Когда зимой под колеса на дороге попадает гладкий, как Днепр при тихой погоде, и скользкий, как продажный политик, лед, от аварии автомобиль могут удержать только эти маленькие металлические детальки.
Все о шипах для зимней резины

В романе американского фантаста Вернора Винджа «Пламя над бездной» люди попадают на планету, населенную расой собакоподобных разумных существ. Один из героев книги, испытав страх перед накладными шипами на когтях солдат, дает расе очень меткое прозвище, символизирующее их власть над окружающей природой: «Стальные когти». Вряд ли можно найти образное название, которое лучше отражало бы главную функцию шипов — очень важной детали шипованных зимних шин.

Шиповки и липучки

Сложно точно установить, когда и кто впервые додумался оснастить шины автомобилей шипами, но появились они еще в конце XIX века. Первые шипы были самоделками, изготовленными из подручных материалов — гвоздей или саморезов, но в середине XX столетия в странах, где зимой землю укрывает толстый слой снега и льда, обратили внимание на отличные сцепные свойства шипованных шин. С тех пор именно такие шины стали в скандинавских странах своеобразным зимним стандартом, и лишь в последнее время их на рынке теснят фрикционные («липучки»).

И у «липучек», и у «шиповки» есть свои сильные и слабые стороны, определяющие выбор того или иного типа шин. «Липучки» имеют преимущество при температуре выше нуля, на сухом и мокром асфальте, а также значительно бережнее относятся к дорожному покрытию, что обусловливает их популярность в крупных городах, где дороги регулярно чистят от снега и обрабатывают противогололедными реагентами. Лучше они и тогда, когда столбик термометра опускается ниже минус 20 по Цельсию — лед становится слишком твердым, и шипы уже не могут за него зацепиться. На снегу оба типа работают примерно одинаково хорошо, а вот на гладком льду при умеренном морозе шипованные шины получают очень серьезное преимущество: благодаря шипам, внедряющимся в лед, они имеют гораздо лучшие сцепные свойства.

Клубок противоречий

Основная проблема состоит в том, что шипы должны сочетать ряд весьма противоречивых свойств: не должны изнашиваться быстро, иначе шина потеряет свои «ледовые» качества, и не должны изнашиваться слишком медленно, потому что протектор шины тоже стирается. Если шип будет мало выступать над протектором, он не сможет прокалывать лед. Если же будет выступать из протектора слишком сильно, увеличится вероятность его выпадения. Кроме того, такой шип сильно разрушает дорожное покрытие, поэтому сейчас введены законодательные ограничения по высоте выступающего шипа (для новых шин — 1,2, для изношенных — 2? мм).

Теория эволюции

Чтобы шип удовлетворял всем этим противоречивым требованиям, он должен иметь составную конструкцию: тело (корпус) и пин (твердая износостойкая вставка). Корпуса бывают однофланцевые, похожие по форме на гвоздь, и двухфланцевые (или многофланцевые, но это экзотический вариант). Двухфланцевые гораздо лучше удерживаются в шине и меньше выпадают в процессе эксплуатации. Кроме того, верхний фланец предотвращает попадание воды и грязи в гнездо шипа, что также способствует прочности и долгой службе.

Круглые в сечении шипы дешевле и проще вставлять в шины (на заводе), но сегодня производители предпочитают делать шипы направленными: вставка у них не круглая, а имеет сложную форму. В зависимости от ширины и формы вставки (она бывает квадратной, прямо-угольной, ромбовидной, овальной, трапециевидной и др.) можно оптимизировать те или иные характеристики шины на льду — торможение, управляемость, разгон. Если вставка асимметрична, нужно правильно ориентировать ее относительно направления вращения шины при установке шипа, а также предотвратить дальнейшее вращение шипа в посадочном гнезде, так что у таких шипов фланец тоже не круглый.

Двадцать лет назад корпус шипа делали стальным, но сейчас такие шипы можно увидеть только на грузовиках и автобусах. Для шин легковых автомобилей используют более легкие алюминиевые корпуса шипов, в которые запрессовывают изготовленную методом спекания из порошка вставку из карбида вольфрама. Были попытки делать корпуса шипов из пластика, но по разным причинам (в основном из-за малой прочности) от них отказались.

