Τροχοί χωρίς πλήμνη

Ο τροχός χωρίς πλήμνη σήμερα


Ανασχεδιάζοντας τον τροχό (4Τ 223, 4/1989)

Συντάκτης: Giancarlo Perini
SM PROGRAMME
Η ιδέα του τροχού χωρίς πλήμνη δεν είναι καινούργια, ο Φράνκο Σμπάρο όμως ήταν ο πρώτος που την υλοποίησε.

Φράνκο, ομολογώ ότι μου είναι δύσκολο να φανταστώ τα πλεονεκτήματα και τις εφαρμογές της εφεύρεσής σου, αλλά αν όντως η ιδέα έχει αποτέλεσμα στην πράξη, δε θα ήταν άτοπο αν κάποιος έλεγε ότι ξαναεφηύρες τον τροχό».
Αυτά ήταν τα λόγια μου όταν πρωτοαντίκρυσα τα πρωτότυπα που είχε ετοιμάσει ο Σμπάρο για τη φετινή έκθεση της Γενεύης.
«Όχι δεν έχεις δίκιο», μου απάντησε. «Ο τροχός εφευρέθηκε πριν από πάρα πολλά χρόνια. Εγώ απλά προτείνω ένα διαφορετικό τρόπο ανάρτησης του οχήματος πάνω στους τροχούς, ο οποίος προσφέρει αρκετά πλεονεκτήματα». Σε συνεργασία με τον Ντομινίκ Μότας, έναν από τους πρώτους πελάτες του και τώρα συνεταίρο του κατά 50% στην SM Sbarro Mottas Engineering, ο Φράνκο Σμπάρο επένδυσε δύο εκατομμύρια δολάρια σε χρόνο και χρήμα στην ιδέα του για τον τροχό χωρίς πλήμνη. Ο ίδιος ο Σμπάρο παραδέχεται ότι δεν είναι ο πρώτος που αναζήτησε ένα νέο τρόπο σύνδεσης του αμαξώματος με τους τροχούς. Πάνω σ' αυτό το θέμα έχει γίνει αρκετή έρευνα τα τελευταία δέκα χρόνια. Εδώ αξίζει να κάνουμε μια παρένθεση και να σημειώσουμε ότι το Μάρτιο του 1980 οι 4ΤΡΟΧΟΙ είχαν δημοσιεύσει μια μελέτη του Γιώργου Μιχαήλ πάνω σ' αυτό ακριβώς το αντικείμενο. Η μόνη διαφορά των δακτυλιοειδών τροχών του Γ.Μ. (που είναι κατοχυρωμένοι με την ιταλική πατέντα 67784-Α/79) είναι ότι ήταν μεγάλοι σε μέγεθος με στόχο την αύξηση της άνεσης των επιβατών.
Όπως όλες οι καλές ιδέες (πέρα από το γεγονός ότι βρίσκουν γρήγορα μιμητές) είναι συνήθως απλές. «Φαντάσου ένα "μαγικό" τροχό απαλλαγμένο από πολύπλοκη κεντρική κατασκευή. Έναν τροχό χωρίς τίποτα να παρεμβάλλεται στη δουλειά του να κρατά το αμάξωμα πάνω στο δρόμο, που αντιδρά καλύτερα στις αξονικές και ακτινικές δυνάμεις και που περιορίζει τα φαινόμενα αδράνειας στην επιτάχυνση, την επιβράδυνση ή τις στροφές. Ο μόνος του ρόλος θα είναι να συγκρατεί το ελαστικό. Αυτό είναι κάτι που είναι επαναστατικό κάτω από το σημερινό τρόπο σκέψης», καταλήγει ο Σμπάρο.
Όμως δεν είμαι βέβαιος ότι οι αυτοκινητοβιομηχανίες αγαπούν τις επαναστάσεις. Κι όμως ο τροχός χωρίς πλήμνη υπόσχεται μια σειρά από πλεονεκτήματα, όπως χαμηλότερο κέντρο βάρους, μεγαλύτερη διαδρομή των τροχών και ελάττωση της μη ανηρτημένης μάζας. Κατά πόσο η ιδέα θα έχει άμεση εφαρμογή είναι κάτι που δεν μπορούμε να προβλέψουμε κι αυτό γιατί υπεισέρχεται ο παράγων «κόστος». Αλλά αν κρίνουμε ότι για το πρόγραμμα αυτό συνεργάστηκαν η Πιρέλι και η γερμανική εταιρία κατασκευής ρουλμάν SRO-FAG πραγματοποιώντας ειδικές κατασκευές επιβεβαιώνει την άποψη ότι υπάρχουν κάποια σημαντικά πλεονεκτήματα. Για να κάνει μια πιο ολοκληρωμένη παρουσίαση της ιδέας του τροχού χωρίς πλήμνη, ο Σμπάρο ετοίμασε ούτε λίγο ούτε πολύ πέντε πρωτότυπα: τρεις μοτοσικλέτες, ένα μονοθέσιο και ένα σπορ αυτοκίνητο.
