Запись на автосервис: (067) 621-23-23
Запись на кузовной ремонт: (067) 693-23-23
Служба качества: (093) 182-58-08

Азот в шинах.

Вокруг того, как работает автомобиль, существует огромнейшее количество мифов. Может ли в экстремальной ситуации навредить система стабилизации? Какой тип привода безопаснее? Можно ли включать нейтраль при движении, можно ли тормозить в повороте, нужно ли на скользкой дороге применять торможение двигателем? И так далее, перечислять можно бесконечно. Меня подобные вопросы давно не интересуют, и писать о них я не собирался. Но в интернете в очередной раз кто-то неправ :), и сегодня я почему-то решил накидать заметку на одну из таких тем.

И эта тема – азот в шинах. Зачем колеса накачивают азотом? Я сделал поиск по драйву, который нашел огромное число постов, но сколько я ни читал, ни одного правильного ответа я так и не увидел (наверняка они есть, просто мне не хватило терпения дорыться до них), причем неправильные продвигались очень агресивно.

Всё, что я осилил прочитать, сводилось практически дословно к подобным текстам: www.drive2.ru/l/4899916394579211090/. Обязательно прочитайте, перед тем как продолжать читать мою заметку — там не так много и вполне полезно.

Почему вообще эта тема оказалась так живуча? С одной стороны, «любому адекватному человеку очевидно», что это развод – пошутили и забыли. Но с другой стороны есть автоспорт. Где машину строят десятки инженеров, которые знают о физике всё. И где «накачивают колёса азотом».

Вот человек по ссылке выше здорово изложил суть. Помнит даже законы Шарля и Гей-Люссака. И делает вывод: «В «Формуле-1» закачивают азот в шины ТОЛЬКО! для пожаро-безопасности. Чистый азот, при повреждении колеса, выходя из шины, действительно не способствует горению». Это утверждение неверно.

Теперь к сути. В автоспорте действительно накачивают колёса азотом. Расскажу, почему.

Во-первых, это не всегда азот, это может быть смесь подобных газов либо просто осушенный воздух. Конкретно в Формуле-1 сейчас запрещено регламентом качать чем-то, кроме воздуха, поэтому качают воздухом – ключевое слово – осушенным. (Кстати, как видите, опасность пожаров 🙂 не помешала внести этот пункт в регалмент.)

Простой поиск гуглом находит нам интервью Пола Хембри, руководителя Пирелли Моторспорт, с ответом на этот вопрос.

— Какой газ вы используете для накачивания шин?
— Раньше разрешалось использование специальных газов, но сейчас это запрещено и мы накачиваем шины сухим воздухом – влага удаляется, чтобы обеспечить необходимую стабильность.

Но по ссылке выше мы читаем:
Утверждение 1. Повышение стабильности давления в шине.
– Это утверждение противоречит законам физики, а именно закону Шарля (давление газа в постоянном объеме прямо пропорционально температуре) и закону Гей-Люссака (коэффициент объемного расширения всех газов одинаков), которые мы проходили в 9 классе общеобразовательной школы.

Неужели глава Пирелли Моторспорт не был в девятом классе? Пол Хембри, Шарль с Гей-Люссаком и уважаемый двайвовчанин — предлагаю вам прямо сейчас сделать ставку, кто из них «чего-то не догоняет». 🙂

На самом деле всё просто. Суть проблемы — в содержащейся в газе влаге.

Действительно, «давление газа в постоянном объеме прямо пропорционально температуре» (сам закон Шарля звучит как P(давление газа)/T(температура)=const и верен для идеального газа, которым с очень большой степенью точности является и воздух с азотом в шине). То есть, в данном случае, чем выше температура внутри покрышки, тем выше давление. Поэтому когда машина начинает ехать и у неё начинают нагреваться колёса – давление в покрышках растёт. Две-четыре десятых атмосферы даже уже разогретая перед стартом шина набирает легко. Азот совершенно не является исключением из этого закона — даже если вы накачаете колеса азотом, шина наберет те же две-четыре десятки давления, что и на «обычном воздухе».

Не нужно объяснять, насколько давление в колёсах важно для гоночной машины. Причем важно именно давление «на горячую». Какое давление в холодном колесе – без разницы, оно должно быть правильное, когда колесо поедет — нагреется и начнет работать. И суть проблемы в том, что если в колёса накачать влажный воздух, то при охлаждении и нагреве колеса количество газа в шине начнет произвольно изменяться – и начнет произвольно скакать давление.

