В городах интерес к бионике – этой междисциплинарной многообещающей области знаний – просто огромен. Одна из проблем, ощущаемая горожанами, – опасность для жизни и здоровья человека, исходящая от стремительно развивающегося автомобильного транспорта, который оказывает огромное влияние на развитие экономики, промышленности и сельскохозяйственного производства, условия труда и быт населения. Миллионы людей получили в автокатастрофах травмы, а число людей, погибших в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП), достигло сотен тысяч и превысило уровень смертности от всех инфекционных болезней, вместе взятых. При этом, несмотря на то, что летом намного более благоприятные условия для движения, чем зимой, аварии по статистике происходят примерно с той же частотой.

Профилактика ДТП направлена на ослабление влияния или полную ликвидацию факторов, приводящих к авариям. Факторы, влияющие на дорожное движение и его безопасность, условно делят на 4 взаимосвязанных части: водитель – автомобиль – дорога – окружающая среда. Требования безопасности применительно к автомобилю включают как улучшение его технического состояния в процессе эксплуатации, так и совершенствование самого автомобиля, вплоть до создания так называемого «безопасного автомобиля».

«Безопасный автомобиль» подразумевает транспортное средство, конструктивные особенности которого:

• способствуют предотвращению аварий, в том числе при движении в неблагоприятных условиях (во время весеннего дождя, летнего тумана, осенних заморозков, зимнего гололеда) и по высокоскоростным дорогам;
• снижают травматизм водителя, пассажиров и пешеходов в случае ДТП благодаря учету требований пассивной безопасности при его сборке.

Одним из основных факторов, обеспечивающих безопасность дорожного движения, является минимизирующая тормозной путь автомобиля тормозная система, немаловажный элемент которой – установленные соответственно сезону шины.

yes

Модель 1

yes

Модель 2

Хотя на мокрой дороге при низких температурах сцепление шины с дорожным покрытием изменяется в широких пределах, тормозной путь всегда удлиняется. Эксперты рекомендуют «переобувать» машину в соответствии со временем года: в летний период, при температуре выше 7 градусов, безопаснее использовать летние шины, в зимний период, при температуре ниже 7 градусов, – зимние.

И летние, и зимние автомобильные шины различаются:

• по назначению (легковые, легкогрузовые (для внедорожников), грузовые, специальные);
• по конструкции (радиальные и диагональные, в зависимости от расположения нитей корда в каркасе);
• по принципу герметизации (камерные, бескамерные);
• по размерам;
• по типам рисунка протектора.

Рис. 1. Дорожный рисунок протектора Рис. 2. «Дождевой» протектор Рис. 3. Универсальный протектор Рис. 4. Рисунок протектора повышенной проходимости

Рисунок протектора – один из важнейших факторов, отвечающих за сцепление шины с шоссейной или грунтовой дорогой как летом, так и зимой.

Между тем, несмотря на то, что шинная промышленность сделала огромный шаг вперед по созданию новых составов резиновых смесей и рисунков протекторов, до недавнего времени не были известны шины, одинаково уверенно ведущие себя и на гоночной трассе, и в глубоком снегу, да еще и не изнашивающиеся со временем.

В условиях гололеда или накатанного снега в северных странах и регионах проблема решалась ошиповкой обычной зимней резины, то есть оборудованием автомобильных покрышек металлическими шипами противоскольжения. Единые документы о правилах и целесообразности их применения (например, для управления процессами скольжения в процессе торможения и для предотвращения юза транспортных средств) до сих пор отсутствуют. Более того, в большинстве стран Центральной Европы, где дороги, как правило, чистят и где нужда в спецсредствах приходится на 5 % годового времени (листопад, экстремальные погодные условия), применение шипованных шин не допускается. Дело в том, что на сухой асфальтовой дороге или булыжной мостовой шипы при разгоне и торможении малоэффективны, создают шум и выскакивают из гнезд, приводя к разбалансировке колес. Одновременно из-за шипов уменьшается пятно контакт колеса с дорогой, что приводит к уменьшению коэффициента сцепления и, как следствие, к ухудшению управляемости автомобилем и к увеличению его тормозного пути.

В связи с этим оказались очень актуальными предложения по бионической имитации лягушачьих лапок.

Изучая способность некоторых земноводных (в частности, лягушек-древолазов) цепко удерживаться на скользких поверхностях, германские ученые обнаружили, что в этом заслуга не только присосок на пальцах. Как выяснилось, кожа на пальцах этих лягушек покрыта густой сеткой разрезов с ячейками шестиугольной формы. Воспроизведя нечто похожее из резины, исследователи были поражены великолепными фрикционными свойствами полученного материала – разрезы цеплялись острыми кромками за мельчайшие шероховатости, не срываясь в скольжение даже при передаче немалых моментов трения. Секрет оказался в том, что шестигранные (торец – не в счет) столбики резины этого своеобразного протектора не могут перемещаться относительно друг друга: со всех сторон столбик тесно зажат соседями. Отсюда уникальная возможность сделать столбики мягкими и эластичными (а значит, очень цепкими), но одновременно избежать их вредной податливости к изгибу и срыва кромок с микровыступов сопряженной поверхности.

Рис. 5. Лягушка

Лабораторные испытания опытных образцов шин с «сотовой», шестиугольной сеткой разрезов протектора подтвердили их главное достоинство: сцепные свойства на скользком покрытии практически одинаковы при любом направлении силы в плоскости контакта.

Рис. 6. «Сотовая» сетка протектора

Еще более наглядными стали сравнительные испытания, проведенные инженерами из Ганновера. Шины, созданные фирмой «Континентал», оказались безопасными не только для профессиональных пилотов авторалли, но и для простых автолюбителей.