Гелий и его смеси с азотом — дальнейшее развитие технологии использования инертных газов для заполнения шин

Смесь гелия с азотом

Около двадцати лет назад в Украине появилась и сразу стала популярной услуга закачки шин легковых и грузовых автомобилей не воздухом, как обычно, а смесью различных инертных газов либо чистым азотом.

Для чего это делается?

Прежде всего, чтобы исключить фактор влияние сжатого воздуха на физические свойства покрышки, улучшить управляемость автомобиля и обеспечить безопасность, исключив такой фактор, как взрывной разрыв шины при мощных нагрузках.

Из чего состоит воздух, закачанный в шины?

Это не просто смесь азота с кислородом, но и весьма приличное количество влаги и дорожной пыли, которые попадает в шину из окружающего воздуха при закачке ручным насосом или компрессором, плюс масло из того же компрессора. Объем примесей вроде и невелик, но при том внутреннем давлении и физической нагрузке,  с которыми работают шины грузовых автомобилей, оказывает существенное влияние.

Прежде всего, за счет центробежных нагрузок при вращении колеса влага, масло и пыль концентрируются на внутренней поверхности беговой дорожки, заставляя ее сильнее «прижиматься» к дороге, а значит, сильнее нагреваться и истираться.

Во-вторых, кислород, кроме того, что при высоких давлениях быстрее окисляет ( «старит») резину, совместно с влагой вгрызается в диск, но и еще является фактором мгновенного воспламенения шины в случае разрыва и проскакивания искры. Не забываем, что пары масла в сочетании с кислородом при определенных условиях также могут спровоцировать самовозгорание и взрыв!

Вот почему для тяжелых карьерных грузовиков на украинских  ГОКах практически повсеместно используют для наполнения покрышек инертный газ, использование воздуха запрещено либо ограничено по причине повышенной взрывоопасности.

Но не только тяжелые карьерные грузовики такие «лакомки»! Любое автохозяйство, заботящееся о безопасности использования своей техники, и к тому же умеющее считать затраты на ее обслуживание, давным-давно внедрили у себя практику использования инертных газов для наполнения шин.

Как уже отмечалось, главный фактор – безопасность, но и как без экономики?

Главное преимущество инертных газов или их смесей – полное отсутствие влаги и механических примесей. Из-за этого при движении по не самым лучшим украинским дорогам шина греется и изнашивается гораздо меньше. Очень просто заметить – приложи руку к колесу на воздухе, а потом на инертном газе. Не нужно даже иметь термометр, чтобы заметить разницу! Повышенная температура делает резину более мягкой, оттого стирается она быстрее.

Исследования влияния использования инертных газов для наполнения шин разных видов транспорта проводились в США в течение 10 лет организацией NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration).

Основные выводы из этой работы:

— использование инертных газов особенно эффективно для тяжелых грузовиков, сельхозтехники и самолетов с точки зрения безопасности;

— уменьшение износа протектора позволяет увеличить пробег до очередной наплавки и в целом до замены шины от 40% ;

— стабильная геометрия, а значит, целостность конструкции шины позволяет увеличить число покрышек, годных для повторной наплавки протектора, а также количество самих наплавок до окончательного выхода шины из строя;

— экономия топлива составила в среднем 3,3% на милю пробега.

Все положительные моменты от использования инертных газов, в частности, азота,  давным-давно расписаны и выложены в Интернет,  достаточно погуглить, так что повторяться не будем.

Если рассматривать применение доступных для пользователя инертных газов – гелия, аргона, азота, то бесспорным лидером является гелий.  У него линейная характеристика сжимаемости, он не взрывоопасен, силы межмолекулярного взаимодействия между его молекулами крайне невелики — меньше, чем в любом другом веществе. Это в нашем случае означает, что передача тепла от беговой дорожки, которая объективно греется от трения об асфальт, внутрь шины существенно ниже, чем у других газов! Значит, нарастание давления при движении крайне незначительное.

Соответственно, стабильное давление по всему объему шины не изменяет ее расчетную геометрию при движении, значит, расход топлива уменьшается по сравнению с закачкой воздухом. Стабильная геометрия шины – предсказуемое управление автомобиля.

Дополнительный плюс – плотность гелия в 7 раз меньше плотности воздуха, вот почему летают шарики, наполненные гелием. Конечно, ожидать, что многотонный грузовик начнет порхать, как бабочка, от того, что десять или больше его колес закачать гелием, смешно, но определенную часть неподрессоренной массы подвески он точно снимет, пусть копейки, но при пробеге в миллионы километров малые копейки превращаются в тысячи полновесных долларов.

Скептики могут заметить, что гелий, обладая хорошей текучестью, быстро просочится сквозь микропоры в резине или через ниппель или через места прилегания диска и шины, и выйдет наружу, как это заметно при надувании гелием обычных дешевых воздушных шариков.

Возразим. Толщина борта шины даже в самом тонком месте существенно больше толщины шарика, да и используются при изготовлении совсем другие материалы, плюс вулканизация резины проходит при давлении 25-30 атмосфер, что обеспечивает достаточную плотность состава.

Конечно, нельзя исключать деформированный обод, но это уже проблемы шерифа!

Основной недостаток при использовании гелия – его цена. Поэтому рекомендовать его применение можно любителям погонять на скоростях, совсем неодобренных ПДД, дрифтерам, всем, кто использует дорогую технику и хочет выжать из нее по максимуму.

Также вполне рациональное решение – использовать смеси гелия с азотом или аргоном. Есть свои плюсы, есть свои минусы.

Чтобы убедиться в качественном состоянии своих дисков и шин, можно подъехать в специализированную организацию, чтобы те проверили специальным гелиевым течеискателем возможные места утечки гелия. 

Если их нет, поздравляем, вы получите новые положительные эмоции при езде на своем автомобиле!