На Женевском автосалоне 1989 года швейцарский автомобильный дизайнер Франко Сбарро произвел настоящий фурор. На протяжении всей выставки к его небольшому стенду было не подойти: его оккупировали журналисты, конструкторы, зеваки. Сбарро стал первым человеком, который решился построить автомобиль с орбитальными колесами (хаблессами). Дизайнер был уверен, что не пройдет и пяти лет, как большинство автопроизводителей перейдут на хаблессы как на новый, модный и перспективный тип колеса.
Но, как мы видим, этого не произошло. Почему?
У колеса без ступицы много названий. Хаблесс – это жаргонная калька с английского hubless, «бесступичный». Также используются термины «орбитальное колесо» и «осмос-колесо». Единообразного слова для колес подобной конструкции в русском языке нет. Впрочем, и особой необходимости в этом пока не наблюдается: более или менее активно мотоциклы с осмос-колесами сегодня строят только в США.
Еще один момент: что бы ни утверждал Франко Сбарро, орбитальное колесо придумал не он. Принцип, заложенный в такое колесо, восходит к моноциклам конца XIX – начала XX века. В те времена моноцикл представлялся весьма перспективным видом транспорта, и многочисленные изобретатели патентовали конструкцию за конструкцией. Большая часть подобных изобретений представляла собой большое колесо без ступицы, внутри которого находился водитель. По сути своей моноцикл-колесо представляет собой огромный шарикоподшипник. Внешняя его часть вращается, а на внутренней укреплены двигатель и водительское сиденье. Под действием веса шофера моноцикл удерживается в вертикальном положении. Моноциклы подобного типа не получили распространения из-за ряда недостатков: ужасного обзора (часть которого закрыта ободом), неустойчивости, плохой управляемости. А принцип действия был временно забыт.
Впрочем, первенство Сбарро легко оспорить, ведь осмос-колесо – это в первую очередь разработка французского дизайнера и изобретателя Доминика Мотты. В 1988 году Сбарро обратил внимание на работы Мотты и пригласил его к сотрудничеству. У швейцарца были деньги и возможности, у француза – концепции и идеи. Позже, в 1991 году, когда Сбарро «наигрался» со своими концептами, он продал все права и часть производства Мотте, предоставив тому свободу. А теперь – обо все по порядку.
Плюсы: хорошие тормозные качества за счет близости точки приложения тормозных сил к поверхности дороги; невысокая нагрузка на подшипник (и на вилку в случае мотоцикла); практические отсутствие неподрессоренных масс, следовательно, повышенная комфортность и плавность хода; эстетическая привлекательность; возможность создания мотоцикла с изменяемым вылетом вилки и, следовательно, лучшая управляемость.
Минусы: высокая стоимость производства; быстрая загрязняемость подшипника и тормозной системы; чрезмерная чувствительность колеса к любым деформациям; сложность организации привода, необходимость разработки специальных КП и создания шестерен сложной конфигурации; высокая линейная скорость в подшипниках и, следовательно, быстрейший износ; высокий момент инерции колеса.
Технические мотивы
Как и в случае с моноциклом, осмос-колесо – это большой подшипник. Наружная обойма этого подшипника имеет шину, а внутренняя соединяется с подвеской. Торможение обеспечивается с помощью тормозного диска, установленного на внешней обойме.
Безусловно, у орбитального колеса есть свои положительные стороны – иначе бы его никогда не взялись разрабатывать. И первый плюс – это внешняя красота и эффектность. Даже обычные «Жигули» могут приобрести футуристичный, концептуальный вид, если оборудовать их осмос-колесами. Именно поэтому хаблессы сегодня становятся популярными среди кастом-мастерских, создающих под заказ дорогие чопперы и спортбайки.
Технически у хаблесс-колеса лучшие тормозные качества, нежели у обычного. Силы, которые ведут к остановке транспортного средства, при данной конструкции приложены практически в точке контакта колеса с дорогой. Заметно меньшее напряжение испытывает рычаг подвески, поскольку он расположен чаще всего у нижнего края колеса и имеет меньшее плечо. Стоит отметить, что сегодня существуют хаблессы различных типов и у некоторых точка контакта рычага подвески с ободом, наоборот, находится в совершенно невыгодной части колеса. Но это уже вопросы к дизайнерам. В любом случае нагрузка на колесный подшипник заметно уменьшается по сравнению с колесом традиционной конструкции, разгружается подвеска, улучшается плавность хода и комфортность поездки.
На конкурс автомобильного дизайна LA Design Challenge был представлен удивительный концепт-кар Nissan iV, разработанный командой дизайнеров под началом Альфонсо Альбейсы, руководителя отделения Nissan Design America. Самым безумным решением является проект по выращиванию кузова автомобиля на грядке – из быстрорастущего генномодифицированного плюща; определённым образом переплетённые и укрепленные натуральным клеящим веществом стебли растения являют собой отличный композитный материал. Но в этой статье Nissan iV появился по той причине, что разработчики решили в очередной раз вернуться к теме осмос-колёс. Причём каждое колесо представляет собой сложный узел, основанный на принципе магнитного подвеса (подобно тому, который использован в поездах «Маглев»).
Если говорить о применении осмос-колеса в конструировании мотоциклов, то оно позволяет создать байк с переменным вылетом вилки. Вылет вилки – достаточно важный параметр мотоцикла, это расстояние между пересечением оси рулевой колонки с поверхностью дороги и центром пятна контакта шины с дорогой. На высоких скоростях выгоднее двигаться с большим вылетом (это повышает устойчивость мотоцикла), а на низких – с меньшим (что влияет на маневренность). Система изменяемого вылета способна существенно упростить управление мотоциклом и сделать его более безопасным.
Sbarro Roue orbitale (1989) стал первым в истории мотоциклом с орбитальным колесом. Франко Сбарро представил в том году три мотоцикла и автомобиль Sbarro Osmos, но наибольший фурор произвела именно эта, так называемая «белая модификация» Roue orbitale. Если смотреть на мотоцикл справа, то не видно ни крепления, ни цепного привода; кажется, что колесо вообще никак не контактирует с рамой мотоцикла.
Почему же при таком количестве положительных сторон осмос-колесо не становится повсеместно распространенным? Да потому что минусов не меньше, чем плюсов. Во-первых, у такой конструкции много технологических проблем. Особенно с ведущими колесами – система сообщения крутящего момента у хаблессов гораздо сложнее, чем у обычных колес со ступицей – цепь тут на ось не набросишь и прижимным валиком, как у велосипеда, не обойдешься. Зубчатое колесо привода должно иметь диаметр, сходный с диаметром колеса, что создает дополнительные проблемы для коробки передач, которую приходится разрабатывать индивидуально.
Из этого сразу следует главный недостаток – цена. Стоимость бесступичного колеса такова, что в массовом производстве оно просто не найдет применения. Имеет ли смысл повышать стоимость автомобиля или мотоцикла чуть ли не в два раза исключительно из-за внешнего вида? Тем более что красоты можно добиться и более простыми способами.
У орбитального колеса есть и другие проблемы. Например, быстрое загрязнение подшипников и сальников, расположенных близко к земле (по грязи на осмос-колесе лучше не ездить). Также хаблесс имеет заметно больший момент инерции за счет несимметричного расположения крепления. Наконец, это колесо очень чувствительно к малейшим деформациям обода, и молоточком подобную деформацию не выправишь. А замена каждого колеса обойдется в баснословную сумму в сравнении с обычной системой. Безусловно, сегодня технологии дешевеют и совершенствуются на глазах. Но прежде чем анализировать перспективность осмос-колеса, стоит немного углубиться в историю его появления на свет.
Тупиковая ветвь развития
Именно Доминик Мотта первым разработал колесо без ступицы. Идея пришла к нему при изучении конструкций цирковых моноциклов. И он решил заново «изобрести колесо», вложил в разработку собственные деньги, полученные от нефтяного бизнеса, к концу 1980-х прошел полный цикл теоретических исследований и уперся в отсутствие инвестора. Примерно в то же время Мотта подал заявку на патент, который получил 15 января 1990 года, уже после демонстрации первых концептов Сбарро.
Франко Сбарро всегда был довольно эксцентричным дизайнером и в первую очередь стремился поразить публику, а не построить предсерийный концепт. Ему настолько понравились разработки француза, что он незамедлительно пригласил Мотту к сотрудничеству. Вдвоем они зарегистрировали новое подразделение компании, фирму Sbarro Mottas Engineering, и запустили программу по созданию автомобиля и мотоцикла с бесступичным колесом – Osmos (Original Sbarro Mottas Orbital System). Работали быстро, потому что все технологии были уже в теории отработаны Моттой, и в 1989 году на Женевском автосалоне было представлено три мотоцикла Sbarro Orbital Wheel и спортивное купе Sbarro Osmos.
Американские кастомайзеры не просто взялись копировать конструкцию Доминика Мотты, но развили ее! В 2004 году компания Amen Motorcycles под руководством Майкла Брауна представила невероятной красоты чоппер The Hubless Monster. И главное – в нем заднее бесступичное колесо было лишено цепного привода. Браун нашел способ приводить хаблесс с помощью фрикционного ролика во всю ширину подшипника, таким образом добившись абсолютной симметрии и эстетической вершины хаблесс-строения. Переднее колесо The Hubless Monster тоже было орбитальным. Этот чоппер стал легендой – и по причине необычного внешнего вида, и благодаря новому принципу привода хаблесс-колеса. Компания Amen развила успех: теперь она предлагает другим кастом-мастерским огромные шины (360 x 18″) для чопперов с орбитальными колесами. Больше такие шины купить не у кого…
Мотоциклы произвели фурор, особенно «белая модификация». Если смотреть на белый Sbarro Orbital Wheel справа, то кажется, что полые колеса вообще никак не контактируют с корпусом мотоцикла – вся система крепления и привода расположена слева. «Красная модификация» имела другое крепление: корпус охватывал обод колеса с обеих сторон; кроме того, у этого мотоцикла заднее, ведущее колесо было обыкновенным, со ступицей и традиционным цепным приводом. Третий мотоцикл имел наибольший успех, хотя ни разу даже не заводился. Он представлял собой «учебное пособие» со снятыми панелями кузова. Переднее колесо имело одностороннее крепление, как у «белой модификации», а переднее – симметричное, как у «красной». Вся анатомия мотоцикла была на виду, а на автосалонах такие трюки всегда имеют популярность.
Колеса Сбарро-Мотты имели стандартную для хаблесса конструкцию: внешний обод с шиной, внутренний обод и тормозной диск, можно даже сказать, тормозное кольцо. Изготавливала колеса шведская компания SKF, специализирующаяся на выпуске подшипников.
Спорткар Sbarro Osmos имел меньшую популярность: все-таки на мотоцикле полое колесо выглядело эффектнее, да и наглядность конструкции была гораздо выше. Автомобиль был оборудован 350-сильным двигателем Jaguar V12 и представлял собой красивое, но вполне обычное спортивное купе. Если бы не странные колеса, на него бы вообще не обратили внимания.
Sbarro Osmos
Но после успешного выступления на автосалоне оказалось, что начинание Мотты бесперспективно. Sbarro Mottas Engineering заявила о готовности выпускать небольшими партиями мотоциклы и автомобили с орбитальными колесами, но клиентов не было вообще. Поглазеть на диковинку — это одно, а вложить свои деньги в малоизученную и не выглядящую надежной конструкцию — совсем другое.
В 1991 году Франко Сбарро на льготных условиях продал Мотте все чертежи, заготовки, разработки, связанные с орбитальным колесом. Компания Sbarro Mottas Engineering превратилась в Osmos Wheel, и Мотта стал ее единоличным владельцем. Нельзя сказать, что он остался у разбитого корыта — все-таки с помощью Сбарро он показал свое изобретение миру и доказал его работоспособность. Но без Сбарро никак не удавалось начать серийное производство автомобилей или мотоциклов с осмос-колесом.
Все 1990-е годы Мотта в прямом смысле мотался от одного крупного производителя к другому и предлагал свою концепцию. Он построил ряд концепт-каров на свои деньги и пытался «продаться» таким гигантам, как Volvo, Yamaha, Ferrari, BMW, Nissan, GМ, Ford, Pininfarina, и даже велосипедным компаниям. Но везде терпел неудачи. Технологическая сложность и невысокая надежность сводили на нет все эстетические преимущества орбитального колеса. У осмос-колес было совсем другое будущее.
Наша стезя — кастомайзинг
И сегодня осмос-колеса остаются диковинкой. Преимущества есть, но они не окупаются: слишком сложная и дорогая система по сравнению с обычным колесом. Для серийного производства орбитальное колесо явно не приспособлено. А вот для мелкосерийного тюнинга…
В 2002 году известный американский чоппермейкер Билли Лэйн, владелец тюнинговой компании Choppers, Inc., построил и представил на суд публики огромный чоппер Psycho Billy Cadillac, заднее, ведущее колесо которого было сделано по принципу хаблесса. Мотоцикл произвел фурор и сорвал целую череду наград на различных шоу, выставках и конкурсах чоппермейкерства. Самое смешное, что Лэйн видел только изображения машин Сбарро/Мотты и всю техническую часть своего хаблесса разработал сам. Огромный подшипник-колесо он заказывал на вертолетном заводе по соответствующей цене в $8000. Зато привод колеса Лэйн организовал очень просто. Он прикрепил слева от хаблесса фрикционное колесо для шкива, не заморачиваясь показушной эстетикой. Мотта сознательно отказывался от такого решения, руководствуясь футуристичностью конструкции и ее загадочностью. А Лэйн сделал все просто, понятно — и правильно.
После успеха первого байка Лэйн построил еще ряд подобных — Money Shot, The Chronic, Miss Treated, King of NY. Уже на втором цепная передача была не сразу заметна для посторонних глаз — шестерня шла по периметру колеса, как у «белой модификации» мотоцикла Sbarro. Стоит отметить, что у всех чопперов Лэйна переднее колесо было обыкновенным, с центральной ступицей. Но это не важно: все свои удивительные мотоциклы Лэйн продал с немалой прибылью — и больше не возвращался к теме хаблесса.
Сегодня многие кастомайзеры обращаются к теме осмос-колес и строят с их использованием великолепные мотоциклы. Это Shine немца Фреда Кодлина, Irregular итальянской компании Special Project Custom, Phenom от канадской Zeel Design… Последние подошли к вопросу творчески и укрепили бесступичное колесо на трех роликах, расположенных на концах равностороннего треугольника. Это заметно упростило конструкцию, хотя и сняло ряд преимущество хаблесса.
А Доминик Мотта по-прежнему верит в то, что орбитальное колесо — это будущее. Он неплохо относится к тому, что его изобретение взяли на вооружение многочисленные кастомайзеры, но все-таки надеется, что какая-нибудь крупная компания начнет строить автомобили с хаблесс-колесами и его имя наконец-то будет у всех на устах. Ведь он не кто-нибудь, а самый что ни на есть настоящий Человек, Который Изобрел Колесо.
https://www.popmech.ru/