На практике это выглядит очень просто – перед стартом (при сборе) в колесах машины выставляют одинаковое давление, скажем, 2.0 атм. Машина проезжает несколько кругов (или – в ралли – доп), замеряется давление, и оказывается, что в одном колесе давление 2.2, в другом – 2.4. (На этом месте механикам, которые собирали колёса, дают по мозгам – была нарушена процедура сбора колёс.)

Почему так происходит? Есть такое понятие — точка росы. Это температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы содержащийся в нём водяной пар достиг состояния насыщения и начал конденсироваться. Точка росы определяется относительной влажностью воздуха — чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Если относительная влажность составляет 100%, то точка росы совпадает с фактической температурой.

То есть 100%-я влажность воздуха означает, что в данном объеме газа больше водяного пара находиться не может – дальше он начнет конденсироваться. Когда мы такой воздух накачиваем в шину, то есть поднимаем его давление, и после этого даём колесу остыть, то водяной пар конденсируется внутри шины в капельки воды. Проверяя давление в таком колесе, мы увидим, например, 2 атмосферы. Когда машина поедет и колесо начнет нагреваться, часть этих капелек воды начнет испаряться, добавляя в шину дополнительный газ. Добавившееся количество газа добавит давления (см. «парциальное давление» – общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов). Сколько воды испарится, предсказать невозможно (сколько её попало в колесо при накачивании?), поэтому давление перестанет линейно зависеть от температуры. И когда машина поедет – там может стать и 2.2атм, и 2.4атм.

Для гоночной машины такая разница в давлении — драматична.

Поэтому в большом спорте колеса собирают по определенной процедуре. И действительно многие качают именно азотом. Другие команды используют компрессоры, которые осушают воздух.

В тайм-аттаке, где у более чем половины участников нет своей команды механиков, а колеса собирают и накачивают обычным насосом часто даже без осушителя (или с простеньким), просто приходится проверять давление после каждой сессии и соответственно сдувать/подкачивать шины, выставляя оптимальное давление, пока оно не «устаканится» на нужном уровне. Если «гражданский» шиномонтаж предоставляет услугу «накачки шин азотом», то пользоваться ей тоже стоит «осторожно». Для того, чтобы накачать колесо азотом, нужно для начала его сдуть. При сдувании, то бишь уменьшении давления газа, происходит его охлаждение, что тоже может привести к конденсации некоторой части влаги внутри шины. Поэтому в большом спорте для минимизации нахождения влаги внутри колеса его оставляют «открытым» на несколько часов, потом накачивают сухим воздухом (азотом) и оставляют на несколько часов опять-таки для выравнивания температуры, и потом выставляют окончательное давление. При такой процедуре уже можно рассчитывать на то, что при езде давление в колесе будет повышаться линейно, прямо пропорционально температуре, и это повышение можно будет прогнозировать.

Ну и в заключение – имеет ли всё это отношение к гражданскому автомобилю? Практически никакого. Шины гражданского автомобиля почти не нагреваются при езде. (Кстати, многие думают, что шины нагреваются сильнее всего от трения о дорогу, но на самом деле они в первую очередь нагреваются от тормозов через диски, трение о дорогу – это уже второй фактор даже для гоночной машины, а для гражданского колеса второй по важности фактор — внутреннее трение в покрышке, которое возникает от деформации при качении колеса).

Единственный случай, когда ощутимо изменяется температура, и, соответственно, давление в гражданском колесе – это если вы накачали колесо весной при +5 и не проверяли давление до лета, когда стало +30… да ещё и на прямом солнце оставили колёса. Тогда действительно какой-то разброс по давлению может получиться в колёсах (хотя критичным для гражданской езды он всё равно не будет). Но легче просто раз в неделю проверять давление в колёсах, чем заморачиваться с азотом или с осушением воздуха.

P.S. Всё вышеизложенное честно «передрано». Я совершенно не претендую на авторство этого объяснения, ровно наоборот, это то, что известно каждому хорошему механику, инженеру, пилоту и т.п., и освещено уже не раз, но почему-то совершенно неизвестно гражданским водителям. Пусть теперь будет и на драйве.

Поделиться: