Для эффективной работы во всём диапазоне дорожных и погодных условий шинам требуются такие свойства, которые объединить в одной универсальной модели невозможно. Тем более в нашем отечественном климате, где разница температур дорожного покрытия летом и зимой может достигать ста градусов и более. На наших дорогах любая «всесезонка» — это вредный самообман, потому что ездить на ней будет круглый год плохо, небезопасно и некомфортно. Потому что придумали её для тех стран, где, как в песне поётся, вечный май.
Свойства шин определяются не только рисунком протектора, конструкцией кордового каркаса, отношением высоты профиля к ширине, но и составом резиновой смеси. Последнее как раз имеет самое прямое отношение к сезонному применению. Летние шины лучше цепляются за тёплый шершавый асфальт, а зимние — за гладкий холодный лёд во многом благодаря физическим свойствам самой резины. При минусовых температурах материал, из которого обычно делают летние модели, становятся слишком жёстким и оттого скользким. А зимние шины, наоборот, в большинстве своём начинают сильно размягчаться от 8оС и выше, и тоже становятся скользкими. Поэтому оптимальным для смены покрышек считается температурный промежуток от 0 до 7оС. Так что же делает шину зимней?
Основные элементы
Холодно и скользко — вот два главных условия, с которыми встречается автомобильная шина на зимней дороге. Даже шершавый с виду чищеный асфальт может быть покрыт тонкой ледяной корочкой, намёрзшей из атмосферной влаги. Что уж говорить о трассах, полностью укрытых снегом или льдом? А потому зимняя шина должна поддерживать уверенное сцепление с гладкими скользкими поверхностями и делать это в отрицательном диапазоне температур.
Ещё временами (а в некоторых регионах — почти постоянно) на дорогах бывает рыхлый снег, слой которого всего в несколько сантиметров может оказаться непреодолимым препятствием для неправильно «обутого». А значит, для зимней шины важна способность пробивать себе снежную колею и двигаться по ней вперёд. Именно с этого, кстати, и началась история зимней резины как таковой. Ровно восемьдесят лет назад, в 1934 году, специально для преодоления заснеженных дорог Лапландии компания Nokian Tyres впервые выпустила в продажу зимнюю модель. Называлась она Kelirengas, что в переводе с финского означает «погодная шина», и предназначалась для грузовиков. Спустя два года появилась и первая легковая модель с существующим по сей день под именем Hakkapelita (так называлась финская конная гвардия на шведской службе во время Тридцатилетней войны). Рисунок протектора первых зимних шин состоял из крупных шашек-прямо-угольников, соединённых между собой в виде сложных зигзагов поперёк беговой дорожки. На льду такой протектор помогал слабо, зато во время и после снегопада позволял продолжать уверенно двигаться по заметённой дороге.
Своих шипов у первых зимних шин не было. Но при желании и необходимости их можно было установить самому. Правда, в те времена это делалось ещё по технологии, придуманной в начале ХХ века для цельнолитых резиновых колёсных бандажей. На пневматиках пользоваться приходилось тоже ею. Роль шипов здесь была отведена болтам, вкрученным изнутри в просверленные в покрышке отверстия и закреплённым снаружи гайками. Получалось трудоёмко, тяжело и недолговечно, приходилось дополнительно защищать камеру, а потому такая ошиповка получила наибольшее распространение... в автоспорте. В первой трети ХХ века на таких шинах нередко стартовали в зимних гонках.
Шипы традиционной конструкции с твёрдосплавным сердечником, не требующие сквозного сверления покрышки, появились лишь в конце 1950-х годов. Они быстро приобрели популярность в Скандинавии, а затем и по всей Европе, в результате чего... меньше чем через двадцать лет в тёплых странах началась борьба за сохранение асфальта. Из-за участившейся необходимости ремонтировать автобаны в ФРГ в 1975 году запретили использование шипованных шин. Со временем к запрету присоединились другие государства. И даже в северных странах Европы, где отказаться от шипов не позволяет климат, постепенно стали ужесточаться ограничения по их использованию, размеру и количеству. Так, самые новые правила, вступившие в силу в прошлом году на территории Евросоюза, ограничивают число шипов у находящихся в производстве легковых моделей до пятидесяти на метр длины беговой дорожки шины.
