Видна связь между деталями и механизмами экипажей, самокаток, велосипедов. Но, достигнув известного совершенства, велосипед, например, стал развиваться самостоятельно.
Другой пример: во второй половине XVIII века паровую машину одновременно попытались установить на безрельсовую повозку, применить на рельсовом и водном транспорте; некоторое время паровые автомобили развивались параллельно с локомотивами, потом - с бензиновыми автомобилями, конкурируя и вместе с тем помогая друг другу.
Первый паровой автомобиль – телега Кюньо
Первым практически действовавшим паровым автомобилем считается «паровая телега» француза Никола-Жозефа Кюньо (1715-1804). Он хотел создать мощную тяговую силу для артиллерийских орудий и перевозки снарядов.
Телегу изготовили в 1769 г. в мастерских парижского арсенала, где привыкли к очень прочным и потому тяжелым повозкам с толстыми листами железа, медными втулками, дубовыми брусьями, крупными болтами и заклепками. Материалы и орудия производства наложили свой отпечаток на конструкцию телеги: она весила целую тонну, столько же пришлось на воду и топливо, еще столько же на долю самой паровой машины.
Платформа для грузов крепилась к дубовой раме телеги. Рама опиралась на заднюю ось с колесами артиллерийского типа. Единственное, как и у самокатки Кулибина, переднее колесо с шипами для лучшего сцепления с дорогой могло поворачиваться на подрамнике-вилке и шкворне. С управлением телегой еле справлялись два человека. Перевозя до 3 т груза, телега передвигалась со скоростью пешехода - 2-4 км/ч.
Кюньо обратился опять-таки к экипажной практике: лошадь находится впереди экипажа и тянет его за переднюю ось, значит, и машину следует поставить вперед и осуществить передачу на переднее колесо. Но тут трудность: шток паровой машины перемещается в плоскости, параллельной плоскости колеса. Если закрепить двигатель на платформе телеги, то ось колеса нельзя будет поворачивать. И Кюньо смонтировал всю паровую машину на колесе, тогда машина стала отклоняться на вилке влево или вправо вместе с колесом. Котел, как горшок на ухвате, висит впереди телеги.
Две лошадиные силы, которые развивала машина, давались нелегко. Несмотря на большой объем котла, давление пара быстро падало. Чтобы поддерживать давление, через каждые четверть часа приходилось останавливаться и разжигать топку. Эта процедура отнимала столько же времени, сколько перед этим длилась поездка.
Однажды, совершая испытательную поездку, Кюньо и кочегар не справились с управлением. Телега сделала слишком крутой поворот. Котел упал с «ухвата» и взорвался, как писали тогдашние газеты, «с грохотом на весь Париж». Кюньо построил еще одну телегу, но она, как и первая, не нашла практического применения. Однако все увидели, что механическая повозка - не фантазия.
К счастью, телегу Кюньо не постигла участь многих подобных технических новинок, она не сгнила и не заржавела на свалке. Телегу сдали в учрежденное в 1794 году «хранилище машин, инструментов, моделей, рисунков, описаний и книг по всем видам искусств и ремесел» как очередную механическую диковину. Позднее она станет «гвоздем» музея, а ее изображение - эмблемой французского общества автомобильных инженеров. На родине Кюньо, в Лотарингии, ему поставят памятник. Двухсотлетие «телеги» торжественно отмечено в 1969 году.
В начале XIX века возникли и получили развитие железные дороги. Но они не могли проникнуть повсюду. Им помогал гужевой транспорт. Поэтому появилось множество конструкций безрельсовых паровых повозок, больше всего в Англии, где паровые машины, так же как и ткацкие станки, были основой промышленного переворота.
Мощность экипажных паровых машин уже увеличили в 8-10 раз по сравнению с машиной Кюньо, уменьшили их размеры и расход топлива. Машину располагали, как правило, сзади повозки. Шток, передающий движения поршня храповику на оси колес, заменили качающимся шатуном. Сложился так называемый кривошипный механизм, почти полностью перешедший впоследствии на автомобильный двигатель.
Однако развитие безрельсового парового транспорта в отличие от железнодорожного шло далеко не гладко. То некий пастор заподозрил изобретателя Уильяма Мердока в общении с нечистой силой, и Мердок оставил опыты с повозкой. То изобретатель паровой машины Джемс Уатт обвинил своего бывшего сотрудника Ричарда Тревисика в краже идей фирмы «Болтон и Уатт» и пытался провести в парламенте закон о запрещении «опасных» паровых экипажей… К счастью, старания Уатта не увенчались успехом. Но Тревисик все же вынужден был прекратить работу над повозкой по другой причине: дороги, даже в окрестностях Лондона, были таковы, что приходилось расчищать трассу для повозки - убирать огромные камни, поваленные деревья. Расходы по работам с повозкой разорили Тревисика, и он умер в нищете. Только в 20- 30-х годах XIX века, после некоторого улучшения дорог, паровые повозки вновь появились.
