Tune it: Εξέλιξη Ελαστικών

Tune it: Εξέλιξη Ελαστικών

Τι να πω πια μ’ αυτήν την πανδημία δεν ξέρω. Κλείνει από δω, ανοίγει από ‘κει, μέσα-έξω, click away και της Χάϊδως το μπουγαδοκόφινο! Εδώ που φτάσαμε μόνο καλά να είμαστε να τη βγάλουμε καθαρή… Όλη μέρα με το φίμωτρο σαν τα μαντρόσκυλα, δεν παίζει άλλο! Είπα αυτόν τον μήνα να φύγουμε απ’ τα σίδερα και να πιάσουμε και λίγο λάστιχο… Να δούμε σε μερικές παραγράφους πώς φτάσαμε στα εξαρτήματα που κυριολεκτικά μας κρατάνε στο δρόμο!  

Εξέλιξη ελαστικών (αγωνιστικών και μη)

Το ελαστικό με αεροθάλαμο (σαμπρέλα) εφευρέθηκε από τον John Boyd Dunlop, έναν …κτηνίατρο χειρουργό, το 1888. Προοριζόταν για το τρίκυκλο του γιου του, για να μη ταλαιπωρείται το παιδί στα καλντερίμια της εποχής και να πηγαίνει ταχύτερα και πιο ομαλά, αυτό θα πει πατέρας! Την επόμενη χρονιά από την κατοχύρωση της πατέντας, αυτό το ελαστικό τοποθετήθηκε σε ένα ποδήλατο και κέρδισε τον πρώτο του αγώνα. Τα πρώτα αυτά ελαστικά αποτελούνταν από ένα λαστιχένιο σωλήνα γεμάτο αέρα (τη σαμπρέλα), που περιβαλλόταν από ένα ύφασμα καουτσούκ, ο οποίος ήταν τυλιγμένος γύρω από την ξύλινη ζάντα. Η μέθοδος στερέωσης αυτού του ελαστικού στη ζάντα βελτιώθηκε σταδιακά έως ότου έφτασε στη γνωστή μας μορφή, γύρω στο 1920.

Το 1908 κάνουν την εμφάνισή τους τα πρώτα ελαστικά με χάραξη στο πέλμα, ενώ δύο χρόνια αργότερα τα ελαστικά παίρνουν το γνωστό μαύρο χρώμα που ξέρουμε σήμερα, με την προσθήκη μαύρου άνθρακα. Σαν το πρώτο -κυριολεκτικά- όνομα στον τομέα τους, δεν πέρασε πολύς καιρός πριν κάποιοι ψαγμένοι αγωνιάρηδες να ζητήσουν τα Dunlop για τους αγώνες και έτσι ήταν τα πρώτα ελαστικά που κέρδισαν τον πρώτο 24ωρο αγώνα στο Le Mans, το 1923. Αλλά τα πρώτα αυτά αγωνιστικά ελαστικά δεν ήταν παρά απλά λάστιχα, αφού μόνο ένας τύπος υπήρχε! Η εξέλιξη των ελαστικών υπολειπόταν κατά πολύ σε σχέση με τις εξελίξεις των οχημάτων.

Το 1937, εμφανίστηκαν τα πρώτα ελαστικά από συνθετική γόμα (μέχρι τότε είχαν ως βάση το φυσικό καουτσούκ) και το 1946, η Michelin βγάζει στην αγορά το πρώτο ακτινικό -radial- ελαστικό.

Η εταιρεία που ίδρυσε ο Dunlop άρχισε να αναπτύσσει εξειδικευμένα ελαστικά για αγωνιστική χρήση, πρώτα με τον τύπο 5 Stud, το 1934 και στη συνέχεια με το R1, το 1946. Σύμφωνα με τη σημερινή γνώση, αυτά τα ελαστικά ήταν φυσικά πρωτόγονα, κατασκευασμένα από βαμβακερό ύφασμα και φυσικό καουτσούκ. Και ακούστε… ζύγιζαν περίπου 16 κιλά! Ωστόσο, ήταν πολύ δημοφιλή και παρέμειναν ανταγωνιστικά έως ότου κυκλοφόρησε το R3,ι στο 1955. Το R4 ακολούθησε αμέσως μετά το 1956 ως βρόχινο λάστιχο.