Тем временем уже в начале 1960-х годов в качестве альтернативы шипам были предложены ламели — узкие, частые и глубокие канавки в блоках протектора, позволяющие улучшить сцепление с гладкой дорогой. Мелкая нарезка не только повышает мягкость и эластичность шашки, но и работает подобно щётке, цепляясь своими острыми кромками за микронеровности скользкого покрытия. На голом льду такие шины уступают шипованным, но зато ведут себя лучше на чищеном асфальте.
Как сделать зимнюю шину?
В современных моделях зимних шин обобщён и дополнен весь прошлый опыт: знание человечества о зимних шинах с каждым сезоном продолжает расширяться. Шипованные шины уже давно не обходятся без ламелей, а в бесшиповых моделях развивают новые перспективные технологии. Ещё недавно велись эксперименты с заменой металлических шипов полимерными из особо твёрдых композитных составов. Но это направление, судя по свежим новинкам ведущих шинных марок, зашло в тупик. Зато появилась альтернатива: твёрдые полимерные частицы многогранной формы начали замешивать прямо в резиновую смесь беговой дорожки в процессе производства. Это позволяет работать протектору по принципу наждачной бумаги и оставаться постоянно шершавым: по мере износа стёртые частицы выкрашиваются и уступают место новым острым «кристаллам» из бывших внутренних слоёв.
Применяют сейчас и другой эффект, связанный со структурой материала. Давно известно, что обувь на подошве из микропористой резины не только очень тёплая, но и одна из наименее скользких. А раз так, то почему бы не использовать «микропорку» в протекторе зимних покрышек? При этом шинники поработали не только над увеличением износостойкости, но и над максимальным развитием гидрофильной способности материала. То есть увеличили её способность собирать в пятне контакта в свои поры «смазывающую» прослойку воды с поверхности льда, тем самым делая его менее скользким. Затем, под действием центробежной силы вращающегося колеса, вода из микроскопических пор выбрасывается наружу, и к следующему моменту контакта с поверхностью резиновая «губка» снова подходит в полной готовности.
Традиционные металлические шипы, несмотря на опалу в странах с мягким климатом, сохраняют свои позиции там, где зима всерьёз и надолго. Поэтому все ведущие производители обязательно предлагают «когтистые» модели: на льду до сих пор ничего эффективнее шипов нет. Но шипы сейчас тоже предлагаются разные. Так, после того как в своё время конструкторы Michelin рискнули отойти от традиционной цилиндрической формы и представили четырёхгранные шипы, работы над оригинальной формой «когтей» стали очень популярны среди шинников. В зимних моделях различных марок сейчас можно встретить трёхлучевые, крестообразные, вытянутые прямоугольные, четырёхзубые, шестигранные шипы. Одна из новейших разработок — треугольные направленные «когти» для направленных шин. Они сориентированы при установке таким образом, чтобы в сторону разгона смотрели углы, а в сторону торможения — широкие грани. Считается, что это повышает эффективность обоих процессов.
На некоторых новых моделях шин в протекторе вокруг шипов можно увидеть специальные канавки. Они предназначены для отвода из зоны контакта крошек льда, которые выгрызает шип, что даёт ему возможность врезаться в лёд ещё глубже. Другие же модели, наоборот, демонстрируют эффект «втяжных когтей»: внутренний слой протектора у таких покрышек состоит из термоактивной смеси, меняющей свою жёсткость в зависимости от температуры. Соответственно она выталкивает шипы на поверхность на холодном льду и позволяет им вдавливаться внутрь шашки на более тёплом асфальте.
