплавная часть шипа может быть какой-то иной, кроме как круглой в сечении. Такие шипы, разумеется, дешевы и технологичны, однако производители обратили внимание, что направление нагрузок, которым подвергается вставка в разных режимах вождения, довольно сильно варьируется. Это навело инженеров на мысль, что гораздо правильнее делать такую вставку в сечении не круглой, а многоугольной формы. Та же Nokian в четвертом поколении своих знаменитых шин Hakkapeliitta4 перешла от круглой вставки к квадратной, а еще через одно поколение — в Hakkapeliitta7 — вместо квадратов появились вытянутые поперек направления хода шестиугольники. Шипы в шинах ContiIceContact имеют Х-образное сечение («Бриллиант плюс»), а в Goodyear UltraGrip Ice Arctic — форму кругового сегмента. Такой подход позволяет серьезно улучшить ряд характеристик — время разгона на льду и тормозной путь сокращаются весьма значительно — на 10% или даже более.

Один из главных недостатков, присущих шипованным шинам, — генерируемый ими низкочастотный шум и"цоканье». Пневматическая шина, заполненная воздухом, — хороший акустический резонатор, усиливающий колебания шипов, возникающие при их контакте с твердым дорожным покрытием. К тому же зимние шины обычно имеют более развитый протектор с большим количеством блоков и ламелей, что также приводит к большему уровню шума.

Для уменьшения этого эффекта существует несколько ухищрений. Сейчас практически все производители делают блоки протектора разной формы, канавки прорезают под разными углами, чтобы избежать усиления шума в результате акустического резонанса. Помимо этого, шипы стараются распределять по поверхности шины таким образом, чтобы они не «ступали след в след»: это уменьшает резонанс и к тому же увеличивает сцепные свойства, поскольку при вращении шины шипы цепляются за чистый, еще не раскрошенный лед. Кардинальнее всех поступили инженеры Nokian, которые решили бороться с первопричиной шумов, оснастив каждый шип амортизирующим основанием Eco Stud, которое демпфирует вибрации, а заодно и обеспечивает правильное давление шипа на поверхность. А рядом с шипом расположены воздушные амортизаторы — три открытые снаружи полости. Когда шашка протектора касается дороги, отверстия закрываются, и воздушная камера становится упругой, образуя надежную опору для шипа. Участок протектора с воздушными амортизаторами отрывается от земли раньше шипа. Отверстия открываются, воздух получает возможность свободно выходить из камер, и протектор становится мягким. Соскакивая с дороги, шип ударяется в мягкую область, и энергия сжатой резины рассеивается воздушным амортизатором, вместо того чтобы передаться на резонирующие борта.

Второй основной недостаток шипованных шин состоит в том, что они разрушают не только лед, но и дорожное покрытие. Именно по этой причине во многих европейских странах, таких как, например, Германия, шипованные шины просто запрещены. И даже в Скандинавии, где покупатели зимой предпочитают ездить именно на шипованных шинах, задумались об этой проблеме. В частности, с 2013 года в Финляндии и Швеции вводятся новые экологические стандарты, которые ограничивают количество шипов до 50 единиц на метр окружности (TSFS2009:90). Впрочем, это совершенно не означает, что эксплуатационные свойства шин от этого станут хуже, — просто инженерам придется придумать что-нибудь новое.