Новый регламент на шипованные шины, вступивший в силу в Скандинавии в прошлом году, ограничивает количество шипов 50 штуками на погонный метр окружности шины. Но в законе есть лазейка: количество шипов может быть больше, если производитель продемонстрирует, что воздействие такой шины на дорожное покрытие ниже определенного уровня. Лазейкой уже воспользовались два крупных производителя — Nokian и Continental. Ограничена и масса одного шипа — 1,1 г, так что шипы стали меньше и легче. Но на цепкость новых шин, разработанных с учетом этих требований, как показали практические тесты, это почти не повлияло. Ведь шипы — это лишь один, хотя и довольно важный, элемент конструкции шины. Они не работают отдельно от шины, а только вместе со всеми ее элементами. И конечно, вместе с главным элементом, предотвращающим аварии, — тем, который находится между рулем и сиденьем. Фото

Michelin

X-Ice North (2005) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

В этой модели первого поколения использован классический двухфланцевый шип с круглым сечением. Инженеры компании посчитали, что им нужны именно всенаправленные сцепные характеристики на льду, которые лучше всего обеспечивают круглые шипы.

X-Ice North 2 (2009) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

Второе поколение шин снабжено шипами несколько измененной формы, но общая идеология осталась той же: шипы с всенаправленными сцепными характеристиками дополняют то, что обеспечивает протектор.

X-Ice North 3 (2013) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

Шипы третьего поколения увеличились в размерах, причем значительно, изменилась и форма верхнего фланца — теперь он конический (причем конус не обратный, а прямой). Но за счет выборки-углубления в опорном нижнем фланце масса шипа осталась такой же (1,1 г) для соответствия новому регламенту. За счет увеличения размеров нижнего фланца шипы прочнее «сидят» в шине. Двухслойный протектор с нижним слоем из термоактивной смеси помогает удерживать шип (и «выдвигать» его при необходимости).

Continental

ContiWinterViking (1999) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

Простые двухфланцевые шипы с круглой вставкой устанавливались на ранней модификации первого поколения этого семейства шин. Выпуск данной модификации продолжался четыре года.

ContiWinterViking 1 (2003) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: овальная

Вторая модификация шины ощетинилась измененными шипами с овальной вставкой, ориентированной поперек направления движения. Такая форма позволила улучшить характеристики разгона и торможения на льду. Чтобы шип не вращался в гнезде, на нижнем фланце были сделаны два среза.

ContiWinterViking 2 (2005) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «бриллиант»

Такое романтичное название производитель дал вставкам с прямоугольным сечением и огранкой в виде «крыши». Правда, огранка эта быстро стирается при эксплуатации. Вставка ориентирована поперек направления движения. Два среза нижнего фланца предотвращали вращение шипа в гнезде.

ContiIceContact (2009) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «бриллиант плюс» (прямоугольная с вогнутыми сторонами)

За счет формы, напоминающей кость, вставка, по утверждению производителя, более эффективно работает в поперечном направлении. Кроме того, эти шипы не просто устанавливаются, а вклеиваются в посадочное место, в результате чего их потеря в процессе эксплуатации минимальна.

ContiIceContact (2013) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «гибридная»

В связи с введением новых требований в 2013 году производитель обновил свою флагманскую шину, изменив состав резиновой смеси и конструкцию шипов. Новые шипы (HD, Hybrid Dubb) меньше и легче, чем «бриллиантовые» (BD, Brilliant Plus Dubb). Вставка имеет меньший поперечный размер, изменилась и геометрия шипа, за счет чего шины прошли тест на износ дорожного покрытия без уменьшения количества шипов.

Nokian

Nordman 4 (2009) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

Модель для бюджетного сегмента рынка снабжена классическими алюминиевыми двухфланцевыми шипами с круглой вставкой (такими же оснащалась модель Hakkapeliitta 2).

Nordman 5 SUV (2014) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: квадратная

Для новых шин бюджетного сегмента используются шипы с квадратной вставкой и квадратными фланцами, проверенные на шине Hakkapeliitta 5.