АВТОМОБИЛЮ С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПРЕДШЕСТВОВАЛИ ПАРОВЫЕ ПОВОЗКИ; НА НИХ ОПРОБОВАНЫ АГРЕГАТЫ БУДУЩЕГО АВТОМОБИЛЯ, КРОМЕ ДВИГАТЕЛЯ. ИЗ-ЗА ГРОМОЗДКОСТИ ПАРОВОЙ МАШИНЫ ЕЕ ПРИМЕНЯЛИ В ОСНОВНОМ ЛИШЬ НА ОМНИБУСАХ И ГРУЗОВЫХ ПОВОЗКАХ, НЕСМОТРЯ НА ОТДЕЛЬНЫЕ УСПЕХИ ПАРОВИКОВ В ПРОБЕГАХ (ДЕ-ДИОН) И ДАЖЕ В УСТАНОВЛЕНИИ РЕКОРДОВ СКОРОСТИ (СЕРПОЛЛЕ. СТЕНЛИ)
Четыре «паровика» Голдсуорси Гэрнея совершали регулярные рейсы и наездили в 1831 году 6 тыс. км (напомним, что это примерно в 7 раз меньше годового пробега четырех конных дилижансов). Более успешно организовал движение паровых дилижансов Уолтер Хэнкок. Правда, рейс длиной 120 км длился около 12 ч, из которых ходовых было только 7-8 ч. Остальное время уходило на заправку водой. Потом догадались прицепить к дилижансу тендер с водой и коксом. Хэнкок использовал высокое давление пара в котле и применил цепную передачу от коленчатого вала машины к колесам. Девять 15-местных повозок Хэнкока совершили около 700 рейсов и наездили 7 тыс. км со скоростью до 30 км/ч.
Война за влияние на дорогах
После того как паровые дилижансы начали понемногу справляться с дорогой, возникло новое препятствие. Их владельцам приходилось платить пошлины в 8-9 раз большие, чем платили за конный дилижанс: и за число мест в дилижансе, и за мощность машины, и за число колес. А колес было много из-за того, что тогда еще не нашли хорошего способа управления повозкой и снабжали ее «гайдом» - поворотной двухколесной тележкой, выдвинутой вперед на длинном дышле. Повозка становилась шестиколесной; к ней нередко прицепляли два-три вагончика, и число колес еще возрастало.
Владельцы конного почтового транспорта, для которых паровые автомобили были опасными соперниками, убедили парламент в том, что тяжелые машины портят дороги. Налог на паровые дилижансы был еще увеличен. Но этого оказалось недостаточно, чтобы уничтожить их. Тогда подкупили журналистов, чтобы они поносили паровой транспорт. Заметки о пустяковых происшествиях с паровыми дилижансами раздувались в погромные статьи. Атака возымела действие, тем более что она совпала с идеями луддитов (разрушителей машин), которые считали, что в бедствиях английского пролетариата виновна техника. Жители провинции, подстрекаемые врагами автомобиля, заваливали дороги бревнами и рухлядью, забрасывали пассажиров камнями. Путешествие на паровом дилижансе становилось опасным. Последовал еще один удар: извозопромышленники добились издания «Закона о дорожных локомотивах», который приравнивал скорость - главное преимущество паровых дилижансов - к конным 16 км/ч. Но и этот удар не был для паровиков смертельным. И вот в 1865 году, когда железные дороги уже покрыли всю Англию, их владельцы совместно с извозопромышленниками настояли на дополнениях к «Закону»: дорожные локомотивы должны передвигаться со скоростью 6,5 км/ч на загородных дорогах и еще вдвое медленнее в населенных пунктах, перед локомотивом должен идти человек с флажком, чтобы предупреждать прохожих и проезжих о приближающейся опасности, помогать встречным возницам в усмирении испуганных лошадей; кроме машиниста, на локомотиве должен находиться кочегар. Закон был смягчен только в 1878 году и отменен в 1896-м, когда на Европейском континенте уже ездили сотни бензиновых автомобилей.
