История изобретения шины
История изобретения шины
Сейчас практически невозможно найти человека, который не знает, что такое шина и для чего она нужна. Но не все люди знают, что шины в их сегодняшнем виде появились относительно недавно. История изобретения шины началась практически полтора века назад с, казалось бы, незначительного события.
Открытие каучука
История шины началась еще во времена Великих географических открытий, когда Христофор Колумб вернулся в Испанию и привез из Нового Света множество диковин. Одной из таких диковин был эластичный и прыгучий мяч из «древесной смолы». Индейцы делали такие мячи из сока дерева Гевея, растущего на берегах реки Амазонки.
ГЕВЕ́Я (Hevea) — род вечнозелёных деревьев семейства молочайных. Во всех частях Гевеи накапливается млечный сок. Млечный сок – природный латекс с содержанием каучука. 13 из 20 видов Гевеи произрастают в дождевых лесах тропической части Южной Америки. Сейчас основным источником природного каучука в мире служит ГЕВЕЯ Бразильская (H. brasiliensis), млечный сок которой содержит до 50% каучука. Гевея Бразильская достигает в высоту 20-50 метров, в диком виде произрастает в Бразилии. Как каучуконосное растение широко культивируется на плантациях в тропической части Азии (остров Шри-Ланка, полуостров Малакка, Малайский архипелаг). Сбор млечного сока (природного латекса) начинают только на 5-7 год после высадки плантации. Сбор производят путем подсочки.
Сок гевеи индейцы называли «каучу» – слезы млечного дерева («кау» – дерево, «учу» – течь, плакать). Так образовалось современное название материала – каучук. Кроме эластичных мячей индейцы делали из каучука непромокаемые ткани, обувь, сосуды для воды, ярко раскрашенные детские игрушки.
В Европе забыли про южноамериканский прыгающий мяч до 18 века, пока французская экспедиция в Южной Америке не обнаружила дерево, выделяющее удивительную, затвердевающую на воздухе смолу. В 1738 году французский исследователь Шарль Мари де ла Кондамин представил в Парижской академии наук образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки.
Изобретение резины
Вторым важным событием на пути изобретения шины стало открытие Чарльзом Гудиером процесса вулканизации каучука. Чарльз Гудиер сделал это открытие случайно, но это отличный пример, когда случай дает огромный скачок техническому прогрессу.
Вулканизация каучука — технологический процесс резинового производства, при котором пластичный «сырой» каучук превращается в резину.
Изобретение шины
Сразу после открытия процесса вулканизации каучука в середине 19-го века появились первые примитивные шины для телег и экипажей. Эти шины представляли собой сплошную резиновую ленту, которую надевали на деревянные колеса. Литые резиновые шины стали огромным прорывом в обеспечении плавности езды, позволяя хоть немного снизить удары, вибрации и тряску при движении телег и экипажей.
Первая пневматическая шина
Считается, что первым изобретателем пневматической шины был шотландский инженер Роберт Томсон, который запатентовал свое изобретение 10 декабря 1845 года. Патент был получен на изобретение «усовершенствованного колеса для повозок и других передвигающихся объектов».
Шина Томсона представляла собой оболочку из кожи, которая прикручивалась при помощи болтов к деревянному ободу, обитому металлическим обручем. С внешней стороны куски кожи скреплялись с помощью заклепок. Внутрь кожаной трубы Томсон вставил прообраз современной камеры, сделанной из пропитанной резиновой смесью парусины.
Усовершенствованное колесо Томсона
Второе изобретение пневматической шины
Второе изобретение пневматической шины в 1888 году сделал в Ирландии Джон Бойд Данлоп. Вместо камеры Данлоп применил кусок садового шланга, который прикрепил к ободу колеса от велосипеда его сына. Шланг к ободу крепился путем обмотки обода колеса и шланга лентой из прорезиненной парусины.
Сверху на парусину Джон Данлоп прикрепил кусок плотной резиновой ленты (прототип беговой дорожки протектора шины), который должен был защитить парусину от быстрого протирания.
Первая пневматическая шина Джона Данлопа
В 1889 году воодушевленной перспективностью своего изобретения, Джон Данлоп открыл мастерскую по производству пневматических велосипедных шин. В последствии эта мастерская выросла в международную компанию DUNLOP.
Усовершенствование конструкции пневматических шин
Пневматическая шина Джона Данлопа имела ряд существенных недостатков — она была несъемной.
В 1890 году инженер Кингстон Уэлтч предложил делать шины съемными и отдельными от камеры. Уэлч, по факту, изобрел бескамерные шины. Он отделил покрышку от камеры при помощи проволочных колец, которые были зажаты в обод. В 1893 году Уэлч подал заявку на патентование аппарата для изготовления пневматических шин, в 1894 году получил патент на пневматическую шину, в 1897 году — патент на эластичную шину.
Первые пневматические автомобильные шины
Первыми пневматические автомобильные шины начали выпускать братья Мишлен. Андре Мишлен родился в 1853 году в Париже, а его брат Эдуард – в 1859 году в Клермон-Ферране. В 1877 году Андре окончил инженерную школу, Эдуард в 1886 году выпустился из парижской Школы изящных искусств, где учился живописи.