Работа над шинными материалами в наше время вообще очень важный элемент для любой фирмы. Разумеется, все собственные рецепты держатся в строжайшем секрете. Но поскольку законы физики и химии для всех едины, то и рецепты эти во многом похожи. Так, для сохранения эластичности и стабильности свойств при низких температурах практически у всех современных зимних моделей, независимо от марки производителя, есть кремнийсодержащий наполнитель. В последнее время вошли в моду экологически чистые растительные масла, в том числе рапсовое и даже... апельсиновое. Они делают резину мягче независимо от окружающей температуры.
Впрочем, у всех мировых лидеров шинной индустрии уже давно в порядке вещей стала дифференциация состава резины в различных зонах покрышки, а также различия этих материалов в зависимости от предназначения и температурного режима эксплуатации. Не зря одни модели рекомендуются для экстремальных холодов, а другие — для мягких южных зим. И это предназначение следует учитывать: создатели резины лучше всех знают, для каких условий её подготовили.
Уже давно шинники не разрабатывают новые модели с чистого листа. У каждой марки есть удачные продукты, которые принимаются за точки отсчёта для дальнейшего развития. Инструментальные тесты на полигонах и повседневная эксплуатация этих моделей дают пищу для размышлений: а что бы ещё улучшить? В результате конструкторские бюро снова берутся за опыты с составом резиновой смеси, моделируют новые варианты корда, готовят наброски других рисунков протектора. Любое потенциально перспективное теоретическое достижение «прививают» существующей модели: выпускают малую экспериментальную партию с каждым таким отдельным обновлением и тестируют, сравнивая результаты с исходным образцом. По итогам испытаний принимается далеко не всё. Но даже удачным разнородным новшествам ещё предстоят тесты: их сводят в одну или даже несколько разных предсерийных моделей, из которых затем выбирают лучшую. Всё это требует времени, не все эксперименты дают ожидаемый результат, а работа над ошибками порой непредсказуемо затягивается. Так что неудивительно, что многие по-настоящему удачные бестселлеры выпускаются по многу лет, а выход ожидаемых новинок порой задерживается.
Такая разная зима
Хотя создатели зимних шин стремятся по возможности расширить оптимальный для эксплуатации погодный диапазон, сделать единую шину на все времена, температуры и условия не удалось ещё никому. Поэтому в зимнем классе есть несколько основных тем. Так, одни шины лучше всего ведут себя в условиях солёной городской слякоти, другие — на чистом льду, третьи — в сугробах. Существует и огромное количество промежуточных вариантов с уклоном в ту или другую сторону. Как их отличить? В общем, довольно просто. По внешнему виду. Так, шины с шипами предназначены, прежде всего, для загородной эксплуатации с грунтовками, грейдерами, зимниками и ледовыми переправами или длительными шоссейными перегонами по второстепенным магистралям, не избалованным излишним вниманием дорожников.
Если регион снежный, а коммунальные службы не всегда успевают вовремя справляться с упавшими с неба осадками, независимо от отношения к шипам, лучше обратить внимание на резину со скандинавским типом рисунка протектора. У него густо иссечённые ламелями крупные высокие шашки простых геометрических форм, с широкими канавками между ними и «угловатой» плечевой зоной. Такой протектор может быть ненаправленным. Он отлично работает в рыхлом снегу, продавливает неплотный накат и позволяет уверенно преодолевать нечищеные дороги.
Для мегаполиса, где погода чередует на проезжей части голый асфальт с солёной слякотью, лучше подойдут шины с европейским рисунком, основная задача которого — эффективно отводить из пятна контакта воду и быть комфортным на сухой дороге. Поэтому он отличается менее глубокими канавками и более сложной формой блоков. Этот протектор визуально менее агрессивен. Он всегда направленный и зачастую несимметричный. При этом шипы обычно не предусмотрены, а плечевые зоны закруглены для улучшения управляемости на высоких скоростях. В отличие от «скандинавских», шины европейского типа зачастую выпускаются в низкопрофильных размерах, ранее доступных только для летних моделей. У таких шин отношение высоты к ширине уменьшено до 40—45%. Сделано это ради управляемости на высоких скоростях, и предназначены они в первую очередь для мощных автомобилей со спортивным характером.