Hakkapeliitta 7 (2009) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: шестигранная

В этом поколении вставка имеет форму вытянутого шестигранника, ориентированного поперек направления движения. Чтобы шипы прочнее держались, нижний фланец увеличен в размерах.

Hakkapeliitta 8 (2013) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: шестигранная

Компания Nokian в стремлении соответствовать новому регламенту пошла по альтернативному пути. Новый алюминиевый шип с шестигранной вставкой стал короче и легче (0,8 г), чем шип прошлого поколения. Поскольку это серьезно снижает воздействие на дорожное покрытие, количество шипов не нормируется.

Goodyear

Ultragrip 400 (1996) Фото Тип: однофланцевый Материал: сталь Форма вставки: круглая

Шипы-«гвозди» — однофланцевые, с круглой вставкой и стальным корпусом. Это было последнее поколение зимних шипованных шин Goodyear с однофланцевыми шипами.

Ultragrip 500 (2001) Фото Тип: двухфланцевый Материал: сталь Форма вставки: круглая

В вышедшей в 2001 году шине был использован двухфланцевый шип со стальным корпусом (правда, верхний фланец был ненамного шире талии) и обычной круглой вставкой.

Ultragrip Extreme (2007) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

Первая модификация этой шины вышла с двухфланцевым шипом и круглой вставкой, но кожух уже был заменен на алюминиевый, в результате чего шипы стали легче.

Ultragrip Extreme (2010) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: шестигранная

Вставка шестигранной формы улучшила сцепные свойства шины, поскольку острые грани лучше разбивают лед.

Ultragrip Ice Arctic (2012) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: трапециевидная

На сегодня это, вероятно, самый сложный по форме шип. Длинное основание трапециевидной вставки имеет форму дуги. Именно эта дуга отвечает за сцепление со льдом при торможении, что значительно сказывается на сокращении тормозного пути на льду. Короткое прямое основание трапеции отвечает за сцепные свойства при разгоне, а скошенные боковые стороны улучшают управляемость. Для правильной установки шипа нижний фланец сделан треугольным, а в шине шип удерживает специальный двухслойный резиновый «чехол». Его нижний слой из более твердой резины надежно фиксирует шипы, а внешний, более мягкий, отвечает за сцепные свойства шины.

Gislaved

Nord Frost 3 (2000) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

На предыдущей версии стояли очень оригинальные шипы с пластиковым корпусом, но производитель решил вернуться к более традиционным.

Nord Frost 3 (2003) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: овальная

Во второй модификации шины оснастили шипами с овальной вставкой, ориентированной поперек направления движения, чтобы повысить разгонные и тормозные характеристики на льду.

Nord Frost 5 (2006) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: «бриллиант» (прямоугольная)

Пропустив одну цифру в нумерации поколений, новая модель шины получила шипы, полностью аналогичные тем, которыми оснащались шины ContiWinterViking 2.

Nord Frost 100 (2013) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: трехлучевая звезда

Количество шипов ограничено, в соответствии с новым регламентом, 50 штуками на погонный метр. Однако сами шипы очень интересны: форма вставки увеличивает ее эффективный поперечный размер, улучшая сцепные характеристики шины. Корпус шипа круглый, верхний фланец в виде обратного конуса («рюмка») прочнее удерживает шип в шине.

Matador

MP50 Sibir Ice (2012) Фото Тип: двухфланцевый Материал: сталь Форма вставки: круглая

Шина бюджетного сегмента снабжена простым стальным двухфланцевым шипом с круглой вставкой.

Cordiant

Snow Cross (2013) Фото Тип: двухфланцевый Материал: алюминий Форма вставки: круглая

Алюминиевый корпус с верхним фланцем в виде обратного конуса («рюмка») и круглой вставкой. На верхнем торце фланца нанесены канавки в виде снежинки, дополняющие дизайн протектора шины. Двухслойный протектор шины с нижним более твердым слоем прочно удерживает шипы и предотвращает их потерю.

Статья «Стальные когти» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2014).