Η επόμενη σημαντική ανακάλυψη ήρθε το 1958, όταν η Dunlop παρουσίασε τη χρήση υφάσματος νάιλον με τον τύπο R5, μειώνοντας το βάρος του ελαστικού κατά 5 ολόκληρα κιλά! Εδώ ήταν που η Dunlop εισήγαγε και το πρώτο συνθετικό πέλμα σε αγωνιστικά ελαστικά. Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, οι Αμερικανοί γίγαντες Goodyear και Firestone εμφανίστηκαν στην ευρωπαϊκή σκηνή, ωστόσο η Dunlop συνέχισε να κυριαρχεί στη Formula 1. Ο τύπος R6 κυκλοφόρησε το 1962, ενσωματώνοντας βελτιωμένα στρώματα από νάιλον και χαμηλότερα προφίλ. Ακολούθησαν σημαντικές εξελίξεις αμέσως μετά, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης συνθετικού καουτσούκ για το πέλμα και προφίλ ακόμα χαμηλότερα. Ο τύπος R6 μετονομάστηκε CR48 και ακολουθήθηκε από το R7 (CR65), το 1965.

Το πρώτο ελαστικό τύπου slick κατασκευάστηκε από την Dunlop το 1966, με την ονομασία CR70. Ωστόσο, αυτή η προσπάθεια ήταν ακόμα σε «αχαρτογράφητα νερά» και το αποτέλεσμα με τα τότε διαθέσιμα υλικά δεν ήταν το αναμενόμενο. Όπως γνωρίζουμε τώρα, ένα ελαστικό χρειάζεται κάποιο βαθμό ευκαμψίας στο πέλμα για να είναι προοδευτικό. Χωρίς αυτό το χαρακτηριστικό είναι σαν να οδηγείτε με λάστιχα φορτηγού. Τα προηγούμενα ελαστικά είχαν πετύχει αυτή την «προοδευτικότητα» από την εγγενή ευκαμψία του τύπου πέλματος. Τα σύγχρονα slicks πετυχαίνουν αυτό το αποτέλεσμα με τη χρήση ειδικών ενώσεων μαλακού πέλματος. Ωστόσο, οι ενώσεις που χρησιμοποιήθηκαν τότε ήταν πολύ σκληρές γι’ αυτή τη χρήση.

Το επόμενο στάδιο ήταν το CR82, το 1968, ένα πολύ πιο παραδοσιακό στυλ, το οποίο ήταν μία εξέλιξη του προηγούμενου CR65. Στα τέλη της δεκαετίας του '60 ακολούθησαν γρήγορα άλλες εξελίξεις, κυρίως λόγω του ανταγωνισμού με την Goodyear και την Firestone. Αυτές περιλάμβαναν την εκτεταμένη χρήση της βελτιωμένης χύτευσης σε πρέσα, αναλογίες προφίλ μέχρι και 40 και την κατασκευή σαμπρέλας. Αποτέλεσμα των βελτιώσεων ήταν το CR84 που κυκλοφόρησε στα τέλη του 1968, χαρίζοντας στον Jackie Stewart το πρώτο παγκόσμιο πρωτάθλημα της F1, το 1969. Ύστερα από το πρώτο αυτό πρωτάθλημα, η Dunlop αποχώρησε επίσημα από την F1 στα τέλη του 1969, αποφασίζοντας να ασχοληθεί περισσότερο με τα καθημερινά ελαστικά, που εκείνη την εποχή είχαν όλα περάσει σε κατασκευή radial, η οποία δεν ήταν καθόλου κατάλληλη -τότε- για αγωνιστική χρήση.

Ελαστικά slick

Όταν τα slicks πρωτοεμφανίσθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '70 ήταν όλα κατασκευασμένα με τη συμβατική (διαγώνια) δομή. Η Dunlop εισήγαγε για πρώτη φορά radial slicks το 1984. Έκτοτε και οι δύο τύποι slicks ήταν διαθέσιμοι για διαφορετικές εφαρμογές. Στο τεχνικό μας άρθρο, πρέπει να συμπεριλάβουμε την ακόλουθη εξήγηση:

Τα ακτινικά (radial) ελαστικά έχουν το πλεονέκτημα της βελτιωμένης πρόσφυσης, του φρεναρίσματος και της βελτιωμένης ανθεκτικότητας των υλικών σε σύγκριση με τα συμβατικά. Αυτό οφείλεται στον ενισχυτικό ιμάντα κάτω από το πέλμα, ο οποίος δημιουργεί μία σταθερή, ομοιόμορφα φορτισμένη επιφάνεια επαφής. Ωστόσο, αυτή η ιδιότητα ήταν και άμεσα υπεύθυνη για να κάνει τα ελαστικά πολύ δύσκολο να ελεγχθούν στο όριο της πρόσφυσης. Το ξαφνικό ξεκόλλημα στο όριο ήταν ένα πολύ σοβαρό πρόβλημα, παρόμοιο με αυτό που είχαν αντιμετωπίσει με την πρώτη γενιά Dunlop CR70. Αυτό το χαρακτηριστικό δεν επηρέασε την εξέλιξη των radial για τα επιβατικά αυτοκίνητα, καθώς δεν προβλέπεται ότι τα ελαστικά θα οδηγούνται συνεχώς στο όριο, μιλάμε για νορμάλ-σοβαρούς οδηγούς και όχι καραγκιόζηδες που έχουν μονίμως κάτι να αποδείξουν σε άλλους καραγκιόζηδες!

Σήμερα η ζήτηση για συμβατικά ελαστικά μειώνεται συνεχώς και όλο και λιγότερα βρίσκονται σε παραγωγή. Ενώ η Dunlop UK συνεχίζει να παράγει συμβατικά για ορισμένες εφαρμογές, η Dunlop Japan έχει σταματήσει εντελώς. Η τρέχουσα γκάμα radials έχει πρόσφατα μάλιστα διευρυνθεί για να αντικαταστήσει κάποια συμβατικά μεγέθη που δεν είναι πλέον διαθέσιμα.

Εξελίξεις τελευταίας 20ετίας

Τα λάστιχα radial εμφανίσθηκαν πρώτα για αγωνιστική χρήση από τη Michelin και την Pirelli, αλλά τα πρώτα δείγματα δεν ήταν ανταγωνιστικά με τα συμβατικά στις επιδόσεις. Η Michelin παρήγαγε για πρώτη φορά radial slicks το 1972. Η πρώτη τους εμφάνιση στην F1 ήταν με τους Jody Scheckter και Ferrari το 1979. Η Michelin αποχώρησε από την F1 στα τέλη του 1984, πιθανώς εν μέρει λόγω του πολύ υψηλού κόστους συμμετοχής, εξέλιξης κλπ. Σε αυτά τα 6 χρόνια είχαν κερδίσει πάνω από τους μισούς αγώνες. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα να μπει και η Goodyear στον χορό των radial slicks. Η Pirelli ήταν επίσης η πρώτη που εισήγαγε radial slicks στην F2 στην Ευρώπη γύρω στο 1978. Αρκετά χρόνια αργότερα μπήκαν επίσης και στην F1 με radials.

Κατασκευή χωρίς σαμπρέλα

Όλα τα σύγχρονα ελαστικά είναι κατασκευασμένα για χρήση χωρίς σαμπρέλα για αγωνιστικά αυτοκίνητα, καθημερινά, φορτηγά ή αεροπλάνα. Τα περισσότερα ελαστικά για ράλι είναι επίσης χωρίς σωλήνα. Το τεχνικό όφελος είναι η μείωση της μάζας, ένα σημαντικό εμπόδιο στην απόδοση των ελαστικών. Στην πράξη, η κατασκευή χωρίς σαμπρέλα καθιστά επίσης το ελαστικό πολύ πιο φιλικό προς τον χρήστη, καθώς τα συνηθέστερα τρυπήματα είναι πολύ λιγότερο καταστροφικά και φθηνότερα/ευκολότερα στην επισκευή τους.

Τεχνολογία υλικών

Όπως είπαμε πιο πάνω, τα πρώτα ελαστικά κατασκευάστηκαν με καθαρό -φυσικό- καουτσούκ και αργότερα ενώθηκαν με άνθρακα για αντοχή. Τα σύγχρονα ελαστικά αποτελούνται σχεδόν αποκλειστικά από συνθετικό καουτσούκ. Το πρώτο εμπορικό πλεονέκτημα του συνθετικού καουτσούκ ήταν το σταθερό και αξιόπιστο κόστος σε σύγκριση με το φυσικό καουτσούκ, το οποίο καλλιεργήθηκε στην Ασία και την Αφρική. Ωστόσο, οι σύγχρονες πολυμερείς ενώσεις μπορούν να διαμορφωθούν ώστε να παράγουν ακριβώς τις σωστές ιδιότητες που απαιτούνται για τα διαφορετικά μέρη της κατασκευής του ελαστικού. Αυτό είναι προφανώς σημαντικό για όλους τους τύπους ελαστικών, αγωνιστικών και μη.

Η σημαντικότερη ιδιότητα των σημερινών αγωνιστικών ελαστικών είναι η λεγόμενη υστέρηση. Είναι η ικανότητα του καουτσούκ να απορροφά μηχανική ενέργεια και να τη μετατρέπει σε θερμική ενέργεια, η οποία με τη σειρά της μειώνει τη σκληρότητα του καουτσούκ! Διαβάστε εδώ με προσοχή: Μία λαστιχένια μπάλα όταν αναπηδά, επιστρέφει σχεδόν όλη την ενέργεια, φτάνοντας πάλι περίπου στο ίδιο ύψος. Αυτό το είδος καουτσούκ εμφανίζει χαμηλή υστέρηση. Μία λαστιχένια μπάλα υψηλής υστέρησης θα αναπηδήσει σε πολύ χαμηλότερο ύψος, μετατρέποντας μέρος της κινητικής της ενέργειας σε θερμική ενέργεια. Αυτός είναι ακριβώς ο λόγος για τον οποίο τα σύγχρονα slicks ζεσταίνονται πολύ και κολλάνε στον ασφαλτοτάπητα.

Προφίλ

Εδώ έχουμε δραστικές αλλαγές μέσα στις δεκαετίες που πέρασαν. Τα προϊστορικά ελαστικά είχαν λόγο διαστάσεων περίπου 100%, δηλαδή περίπου κυκλική διατομή, με παρόμοιο πλάτος και ύψος. Για πολλές δεκαετίες κυριαρχούσε διεθνώς το προφίλ 82%, όταν και οι δρόμοι ήταν τύπου …ελληνικής επαρχίας! Με τη βελτίωση και ανάπτυξη της οδοποιίας μετά το τέλος του Β’ ΠΠ, το προφίλ έχει μειωθεί ακόμα και σε 30% για ορισμένες αγωνιστικές, αλλά και οδικές εφαρμογές. Παραδόξως, ορισμένα σύγχρονα ελαστικά αγώνων ανέβηκαν έως και περίπου 50%, ακόμη και στην F1!

Υλικά κατασκευής

Η ανάγκη για χαμηλό βάρος και αντοχή έσπρωξε την έρευνα για καινούργια υλικά και χημικές ενώσεις για τα αγωνιστικά ελαστικά. Μέσα σ’ αυτά περιλαμβάνονται το kevlar (aramid) και το fiberglass, καθώς και άλλες πιο εξωτικές -και πολλές φορές μυστικές- ίνες. Τα περισσότερα σύγχρονα αγωνιστικά ελαστικά χρησιμοποιούν περίβλημα από νάιλον, χαλύβδινες ζώνες, επικάλυψη από νάιλον και kevlar για ενίσχυση του πλευρικού τοιχώματος. Παραδόξως, το kevlar βρήκε εύκολα πολλές εφαρμογές και σε ελαστικά δρόμου παρά το υψηλό του κόστος.

Φορά περιστροφής

Γιατί τα ελαστικά αγώνων έχουν συγκεκριμένη φορά περιστροφής; Όλα τα ελαστικά αγώνων (και γενικά τα ελαστικά) παράγονται βασικά με τον ίδιο τρόπο. Ένα από τα τελικά βήματα πριν το ελαστικό σκληρύνει στο καλούπι είναι να τοποθετηθεί και να κολλήσει το πέλμα. Υπάρχουν 3 τρόποι με τους οποίους το πέλμα μπορεί να εφαρμοστεί πριν το ακατέργαστο περίβλημα μπει στο καλούπι:

  1. Το πέλμα μπορεί να «τυλιχτεί» στο περίβλημα σε μία συνεχή λωρίδα όσο το πάχος ενός μολυβιού, σταδιακά αυξάνοντας το απαιτούμενο βάθος και προφίλ. Αυτός ο τύπος πέλματος δεν έχει συγκεκριμένη φορά περιστροφής.
  1. Το πέλμα μπορεί να εφαρμοστεί σε 1 μονό στερεό κομμάτι, μήκους περίπου 2 μέτρων και ενωμένο σε έναν σύνδεσμο, όπως ένα βραχιόλι ας πούμε (δηλ. ο σύνδεσμος είναι κάθετος στην επιφάνεια του πέλματος). Αυτός ο τύπος επίσης δεν έχει φορά περιστροφής.
  1. Το ελαστικό πέλματος παράγεται σε μία μακρά λωρίδα και τυλίγεται γύρω από το ελαστικό και ενώνεται σε ένα μέρος, υπό γωνία περίπου 45 ° προς την επιφάνεια του πέλματος. Προκειμένου να μην ξεφλουδίσει αυτή η ένωση από έντονη επιτάχυνση ή φρενάρισμα, πρέπει να έχει συγκεκριμένη φορά περιστροφής. Αυτή είναι μακράν η πιο κοινή τεχνική εφαρμογής πέλματος για ελαστικά δρόμου και αγώνων.

Η δύναμη που εφαρμόζεται στο πέλμα από την επιτάχυνση είναι πολύ μεγαλύτερη από εκείνη στο φρενάρισμα, οπότε η φορά περιστροφής στους άξονες κίνησης θεωρείται πιο σημαντική. Για τις πισωκούνες, η λύση είναι απλή. Οι μπροστινοί τροχοί μόνο φρενάρουν, πράγμα που έχει αντίθετη δύναμη στο πέλμα απ’ ό,τι οι πίσω τροχοί. Στις μπροστοκούνες αλλάζουν τα πράγματα. Οι πίσω τροχοί είναι μόνο φρένο, ενώ οι εμπρός τροχοί παρέχουν κυρίως επιτάχυνση. Σίγουρα οι εμπρός τροχοί παρέχουν επίσης την πλειονότητα του φρεναρίσματος, αλλά σε ισορροπία η δύναμη επιτάχυνσης είναι μεγαλύτερη και πιο σταθερή. Και φυσικά τα 4κούνητα έχουν όλους τους τροχούς το ίδιο. Τώρα… κάποιος επιστήμονας σίγουρα θα ρωτήσει: και τι γίνεται, ρε μάστορα, αν τα βάλουμε ανάποδα; Τι να σας πω, ρε παιδιά, εδώ με πιάσατε… δεν το έχω κάνει ποτέ για να ξέρω!

Αυτά λοιπόν για σήμερα… και καθότι προβατίνα με click away δεν έχει, κάνουμε υπομονή... Πάλι με χρόνια με καιρούς, πάλι δικά μας θα ’ναι, όπως έλεγαν και οι Αρχαίοι! 

 

Αρθρογράφος

 

Hyundai Kona 1.0T 48V iMT 120Ps

Hyundai Kona 1.0T 48V iMT 120Ps

Το Hyundai Kona ανανεώθηκε στα σημεία, έγινε πιο όμορφο και μοντέρνο, με την γκάμα να εμπλουτίζεται με mild hybrid κινητήρια σύνολα, που το κάνουν πιο...