Так в Англии был уничтожен зародившийся вид транспорта - паровые дилижансы. А паровозы беспрепятственно, с выгодой для их владельцев, катились по рельсам; к тому же и паровозы, и вагоны, и рельсы принадлежали одному владельцу.
Паромобили Франции
На какое-то время паровые автомобили возродились во Франции. Их двигатели уже были оснащены керосиновыми горелками вместо угольных топок, не нуждались в тяжелом запасе угля и долгом разогреве, стали более легкими и мощными. Леон Серполле (1858-1907) заменил котел длинной многократно изогнутой трубой - змеевиком. Запас воды мог быть уменьшен, змеевик быстро разогревался, непрерывно образовывалось необходимое для работы машины количество пара (без его скопления, которое иногда приводило к взрывам котлов). На паровых повозках начали применять эластичные шины, рулевую «трапецию», механизм для вращения колес одной оси с различными оборотами - дифференциал, цепной и даже карданный привод от паровой машины к ведущим колесам. Карданный привод состоял из вала с шарнирами на концах. Один конец был соединен с валом паровой машины, другой - с шестернями главной передачи задней оси. Шарниры обеспечивали передачу вращения от закрепленной на раме паровой машины к оси, колеблющейся на рессорах (карданный шарнир, названный по имени его изобретателя итальянца Джероламо Кардано (XVI век), заимствован им от устройства для установки компаса на кораблях: корабль качается на волнах, а компас остается в одном - горизонтальном - положении).
1 – ПАРОВАЯ МАШИНА; 2 – ВАЛ; 3 – ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА; 4 – ЦЕПЬ; 5 – КОТЕЛ И ТОПКА; 6 – БАК ДЛЯ ВОДЫ; 7 – РУЛЕВАЯ ТРАПЕЦИЯ; 8 – ТОРМОЗ
Все описанные выше механизмы находим в конструкциях Амедея Болле (1844-1917) и его старшего сына, тоже Амедея. Мужчины семьи Болле из поколения в поколение занимались литьем колоколов. Это ремесло привело пытливого Болле-отца к изучению технологии металлов, а затем и устройству различных машин. В XIX веке наиболее действенной технической школой служили Всемирные выставки в Париже. На выставке 1867 года двадцатидвухлетнего А. Болле поразили велосипеды и паровые омнибусы. У него зародилась идея создать паровую повозку личного пользования, которая «предоставила бы удобства велосипеда людям пожилым и далеким от спорта». Причем создать не паровоз без рельсов и не конный экипаж с приспособленной к нему паровой машиной, а принципиально новое транспортное средство.
Франко-прусская война отодвинула реализацию замысла, но в 1875 году «Послушная» - первое паровое детище Болле - была продемонстрирована в Париже. Имея общую массу 5 т, она расходовала 2,5 кг угля и 14 л воды на 1 км пробега, развивала скорость до 25 км/ч - показатели в 1,5-2 раза лучшие, чем у английских паровых омнибусов. «Послушная» восхищала посетителей выставки, но и отпугивала их своей необычной внешностью - отсутствием крыльев над колесами.
Болле продолжал совершенствовать конструкцию, придал повозке более традиционный вид. Его модель 80-х годов («Новая») имела еще более высокие показатели: масса 3,5 т, расход угля 1,5 кг и воды 7 л на километр, скорость 38 км/ч. «Новая» уже могла состязаться с только что появившимися бензиновыми автомобилями. Если не принимать во внимание паровой двигатель, то повозки Болле гораздо больше похожи по своей компоновке на будущий «классический» автомобиль, чем первые бензиновые «безлошадные экипажи», официально считающиеся автомобилями. В повозках Болле предвосхищены даже такие конструктивные элементы, как независимая подвеска колес и металлический кузов, получившие распространение на автомобилях лишь в 30-х годах XX века. Обоих Болле отличает постоянство - они до конца своих дней остались верны и паровому автомобилю, и… литью колоколов.
Управление паровым автомобилем
Все же, несмотря на усовершенствования, паровые автомобили второй половины XIX века оставались весьма неудобными для эксплуатации. Машинисту нужны были почти такие же знания и сноровка, как его коллегам на железной дороге.