Французы представили свои пневматические автомобильные шины в 1895 году накануне автогонки «Париж-Бордо». У братьев уже был опыт изготовления шин для велосипедов. Автомобильные шины они сделали специально к данной гонке.
Андре и Эдуард Мишлен – слева направо Michelin
В наши дни фамилию братьев и одноименную компанию знают большинство людей, и знают абсолютно все, кто как-то связан с автомобилями и производством шин.
Символ компании – человечек БИБЕНДУМ, также известный как Мистер Мишлен или Человек-Мишлен, – самый узнаваемый символ корпорации на Земле. В настоящее время компания Michelin является мировым лидером в производстве шин.
Промышленное производство шин
В дореволюционной России производство шин и резинотехнических изделий (РТИ) было сконцентрировано в трех городах: Москва, Санкт-Петербург, Рига. Развитие промышленности и производства РТИ привело к увеличению спроса на резину. Для удовлетворения потребностей в каучуке в Южной Америке быстро стали развиваться огромные плантации по выращиванию каучуконосов (ГЕВЕИ). Началась так называемая «Каучуковая лихорадка». Позже центр выращивания Гевеи переместился в Индонезию и Цейлон. Возросшая добыча натурального каучука все равно не могла удовлетворить возрастающие потребности производства изделий из резины. Шины из натурального каучука не обладали повышенной прочностью к истиранию, шинам не хватало механической прочности, и стоимость массового производства шин из натурального сырья была достаточно высока.
Поиск альтернативного сырья. Синтетический каучук
Поиск альтернативного сырья для производства шин шел несколькими путями:
— Поиск растений-каучуконосов, которые можно было бы культивировать в субтропическом и умеренном климате. В США инициаторами этого направления были Томас Эдисон и Генри Форд. В России и СССР над этой проблемой работал Николай Вавилов.
Николай Иванович Вавилов
Русский и советский учёный-генетик, ботаник, селекционер, химик, географ, общественный и государственный деятель.
Академик АН СССР (1929), АН УССР (1929) и ВАСХНИЛ. Президент (1929–1935), вице-президент (1935–1940) ВАСХНИЛ, президент Всесоюзного географического общества (1931–1940).
— Производство синтетических каучуков из нерастительного сырья. Начало этому направлению дали опыты Майкла Фарадея по исследованию химического состава и структуры каучука.
Фарадей Майкл (Michael Faraday)
Английский физик и химик, член Лондонского королевского общества (1824), иностранный почётный член Петербургской АН (1830).
В 1878 году Гюстав Бушарда открыл реакцию превращения изопрена в каучукоподобную массу. В 1910 году Иван Кондаков открыл реакцию полимеризации диметилбутадиена.
Иван Лаврентьевич Кондаков (1857–1931)
Русский химик-органик. Родился в Вилюйске. Окончил Петербургский университет (1884). До 1886 года работал там же под руководством А. М. Бутлерова, в 1886–1896 годах — в Варшавском университете.
В 1895–1917 годах — профессор Дерптского (Юрьевского) университета (ныне г. Тарту, Эстония), с 1918 года — в Пражском университете.
В 1925 году советский химик Сергей Васильевич Лебедев впервые в мире синтезировал каучук в промышленном масштабе.
Сергей Васильевич Лебедев
Сергей Васильевич Лебедев (13(25) июля 1874, Люблин, Царство Польское, Российская империя — 2 мая 1934, Ленинград, СССР) — русский и советский химик-органик, основоположник промышленного способа получения синтетического каучука.
Действительный член Академии наук СССР (с 1932; член-корреспондент с 1928).
Ученый химик С.В. Лебедев, предложивший промышленный способ синтеза синтетического каучука, получил государственное финансирование на строительство в Ленинграде опытного завода по производству синтетического каучука и спустя всего 3 года, 19 января 1931 г, личный автомобиль Лебедева получил первую советскую шину, резиновая смесь которой содержала искусственный каучук. Так в 1930-е годы было открыто сразу несколько заводов по производству синтетического каучука – в Ярославле, Воронеже, Ефремове и перед самой войной – в Казани.
Ярославский завод по производству синтетического каучука
▫️1 тонна спирта = 12 тонн картофеля,
▫️1 шина = 500 кг картошки.
К слову, пробег той первой шины по итогам испытаний составил 16070 км, а ее элементы по сей день хранятся в Музее Революции и в музее НИИ синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева.
В наши дни основным сырьем для производства синтетического каучука являются продукты нефтехимии.
Советские ученые сделали огромный прорыв в химической промышленности. СССР стал пионером в производстве синтетического каучука в промышленных масштабах. Благодаря советской науке, сейчас в мире выпускается огромное количество автомобильных, индустриальных и других шин, а также огромное количество различных РТИ. Внедрение синтетического каучука в производство шин позволило в разы увеличить объем производства, в разы снизить стоимость продукции, а самое главное – позволило производителям придавать шине нужные свойства.
Официальной датой промышленного производства спецшин (индустриальных шин) для сельхозтехники, а в дальнейшем шин для погрузчиков и шин для строительной техники, можно считать 1928 год. В этом году компания Continental выпустила первую сельскохозяйственную шину модели T2 AS.