Το αυτοκίνητο θυμίζει αγωνιστικό αυτοκίνητο του Γκρουπ C. Ο V12 κινητήρας της Τζάγκιουαρ αποδίδει από τα 5,3 λίτρα 350 με 400 ίππους. Το σχήμα του εντυπωσιάζει, βοηθούμενο από τις επιχρωμιωμένες εξαγωγές και την αεροτομή ανάμεσα στους πίσω τροχούς. Τα λάστιχα είναι και αυτά αγωνιστικών προδιαγραφών 290/ 16 εμπρός και 400/19 πίσω. Αντίστοιχα οι διαστάσεις του αυτοκινήτου είναι 4.500 χιλ.(μήκος), 2.100 χιλ. (πλάτος), και 1.050 χιλ.(ύψος).
Η μετάδοση της κίνησης στους πίσω τροχούς γίνεται με ιμάντες, έναν τρόπο που σύμφωνα με τον Σμπάρο χρησιμοποιούν πολλά αυτοκίνητα με πρεστίζ, όπως οι Κάντιλακ.
Η εφαρμογή του τροχού στα μονοθέσια της Φόρμουλα 1 είναι εξίσου ενδιαφέρουσα, αφού υπάρχει σημαντική εξοικονόμηση βάρους. Ήδη αρκετές ομάδες έχουν εκδηλώσει το ενδιαφέρον τους, αφού πέρα από το προφανές πλεονέκτημα της ελάττωσης του βάρους, μειώνεται η μη ανηρτημένη μάζα, το σύστημα διεύθυνσης γίνεται ακριβέστερο, ενώ υπάρχει χώρος για μεγαλύτερα δισκόφρενα. Η πρόταση του Σμπάρο περιλαμβάνει διπλά ελαστικά στους πίσω τροχούς επιτυγχάνοντας έτσι πιο ομοιόμορφη πίεση του ελαστικού πάνω στην επιφάνεια του δρόμου.
Εκεί όμως που είναι πολύ πιθανό να βρει σύντομα εφαρμογή ο τροχός χωρίς πλήμνη είναι οι μοτοσικλέτες ακριβώς επειδή η εξέλιξή τους απαιτεί μικρότερο χρονικό διάστημα. Οι τροχοί αυτοί δίνουν τη δυνατότητα κατασκευής ενός διαφορετικού πλαισίου με όλες τις μάζες συγκεντρωμένες πολύ κοντά στο έδαφος οπότε αλλάζει ριζικά και η μορφή της μοτοσικλέτας.
Στην έκθεση υπήρχαν τρία τέτοια πρωτότυπα. Στο ένα (κόκκινου χρώματος) βασισμένο πάνω στη Χόντα 1000 CBR είχε αλλαχτεί μόνο ο μπροστινός τροχός. Επιπλέον περιελάμβανε μια πατέντα της SM, ένα γυροσκοπικό μηχανισμό που ελέγχεται ηλεκτρονικά και επενεργεί στη γεωμετρία της μηχανής έτσι ώστε να εξασφαλίζεται το ιδανικό «στήσιμο» πάνω στο δρόμο.
Το άσπρο πρωτότυπο που βασίστηκε πάνω στη Χόντα 1000 VF διέθετε και πίσω τροχό χωρίς πλήμνη. Η μετάδοση της κίνησης πάντως γίνεται κανονικά με αλυσίδα.
Τέλος, υπήρχε ένα πρωτότυπο με αλουμινένιο σκελετό πάνω στον οποίο είχε τοποθετηθεί ένας αγωνιστικός κινητήρας Ρόταξ 250 κ.εκ.
Αμέσως μετά την έκθεση όλα τα πρωτότυπα θα είναι διαθέσιμα για δοκιμή, οπότε θα διαπιστώσουμε αν λειτουργεί και στην πράξη η ιδέα του τροχού χωρίς πλήμνη.
sb1.jpg sb2.jpg
Το Σμπάρο Όσμος υιοθετεί τη λύση του τροχού χωρίς πλήμνη. Η κίνηση μεταφέρεται με ιμάντες!
sb3.jpg
Λιτό εσωτερικό για ένα αυτοκίνητο που ελάχιστα απέχει από τα πρωτότυπα του γκρουπ C.

Γ. Μιχαήλ - Μάρτιος 1980

Συντάκτης: Κώστας Καβαθάς (Αντίλογος)

Ο τροχός μια από τις πιο παλιές και χρήσιμες ανακαλύψεις του ανθρώπου, που εμφανίστηκε χιλιάδες χρόνια πριν, ήταν ένα από τα θεμέλια που πάνω του στηρίχτηκε ο ανθρώπινος πολιτισμός. Χωρίς αυτόν δεν θα μπορούσε να υπάρξει ούτε η βοϊδάμαξα, με τους τροχούς από μονοκόμματους κορμούς ξύλου, ούτε το διαστημικό όχημα Space Rover, με τους τροχούς από λάμες τιτανίου ακτινωτό διατεταγμένες. Η αρχή σύμφωνα με την οποία χρησιμοποιείται ο τροχός μένει εδώ και αιώνες η ίδια. Μια κυκλική επιφάνεια που περιστρέφεται γύρω από έναν άξονα ο οποίος περνά από μια τρύπα που συμπίπτει με το κέντρο της. Οι αλλαγές που έγιναν με την πάροδο των χρόνων περιορίζονταν στα υλικά κατασκευής του τροχού και τα συστήματα μείωσης της τριβής μεταξύ του τροχού και του άξονά τους. Όλα γενικά τα οχήματα που κατασκευάστηκαν μέχρι σήμερα και κινούνται πάνω στην επιφάνεια της γης χρησιμοποιούν κινητήριους τροχούς που έχουν άξονες στηριγμένους σε μια φέρουσα κατασκευή, με παρεμβολή συ¬νήθως των στοιχείων της ανάρτησης και μαζί μ' αυτά, στην περίπτωση των κινητήριων τροχών, στοιχεία μετάδοσης της κίνησης από τον κινητήρα. Η μελέτη μου (ιταλική πατέντα 67784-Α/ 79) έχει σαν αντικείμενο την κατασκευή τροχών σχήματος δακτυλίου χωρίς κεντρικό άξονα, μεγάλης διαμέτρου που περιστρέφονται οδηγούμενοι από άλλους τρεις ή και περισσότερους μικρότερους τροχούς ένας από τους οποίους αναλαμβάνει και το ρόλο της μετάδοσης της κίνησης.
Αναδημοσίευση από το κείμενο του Γ. Μιχαήλ πάνω στη μελέτη του στους δακτυλιοειδείς τροχούς.


4Τ 224, 5/1989
Μεγάλη εντύπωση έκανε στους αναγνώστες μας ο τροχός του Φράνκο Σμπάρο που παρουσιάσαμε στο ρεπορτάζ από την έκθεση της Γενεύης. Υπήρξαν μάλιστα και ορισμένοι, που χαρακτήρισαν τη λύση του Ελβετού σχεδιαστή σαν «μοναδική και μεγαλοφυή». Αισθάνθηκα λοιπόν, την ανάγκη να επανέλθω στο θέμα (η μικρή αναφορά στο περασμένο τεύχος δεν ήταν αρκετή) για να σας πω, ότι ο δακτυλιοειδής τροχός δεν είναι ιδέα του Φράνκο Σμπάρο, αλλά του «δικού μας» Γιώργου Μιχαήλ που παρουσίασε τα σχέδια και τη θεωρία λειτουργίας του σ' ένα άρθρο τεσσάρων σελίδων που δημοσιεύθηκε στους 4Τ πριν εννιά ολόκληρα χρόνια! (Μάρτιος 1980).
Ο Γιώργος συνέλαβε την ιδέα του δακτυλιοειδούς τροχού το 1976, όταν εργαζόταν στον καροσερίστα Κότζιολα στο Τουρίνο. Εκεί έκανε τη μελέτη και τα σχέδια που τα κατέθεσε στο Ufficio Provinciale Dell' Industria Del Commerco e Dell' Artigianato di Torino στις 13 Απριλίου του 1979, με αριθμό 67784-Α/79. Ο Μιχαήλ είχε επικεντρώσει το ενδιαφέρον του στους δακτυλιοειδείς τροχούς μεγάλης διαμέτρου, που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε λεωφορεία και οχήματα εκτός δρόμου. Στο σχετικό του άρ6ρο σημείωνε τα πλεονεκτήματα του τροχού χωρίς άξονα να διαπερνά το κέντρο του που ήταν τα εξής:

  1. Μεγαλύτερη άνεση για τους επιβάτες.
  2. Μικρότερη καταπόνηση των ελαστικών στοιχείων των αμορτισέρ και γενικά όλων των τμημάτων του συστήματος της ανάρτησης. Αυτό το πλεονέκτημα είναι συνέπεια του πλεονεκτήματος 1.
  3. Μικρότερη απώλεια ισχύος: Πράγματι, είναι μικρότερη η απώλεια της ενέργειας στο σύστημα της ανάρτησης και αυτό το πλεονέκτημα είναι απόρροια του δεύτερου πλεονεκτήματος. Αλλά, ακόμη και η ισχύς που χάνεται κατά την περιστροφή των ελαστικών, είναι πολύ πιο λίγη, γιατί ο συντελεστής αντίστασης κατά την κύλιση είναι πολύ πιο μικρός σε ένα δακτυλιοειδή τροχό μεγάλης διαμέτρου, σε σχέση με ένα συμβατικό τροχό.
  4. Ακόμα και το ότι οι τροχοί αυτού του τύπου κινούνται με γωνιακές ταχύτητες μικρότερες, αποτελεί πλεονέκτημα από την πλευρά της απώλειας ενεργείας.
  5. Μικρότερη φθορά των ελαστικών, πιθανή καλυτέρευση του κρατήματος στο δρόμο και δυνατότητα να φτάσουμε μέσες ταχύτητες πολύ πιο υψηλές σε σχέση με τις σύγχρονες μέσες ανώτατες ταχύτητες που βρίσκονται μέσα στα όρια της ασφάλειας.
  6. Όπως σημείωσα προηγούμενα, ο δακτυλιοειδής τροχός μεγάλης διαμέτρου αφήνει ένα μεγάλο χώρο ανάμεσα στους τροχούς οδηγούς (λείπει ο κεντρικός άξονας) που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν άνοιγμα για να τοποθετηθεί μια πόρτα ή ένα παράθυρο κ.λπ. χωρίς κανένα άλλο πρόβλημα.
  7. Τελικά, ένας δακτυλιοειδής τροχός μεγάλης διαμέτρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε ανώμαλα εδάφη γιατί έχει μεγάλες δυνατότητες για σκαρφάλωμα σε δύσκολα εδάφη, από πλευράς μορφολογίας ξεπερνά εμπόδια, πηγαίνει σε λασπώδη, χιονισμένα ή παγωμένα εδάφη και γενικά, πηγαίνει εκεί που ένας συμβατικός τροχός θα αντιμετώπιζε προβλήματα.

Εάν συγκρίνουμε τους δακτυλιοειδείς τροχούς μεγάλης διαμέτρου με τις ερπύστριες των διάφορων ειδικών οχημάτων (που είναι κομμάτια ατσαλιού αρθρωμένα μεταξύ τους ή ιμάντες από ενισχυμένο ελαστικό) χωρίς να υστερούν πολύ από πλευράς ικανοτήτων στη χρήση σε ανώμαλα εδάφη, οι δακτυλιοειδείς τροχοί μεγάλης διαμέτρου, έχουν σαφέστατα πολλά πλεονεκτήματα από πλευράς μηχανολογικής σε σχέση με τις αρθρωτές ή ελαστικές ερπύστριες. Π.χ. δεν έχουν καμιά άρθρωση που να χρειάζεται λίπανση ή συντήρηση. Δεν έχουν πρόβλημα να σπάσουν ή να εκτροχιαστούν από τους οδηγούς τους όπως οι ερπύστριες. Δεν χρειάζονται το τόσο πολύπλοκο και πολυδάπανο σύστημα των μικρών τροχών που είναι τοποθετημένοι σε γραμμή. Δίνουν τη δυνατότητα στο όχημα να φτάσει σε μέσες, μα και τελικές ταχύτητες ανώτερες από εκείνες των οχημάτων με ερπύστριες. Επιπλέον, δίνουν στο όχημα τη δυνατότητα να εφοδιαστεί με ελαστικά ώστε να μπορεί να κινείται με άνεση σε ασφαλτοστρωμένους δρόμους χωρίς να τους καταστρέφει.
Εφαρμογές που θα μπορούσαν να έχουν οι δακτυλιοειδείς τροχοί μεγάλης διαμέτρου:
Η ενεργειακή κρίση σπρώχνει σήμερα τους μελετητές στα χερσαία μέσα μαζικής μεταφοράς, τα οποία θα αντικαταστήσουν στις προσεχείς δεκαετίες σε μεγάλο μέρος τα αεροπλάνα των οποίων η κατανάλωση καυσίμων άρχισε ήδη να αποτελεί πρόβλημα, γιατί κοστίζει πολύ. Οι δακτυλιοειδείς τροχοί μεγάλης διαμέτρου μπορούν να δώσουν μια θετική λύση στο πρόβλημα, δίνοντας μια νέα ώθηση στη σχεδίαση λεωφορείων για μεγάλες αποστάσεις του μέλλοντος. Μεγάλα λεωφορεία (jumbo) αρθρωτά, λεωφορεία, με τράκτορ και χώρο επιβατών ρυμουλκούμενο σε δύο ορόφους, όπως και μεγάλα τρένα της ασφάλτου, για επιβάτες, μπορούν να είναι εφοδιασμένα με δακτυλιοειδείς τροχούς μεγάλης διαμέτρου. Οχήματα αυτού του είδους μπορούν να προσφέρουν στους επιβάτες τους ένα υψηλό επίπεδο ανέσεως και ενεργητικής ασφάλειας, ταξιδεύοντας με ταχύτητες πιο μεγάλες από τις σημερινές ταχύτητες. Τέτοια οχήματα θα είναι πολύ πιο ευέλικτα από τα τρένα, γιατί θα μπορούν να χρησιμοποιούν όλο το οδικό δίκτυο, ασφαλτοστρωμένο ή όχι μια που οι ρόδες μεγάλης διαμέτρου βοηθούν το όχημα να κινείται με ευκολία ακόμα και σε άσχημους δρόμους (αρκετά συνηθισμένη κατάσταση στους ελληνικούς δρόμους). Ένας άλλος τομέας πολύ ευρύς για την εφαρμογή τροχών αυτού του τύπου είναι ο τομέας του ειδικού οχήματος. Πράγματι, τράκτορς για το χιόνι και για την έρημο, με ικανότητα έλξης μεγάλου βάρους και ρυμούλκηση κάθε είδους ρυμούλκας, μπορούν να είναι εφοδιασμένα με δακτυλιοειδείς τροχούς μεγάλης διαμέτρου. Επίσης οχήματα βοηθείας και διάσωσης που θα μπορούσαν να περάσουν από κάθε είδους εδάφους, στρατιωτικά οχήματα κάθε είδους και διαστάσεων και επιπλέον οχήματα όπως εκσκαφείς, τρακτέρ, μπουλντόζες, γερανοί κ.λπ.
sb4.jpg sb5.jpg
Σχήμα 3: Η μόνη διαφορά ανάμεσα στους δακτυλιοειδείς τροχούς του Γ. Μιχαήλ και του Φ. Σμπάρο βρίσκεται στον τρόπο μετάδοσης της κίνησης. Ο Γ. Μ. χρησιμοποιεί εμφανείς δορυφορικούς τροχούς. Ο Σμπάρο φροντίζει να τους «κρύψει» στο βραχίονα που εφάπτεται στον τροχό. Απ' όποια πλευρά κι αν το δούμε πάντως, η ιδέα ΔΕΝ ανήκει στον Ελβετό αλλά στον Έλληνα μηχανικό και η πρωτιά της δημοσίευσης στους 4Τ. Αυτά για τις «αποκλειστικότητες» που είδαν το φως στον ελληνικό και ξένο τύπο

Βιβλιογραφία

  • Veicoli fuori strada F. Fillippi XIII Cogresso F.I.S.l.T.A. Bruxelles 1970 Δημοσίευση ΑΤΑ Οκτώβρης 1970
  • Problemi contemptanei relativi alia locanorione fuori strada. M.G. Becker Δημοσίευση ΑΤΑ Οκτώβρης 1970.
  • Potenza dissipata nel rotolamento dei pneumatici P. Bandel G.B. Grassi Δημοσίευση ΑΤΑ Φεβρουάριος 1979.
  • Transit systems Sistemi di transporto publico nel mondo. Publicazione Domus Αύγουστος 1977 κ. 573.