Обычно объёмом шины интересуются, когда надо подобрать подходящий компрессор, чтобы не курить по полчаса, когда накачиваешь колёса, но у меня компрессор имеется, поэтому интерес был другой.
Поскольку в интернете с этим примитивным вопросом полный разброд и шатание, внутренний объём варьируют от 37 до 160 л, а шинные калькуляторы калькулируют совсем другие размеры, было решено разобраться с этим вопросом по-научному, заодно уточнив ещё несколько вопросов для будущего раздела «Занимательная шинология».
Итак, имеются шины 205/60R16 Nexen N’blue HD 92H, установленные на дилерские литые диски.
Задача: посчитать количество воздуха в них, заодно отработать способ получения для других размеров.
Самый простой практический способ — предварительно взвесив, накачать шину вместо воздуха водой до рабочего давления, потом ввесить ещё раз. Разница в килограммах и будет внутренним объёмом в литрах. Способ простой и точный (заодно колесо промоется изнутри), но по причине неудобности в городе был отложен до дачных выездов, а за основу возьмём размеры, вытекающие из наименования.
Что означают цифры в названии шины? Наверное, это детсадовский вопрос для опытного автомобилиста, но у меня они не вызывают явных ассоциаций. Далеко ходить не надо, этот вопрос разобран у mironidze: Что означает маркировка шин?
Маркировка шин
Путём простейших расчётов вычисляем:
406+2*123=652 мм — внешний диаметр шины (соответствует практическим измерениям неизношенной шины).
Если принять сечение шины, как прямоугольник со сторонами 205 на 123 мм, то, по формуле вычисления объёма цилиндра ¼·πD²h вычисляем внешний объём, занимаемый покрышкой и воздухом в ней.
1/4*3,14*123*(652²-406²)=25,14 млн куб мм, или 25,1 литров.
Какой объём занимает резина? Это трудно измерить линейкой, но можно посчитать, зная вес и плотность резины. Вес можно определить здесь: Вес и объём шин
Для нашей покрышки он равен 10,4 кг. С учётом того, что металл в весе шины составляет 12-14% (), убавим эту массу на 12% (по ссылке приведены данные для изношенных шин). Плотность автомобильной резины порядка 1400 кг/м3, или 1,4 кг/л (каучук 70% — 1190, сера 30% — 2000).
Итого получаем 10,4*(1-0,12)/1,4=6,5 литров.
Остаётся 25,1-6,5=18,6 л.
Это получилась оценка объёма снизу. Но выяснилось, что сильно снизу, т.к. исходные предположения о прямоугольной форме сечения шины оказались весьма неверны (или прямоугольник надо мерить не по ширине протектора), поэтому:
UPD:
Второй вариант расчёта внутреннего объёма шины.
Поскольку шина снаружи больше похожа на тор, чем на цилиндр, был применён другой способ расчёта:
был измерен малый внешний периметр бублика, он оказался равным 620 мм. Что даёт величину его радиуса, равную 620/2/3,14=98,7 мм, а большой радиус тора получился 652/2-98,7=227 мм.
По формуле объёма тора это даёт 2*3,14*3,14*227*98,7*98,7=43,7 млн мм2, или 43,7 литра.
Но сюда входит объём резины и объём литого диска.
Объём резины мы уже рассчитывали, а объём диска можно рассчитать, исходя из его веса и плотности алюминия.
Вес моих колёс (припоминается) около 19 кг, что даёт вес диска 19-10,4=8,6 кг. Плотность алюминия — 2,7 г/см³.
Поэтому объём диска 8,6/2,7=3,18 л. В торе задействован не весь алюминий. поэтому примем объём алюминия в наших расчётах, равный 2,5 л.
Эта оценка совпадает с результатами наполнения шины Кока-колой, как продемонстрировано в следующем ролике:
Правда, там наполнялась зимняя шина 205/60 R16, и давление, создаваемое газировкой, не обязательно равнялось рекомендуемому.
Итак, примем объём воздуха в шине 205/60 R16 равным 34 литрам.
Если накачать её до давления 240 кпа, то, в пересчете на атмосферное давление, это будет
(100+240)/100*34=116 литров.
——
P.S. В первоначальные расчёты по первому варианту вкралась досадная ошибка при расчёте посадочного диаметра (а и считать не надо было, он равен 16 дюймов=406 мм, а не 529). За указание на запредельное несоответствие спасибо более опытным товарищам, а именно: w-elder. Всё пересчитано по-правильному, вместо 10 получилось 20 л, но и эта цифра оказалась сильно заниженной, поэтому был применён 2 вариант расчета, о котором было доложено выше.
——
Сколько весит воздух в шине (и зачем это знать)? Об этом в блоге: Занимательная шинология 1. Сколько весит воздух в шине?.