تبلیغات
کانون فارغ التحصیلان - نسل جدید تایر های بدون باد تیویل_tweel
کانون فارغ التحصیلان
چهارشنبه 7 بهمن 1388

نسل جدید تایر های بدون باد تیویل_tweel

چهارشنبه 7 بهمن 1388

نوع مطلب :
نویسنده :برنایان

بیش از 100 سال است كه وسایل نقلیه، توسط چرخ­هایی كه از هوا پر شده­اند، در جاده حركت می­كنند. این همان تایر بادی است كه در خدمت رانندگان و مسافران جاده بوده است. به­تازگی طرح جدیدی توسط میشلن پیشنهاد شده است كه می­تواند تمامی ویژگی­های یاد شده را تغییر دهد. این طرح مبتنی بر تایر بدون هوای تی­ویل[1] است.

در این مقاله سعی شده است اطلاعات تكمیلی درخصوص نسل جدید تایر تی­ویل و مزایا و معایب آن نسبت به تایرهای بادی معمولی و همچنین پتانسیل­های كاربرد این محصول در صنایع مختلف مورد بررسی قرار گیرد.

خبر تولید تایر تی­ویل را برای اولین بار شركت میشلن در سال 2005 اعلام كرد. نام این تایر تركیبی از كلمات تایر و چرخ است (Wheel & Tire) زیرا تی­ویل از مونتاژ توپی چرخ قدیمی استفاده نمی­كند. توپی سخت داخلی بر محور انتقال ثابت شده و توسط پره­های پلی­اورتان به صورت از هم جدا، محاصره می­شود. تسمه برشی كه در امتداد پره­ها كشیده می­شود، لبه بیرونی تایر را تشكیل می­دهد (قسمتی كه در تماس با جاده است). تنش تسمه برشی در پره­ها و قدرت خود پره­ها جایگزین فشار هوای تایر قدیمی می­باشد. حركت به جلو مربوط به تسمه برشی است. تی­ویل به نظر مانند چرخ دوچرخه­های پیشرو و بزرگ می­آید.

شكل 1: تایر بدون باد تی­ویل ساخت شركت میشلن

شكل 2: قسمت­های مختلف تایر بدون باد

طراحی

قسمت بیرونی یا Tread تایر كه مشابه همان تایرهای معمول است و در صورت ساییده شدن، قابل تعویض است. تسمه برشی[2] دقیقا زیر Tread تایر قرار دارد و با سازگاری مناسبی پره­ها را به قسمت tread متصل می­كند. پره­های پلی­یورتان، نقش جاذب شوك را دارند و با تغییر طراحی و زاویه آنها می­توان به سفتی­ها و قدرت تحمل بارگذاری­های مختلف در تایر دست یافت. توپی داخلی، حاوی یك ماتریس پلیمری انعطاف­پذیری است كه قابلیت خم شدن تحت بار و برگشت به حالت اول را دارد. با تغییر ضخامت و اندازه پره­ها امكان تولید تایرهای مختلف با كارایی­های مختلف وجود دارد.

هنگامی كه تی­ویل در جاده حركت می­كند، پره­ها اثر جاده را همان­طوری كه فشار هوا در تایر بادی جذب می­كرد، جذب می­كنند. تسمه برشی و آج­دار به طور موقت تغییر شكل یافته و همان­طور كه پره­ها خم می­شوند به سرعت فنر به حالت اولیه برمی­گردد. تی­ویل را می­توان با تنش­های متفاوتی از پره ساخت كه هر یك ویژگی­های كنترل­پذیری متفاوتی دارند.

نتیجه نصب پره­های نرم­تر، چرخش راحت­تر با كنترل­پذیری بهتر است. سختی جانبی­ تی­ویل نیز قابل تنظیم است. برای آزمایش، میشلن یك آئودی A4 را به تی­ویل با سختی جانبی 5 برابر تایر بادی، مجهز كرد و نتیجه آن، كنترل­پذیری یا فرمان­گیری بسیار حساس تی­ویل بود.

میشلن، گزارش داده است كه نمونه اولیه تی­ویل حدود 5 درصد از مقاومت غلتان و سطوح جرم تایر بادی رایج را دارد. به این معنی است كه حدود یك درصد در سوخت صرفه­جویی می­شود. از این­رو كه تی­ویل در اوایل گسترش خود می­باشد، میشلن انتظار دارد كه مقادیر نتایج را بهبود بخشد.

مزایا و معایب تایرهای نسل جدید نسبت به تایرهای بادی

تایر بادی یا انباشته از هوا، از یك هسته داخلی هواناپذیر كه با هوای تحت فشار پر شده، ساخته شده است. یك آج كه معمولا با نوار فولادی یا دیگر مواد مستحكم می­شود، هسته داخلی را می­پوشاند و ناحیه تماس با جاده را تامین می­كند. فشار هوای داخل تایر بیشتر از فشار جو است، بنابراین این تایر متورم باقی می­ماند حتی با وزن وسیله كه بر روی آن می­باشد. فشار هوای داخل تایر، مقاومت در برابر نیرویی كه سعی می­كند تایر را تغییر شكل دهد تامین می­كند، اما فشار باید یك درجه مشخصی داشته باشد. - یك اثر میرا شدن در اثر برخورد تایر با دست­اندازهای جاده – اگر شما تا به حال سوار كالسكه­های قدیمی با چرخ­های چوبی شده باشید، تفاوت آن را با تایرهای بادی احساس خواهید كرد.

تایرهای بادی به­خصوص در سرعت­های بالا یا كاربردهای خطرناك معایبی دارد. البته مشكل اصلی آن همان پنچر شدن است كه یك نقص كامل محسوب می­شود. تركیدن در سرعت­های بالا كه منجر به تصادف خطرناك ماشین می­شود. طراحان نظامی در مورد تایرهایی كه در اثر تیراندازی یا انفجار گلوله تركیده می­شوند، اظهار نگرانی می­كنند. بدیهی است كه یك تایر بدون هوا تنها با یك پنچری از كار افتاده نمی­شود. البته رایج شدن تایرهای بدون هوا به­علت ناتوانی استفاده از تسمه­های میخدار برای متوقف ساختن تبهكاران، برای نیروهای پلیس نگران­كننده خواهد بود.

شكل 3: نمای یك تایر پنوماتیكی پنچر ونقش عملكرد آن

دیگر مشكل درباره تایرهای بادی شامل بی­ثباتی در فشار هوا و عملكرد آن است. فشار پایین در تایر انقباض بهتری ایجاد می­كند (باعث آسایش و آسودگی هم هست)، به خاطر اینكه تایرها اندكی پهن می­شوند و آج بیشتری در تماس با جاده قرار می­گیرد. هر چند فشار داخل تایر از سختی بالایی و پایینی محافظت نمی­كند و تنها از سختی جانبی تایر محافظت می­كند. كاهش فشار هوا این اجازه را به جداره­های كناری تایر می­دهد تا منقبض شوند، كه متاسفانه منجر به فرمان­گیری ضعیف می­شود. در یك تایر بدون هوا، سختی آن مستقل از این دو موضوع است.

همچنین فشار هوا مشكلات دیگری هم دارد. همچنین تایرهای بادی نسبت به تغییرات دما حساس هستند كه منجر به تغییر فشار داخلی تایر می­شود.

شكل 4: تصویر آئودی مجهز به تایرهای تی­ویل در سرعت

درخصوص معایب تی­ویل نیز نكات قابل ملاحظه­ای وجود دارد. بدترین عیب آن، ارتعاش و نوسان است. تی­ویل در سرعت­های نسبتا بالای 50 مایل نوسان می­كند. ارتعاش به تنهایی مشكلی به­وجود نمی­آورد، اما باعث بروز دو مشكل دیگر می­شود: سروصدا و گرما.

سروصدایی كه بر اثر حركت سریع تی­ویل ایجاد می­شود، بسیار ناخوشایند است [منبع: CBS News]. ضمنا رانندگی كردن در مسافت­های طولانی با سرعت بالا منجر به تولید گرمای زیادی می­شود كه مهندسان میشلن نگران­كننده است.

مشكل دیگر مربوط به صنعت تایر است. فرایند ساخت تی­ویل كاملا متفاوت با فرایند ساخت تایر بادی است. برای تولید این نسل از تایرها، ایجاد تغییراتی كلی برای بسیاری از كارخانه­ها نیاز است و تنها با بالا بردن تجهیزات و امكانات آنها قابل انجام نیست. این موضوع مانعی مهم در برابر عرصه تولید تایر بدون هوا است. لذا به دلیل این معایب، میشلن قصد ورود این تایر را تا زمان برطرف شدن كامل عیوب آن و تحلیل شرایط بازار نخواهد داشت.

درخصوص جاذبه­های قیمتی نیز با توجه به مواد و روش­های ساخت به­كار گرفته شده، در صورتی كه هزینه تولید این محصول در سازنده گران­تر از تایرهای بادی كنونی تمام شود، پیش­بینی می­شود كه استقبال ویژه­ای نزد مشتریان نداشته باشد.

پیش­بینی می­شود كه در صورت ایجاد سروصدا بر روی دست­اندازها، كاهش قابلیت فرمان­گیری و ... این محصول جایگاه خوبی پیدا نكند.. ضمنا به وزن تایر اضافه شود، خودروسازان به­دلیل افزایش مصرف سوخت و مغایرت با الزامات آلایندگی از آن استقبال نخواهند كرد.

پتانسیل­های كاربرد

در حال حاضر، فناوری تایر شعاعی به عنوان استانداردی پذیرفته شده برای مدت طولانی ادامه خواهد داشت. لذا شركت میشلن قصد دارد ابتدا از تی­ویل در وسایل با سرعت­های پایین از جمله وسایل ساختمان سازی استفاده كند. تی­ویل برای چنین استفاده­هایی به این دلیل كه مسئله نوسان در سرعت­های بالا به وجود می­آید، می­تواند نمونه­ای كامل باشد. این طراحی به دلیل نوسان در سرعت­های بالا به وجود می­آید، می­تواند نمونه­ای كامل باشد. این طراحی به دلیل بدون هوا بودن تایر، مزیتی بزرگ برای مكان­های ساختمانی است. همچنین، در كاربردهای نظامی، فضایی، ویلچرهای رباتیك و ... كه مقاومت­های سواری و غلتیدن در رتبه دوم اهمیت قرار دارند، می­توان از این نسل تایر استفاده كرد.

شكل 5 : نشان­دهنده نمونه­ای از كاربرد تی­ویل اصلاح شده در صنعت ساختمان است

این فناوری، كارایی چشمگیری نیز در صنعت iBOT دارد و مشكل بالا رفتن از پله­ها و سطوح ناهموار را برای iBOT حل كرده است.

شكل 6: iBOT با فناوری تی­ویل می­تواند بهترین جایگزین برای صندلی­های چرخدار باشد

تری گتیس[3] رئیس مركز تحقیقات و فناوری میشلن امریكا گفته است: «تغییر تكنولوژی خودرویی مقوله­ای است كه در هر قرن یك­بار اتفاق می­افتد، اما با شروع قرن جدید، تی­ویل می­تواند صنعت خودرو را متحول سازد:

میشلن همواره به این مهم دست یافته است كه می­تواند برای هر نوع استفاده­ای تایر مخصوص به خود ومناسب آن را به كار ببرد. به­عنوان مثال، ماشین­الات راه­سازی، iBOT، موتورسیلكت، دوچرخه و .... درواقع میشلن همواره سختی عمودی (كه از آسایش و لذت رانندگی می­كاهد) و سختی جانبی (كه هندلینگ و قابلیت پیچش را كاهش می­دهد) را بهینه می­سازد.

میشلن، تنها كارخانه­ای است كه در زمینه تایر بدون هوا كار می­كند. Resilient Technologies نیز با همكاری پنتاگون در حال گسترش این نوع تایر است و به آن تایر بدون هوا (Non Pneumatic Tire) یا NPT لقب داده است. این كارخانه­ بسیار پیشرفته بوده و هدف آن بازاریابی استراتژی در مصارف نظامی است. تنها تفاوت تایر بی­هوا با تی­ویل در موقعیت­ قرار گرفتن پره­های آنهاست، اما ایده كلی تایر بدون هوا مشابه تی­ویل است.

در شكل 7، نمونه­ای از محصول تایر بدون باد ساخت Resilient Technology كه در جنگ عراق مورد آزمایش قرار گرفته، نشان داده شده است:

شكل 7: نمونه تایر بدون باد بر روی یك خودروی جنگی

این تایر بدون باد كه از ساختار كندوی عسلی پلیمری و یك Tread مشكی ضخیم كه به دور آن قرار گرفته، تشكیل شده است امكان عبور گلوله از میان تایر را فراهم می­سازد. به گفته شركت سازنده، حتی اگر 30 درصد از تایر به دلیل انفجار از بین برود، تایر بدون هوا به عملكرد خود ادامه خواهد داد. این نوع تایر نیز همانند تی­ویل ساخت میشلن، از مشكلات مربوط به وزن، سروصدا، تولید گرما، خشكی سواری و استفاده در سرعت پایین رنج می­برد. ناگفته نماند كه طراحی نهایی قابل كارایی در انواع خودروی سواری و آنالیز هزینه تولید انبوه این محصولات، با توجه به نهایی نشدن جنس پلیمرهای مصرفی و فرایند تولید قطعه هنوز انجام نشده است. لذا صرف­نظر از مصارف موردی، به نظر می­رسد كه تایرهای بدون باد با مزایایی كه دارند در صورت رفع مشكلات یاد شده بتوانند به بازارهای جهانی راه یابند.

منابع

http://www.fluggart.com

http://www.wikipedia.com

http://www.firyarn.com

http://www.sciam.com/artcle.cfm?id=tires-that-dont-need-air

http://www.safmechanic.com(Solid and Fluid Mechanics)

http://www.phalls.com


[1]. Tweel

[2]. Sheer bond

[3]. Terry Gettys




manicure
چهارشنبه 9 فروردین 1396 10:48 ب.ظ
I'm truly enjoying the design and layout of your site.

It's a very easy on the eyes which makes it much more pleasant for me to
come here and visit more often. Did you hire
out a designer to create your theme? Exceptional work!
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر