Kwadratura koła

W ciągu wielu dziesięcioleci przyzwyczailiśmy się, że opona kojarzy nam się z przedmiotem wykonanym z gumy, w wersji dętkowej lub bez niej, który zapewnia niezbędne tarcie pomiędzy poruszającym się pojazdem i podłożem. Współczesne opony są raczej niezawodne, podlegając uszkodzeniom albo w wyniku starzenia lub też w efekcie uszkodzenia mechanicznego.

Tymczasem początki motoryzacji oznaczały zastosowanie drewnianych kół z metalowymi obręczami na ich obwodzie. Próbowano również stosować współosiowe obręcze o różnej średnicy, połączone wymyślnymi sprężynami. Pierwszy patent na oponę pneumatyczną został przyznany w 1847 r. i był związany z opanowaniem procesu wulkanizacji naturalnego kauczuku, który pod wpływem siarki i wysokiej temperatury zmieniał się w elastyczną i wytrzymałą gumę.

Podczas eksploatacji mieszanka gumowa opony ulega stopniowemu ścieraniu, zanieczyszczając środowisko naturalne. Uwzględniając 1,4 mld samochodów eksploatowanych na świecie, problem emisji różnorodnych zanieczyszczeń od nich pochodzących ma jak najbardziej wymierne skutki.

Rozwiązania mogą być co najmniej dwa: wymyślenie na nowo koła lub zmiana materiału, z którego jest ono wykonywane. Najlepiej, aby żywotność kół była taka sama jak pozostałych głównych części pojazdu, a przy tym zbędna była wymiana np. ogumienia zimowego i letniego. Innym ograniczeniem współczesnych kół jest konieczność ich dopasowania do podłoża oraz spełnienia wymagań narzucanych pojazdom specjalnym, np. maszynom rolniczym lub budowlanym. Specjalistyczne ogumienie jest znacznie droższe od popularnego, jego żywotność jest zaś mocno ograniczona.

Tymczasem w 2015 r. Goodyear zaprezentował nowatorską oponę, która przekształca ciepło wytwarzanie podczas jazdy w energię elektryczną. Pomysł był świetny i idealnie wpisujący się w elektromobilność, ale… zniknął tak nagle jak się pojawił, prawdopodobnie ze względu na mizerną wydajność w stosunku do zwiększonych kosztów produkcji. Z kolei model Oxygene z 2021 r. miał zawierać cząsteczki wytwarzające tlen w procesie fotosyntezy, przy jednoczesnym pochłanianiu dwutlenku węgla i wilgoci z atmosfery. Wszystko to dzięki zawartości prawdziwego mchu na ściankach bocznych. Czysta fantastyka na dziś. Ale to nie wszystko, Goodyear rok później przedstawił projekt opony Eagle 360 Urban, wyposażonej w układ Sztucznej Inteligencji i kulisty kształt. Myśląca opona ma stanowić namiastkę żywego organizmu, aktywnie dopasowującego się do warunków zewnętrznych dzięki sztucznym zmysłom.

Z kolei Hankook zaprezentował w 2019 r. oponę niewymagającą pompowania, a dzięki temu znacznie odporniejszą mechanicznie od dotychczas stosowanych. System iFlex był testowanych w pięciu kategoriach: trwałość, twardość, stabilność, slalom i prędkość. I znowu poza doniesieniami medialnymi nie powstał produkt, zdolny zdetronizować tradycyjne opony. Michelin postanowił drukować opony systemu Vision, korzystając z materiałów pochodzenia biologicznego, naśladując struktury tworzone przez koralowce. Opony miały mieć zainstalowane czujniki, dzięki którym użytkownik pojazdu miałby bieżącą wiedzę o ich stanie, a sama opona dopasowywałaby właściwości bieżnika do bieżących potrzeb. Znowu skończyło się na ekologicznej koncepcji.

Continental w modelu ContiAdapt zamierza stosować mikrosprężarki powietrza, dopasowujące parametry opony do 4 kombinacji warunków: mokrych, nierównych, śliskich i normalnych. Problemem jest zapewnienie symetrii opony i jej wyważenia po uzupełnieniu o liczne czujniki i układy.

Tradycyjnie, najbardziej zaawansowane projekty kół i opon należą do pojazdów kosmicznych. Na naszej rodzimej planecie awaria koła oznacza trochę straconego czasu, stresu i wydatki, zaś w przypadku misji pozaziemskich może stanowić o jej niepowodzeniu. Stąd dla NASA bardzo ważny jest monitoring stanu
kół, ich zdolność do samoregeneracji lub zmiany właściwości w przypadku innego podłoża.

Producenci przypominają o sobie pokazując koncepcje opon przyszłości. Tymczasem poza rozwiązaniami typu Run Flat, których wzmocniona konstrukcja mechaniczna umożliwia jazdę z punktowo przebitą oponą oraz coraz doskonalszymi mieszankami gumowymi i kształtami bieżnika, cały czas podróżujemy pojazdami wyposażonymi w tradycyjne ogumienie, stosowane z powodzeniem od ponad 100 lat. Cały czas opony czekają na rewolucję, która zmieni ich dotychczasową formę i kształt w coś zupełnie nowego. Można więc śmiało powiedzieć, że najlepsze w dziedzinie opon jest dopiero przed nami.

Krzysztof Hajdrowski

Czytaj dalej