Один только старт парового автомобиля требовал большой ловкости и отнимал много времени. Запалив (хорошо если в безветренную погоду) пусковую горелку, нужно было отрегулировать подачу горючего и воздуха; прислушиваться, когда появится жужжание - признак испарения горючего, бульканье кипящей воды и свист пара. Потом следовало проверить давление пара при помощи стеклянной трубки, установленной на кронштейнах сбоку автомобиля. Когда по недосмотру машиниста давление в котле чрезмерно повышалось, трубка лопалась, извергала поток горячей воды; тогда водителю приходилось гасить горелку, ждать, пока машина остынет, вставлять новую трубку, доливать в котел воды и возобновлять церемонию зажигания. Между прочим, первое зеркало заднего вида появилось на американском паровом автомобиле марки «Локомобиль» для наблюдения не за дорогой, а за трубкой (!).
В пути машинист должен был следить за уровнем воды в котле, добавлять воду перед подъемами, а при спусках, пока машина работала вхолостую, накапливать пар, подкачивать велосипедным насосом воздух и топливо к горелке. Опасаясь пожара, автомобилисты присоединяли к котлу шланг, при необходимости служивший брандспойтом. Через каждые 30- 40 км нужно было заправлять котел, смазывать кривошипный механизм и другие части, время от времени удалять накипь, чистить горелку.
Заканчивая поездку, нельзя было просто поставить машину в гараж, заглушить двигатель и уйти домой. Машинист задувал главную горелку, выпускал часть воды из котла и снова заполнял его. Пусковую горелку оставляли горящей до утра, чтобы не мучиться снова с зажиганием.
Паровая машина была недостаточно надежна и практически недоступна для массового потребителя, но все же она сыграла важную роль в развитии автомобильной техники. Была доказана сама возможность механического передвижения, опробованы и усовершенствованы механизмы будущего автомобиля. От паровых автомобилей осталось и слово «шофер» (его раньше писали через два «ф»), что по-французски означает «кочегар». И хотя давно нет на автомобиле котла и топки, водителя и по сей день называют шофером.
К началу «автомобильного века» процветал железнодорожный транспорт, а механизированный безрельсовый отсутствовал. И это в обстановке, когда в кругах промышленников, коммерсантов, крупных землевладельцев, врачей, адвокатов личный транспорт приобретал все большее значение. Им приходилось довольствоваться все той же легкой конной коляской, а людям профессий «помельче» - «новорожденным» велосипедом. Тем самым еще до изобретения практически пригодного автомобиля определилось деление безрельсового транспорта на общественный и личный; если для первого еще годился паровой автомобиль, то для второго не было достойной замены конного экипажа, не существовало легкого, мощного, простой в обращении и всегда готового к действию двигателя.
В те годы, когда автомобиль только зарождался двигатель внутреннего сгорания лежал лишь на одном из направленний конструкторской мысли. С автомобилем, где использовались двигатели такого рода, успешно конкурировали паровые и электрические. Паровой автомобиль француза Луи Сорполле даже установил в 1902 году рекорд скорости. И в последующие годы - безраздельного господства бензиновых двигателем находились oтдельные энтузиасты пара, которые никак не могли примириться с тем, что этот вид энергии вытеснен с шоссейных дорог. Американцы братья Стенлей строили паровые автомобили с 1897 до 1927 года. Их машины были вполне совершенны, но несколько громоздки. Другая родственная пара, тоже американская - братья Добл, - продержалась несколько дольше. Неравную борьбу они закончили в 1932 году, создав несколько десятков паровых автомобилей. Одна из таких машин эксплуатируется до сих пор, не подвергаясь почти никаким изменениям. Установлен лишь новый котел и форсунка, работающая на дизельном топливе. Давление пара достигает 91,4 атм. при температуре 400° С. Максимальная скорость автомобиля весьма высока - около 200 км/ч. Но самое замечательное - возможность при трогании с места развить огромный крутящий момент. Этим свойством паровой машины двигатели внутреннего сгорания не обладают, и потому и своё время так трудно было внедрить дизель на локомотивы. Автомобиль братьев Добл прямо с места переезжал через положенный под колеса брусок размером 30 на 30 см. Ёще одно любопытное свойство: задним ходом он взбирается на холм быстрее, чем обычные машины передним. Отработанный пар используется лишь для вращения вентилятора и генератора, заряжающего аккумуляторную батарею. Но эта машина так и осталась бы курьезом, претендентом на место в музее истории техники, если бы взоры конструкторов в наши дни не обратились вновь к старым идеям - электромобилю и пару - под влиянием опасности, которую представляет загрязнение атмосферы.
Что с этой точки зрения привлекает в паровом автомобиле? Исключительно важное свойство - очень малое выделение с продуктами сгорания вредных веществ. Происходит это потому, что топливо сгорает не вспышками, как в бензиновом двигателе, а непрерывно, процесс горения идет стабильно, время сгорания гораздо больше.
Открытия в этом как будто бы вовсе нет - различие между паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания лежит в самом принципе их работы. Почему же паровые автомобили не выдержали конкуренции с бензиновыми? Потому что у двигателей их есть ряд серьезных недостатков.
Первое - известный факт: шоферов-любителей сколько угодно, машинистов же любителей пока нет ни одного. В этой области человеческой деятельности заняты исключительно профессионалы. Самое главное заключается в том, что шофер-любитель, садясь за руль, рискует только жизнью своей и тех, кто ему добровольно доверился; машинист же - тысячами других. Но важно еще и другое: для обслуживания парового двигателя требуется более высокая квалификация, нежели для обслуживания бензинового. Ошибка приводит к серьезным поломкам и даже взрыву котла.
Второе. Кто не видал паровоза, мчащегося в белом облаке по рельсам? Облако - это пар, выпускаемый в атмосферу. Паровоз - могучая машина, на ней хватит места и для большого котла с водой. А на автомобиле не хватает. И это одна из причин отказа от паровых двигателей.
Третье же и самое главное - это низкий к. п. д. паровой машины. Недаром в индустриально развитых странах все паровозы на магистралях стараются заменить теперь тепло- и электровозами, недаром неэкономичность паровоза вошла даже в поговорку. 8% - ну что это за к. п. д.
Для повышения его нужно увеличить температуру и давление пара. Чтобы к. п. д. парового двигателя мощностью от 150л. с. и выше равнялся 30% должно поддерживаться рабочее давление в 210 кг/см2, для чего требуется температура в 370°. Технически это осуществимо, но вообще-то крайне опасно, потому что даже небольшая утечка пара в двигателе или котле может привести в катастрофе. А от высокого давления до взрыва - дистанция совсем небольшая.
Это - главные трудности. Есть и более мелкие (хотя надо оговориться, что в технике мелочей не бывает). Сложно смазывать цилиндры, ибо масло образует эмульсию с горячей водой, попадает в трубы котла, где откладывается на стенках. Это ухудшает теплопроводность и вызывает сильный местный перегрев. Другая «мелочь» - затрудненный по сравнению с обычным пуск парового двигателя.
И тем не менее конструкторы взялись за очень старое и абсолютно новое для них дело. Две удивительные по своему устройству машины вышли на улицы американских городов. Внешне они не отличались от обычных машин, одна даже обтекаемостью форм напоминала спортивную. Это были паровые автомобили. Оба они трогались с места менее чем через 30 сек. после включения двигателя и развивали скорость до 160 км/ч, работали на любом горючем, в том числе и керосине, и на 800 километров пробега расходовали 10 галлонов воды.
В 1966 году фирма «Форд» испытала четырехтактный высокооборотный паровой двигатель для автомобиля рабочим объемом 600 см3. Испытания показали, что в выхлопных газах содержится всего лишь 20 частиц углеводорода на 1 млн. (предписаниями сенатской комиссии по борьбе с загрязнениями воздуха допускается 27 частиц), окиси углерода содержалось 0,05 % общей массы выхлопных газов, что в 30 раз меньше допустимого количества.
Экспериментальный паровой автомобиль, сделанный фирмой «Дженерал моторс», под индексом Е-101 демонстрировался на выставке автомобилей с необычными двигателями. Внешне он не отличался от той машины, на базе которой был создан - «понтиак», - но двигатель вместе с котлом, конденсатором и прочими агрегатами паровой системы весил на 204 кг больше. Водитель садился на свое место, поворачивал ключ и ждал 30-45 сек, пока не загорится лампочка. Это означало, что давление пара достигло нужной величины и можно ехать. Столь короткий промежуток времени можно расчленить на такие этапы.
Котел заполнился - включается топливный насос, топливо поступает в камеру сгорания, смешивается с воздухом.
Воспламенение.
Температура и давление пара достигли нужного уровня, пар идет в цилиндры. Двигатель работает на холостом ходу.
Водитель нажимает на педаль; количество пара, идущего в двигатель, увеличивается, машина трогается с места. Топливо любое - дизельное, керосин, бензин.
Все эти опыты дали возможность Роберту Айресу из Вашингтонского центра перспективных разработокок заявить, что недостатки парового автомобиля преодолены. Высокая себестоимость при серийном производстве безусловно понизится. Котел, состоящий из труб, исключает опасность взрыва, так как в любой момент в работе участвует лишь небольшое количество воды. Если трубы расположить теснее, размеры двигателя уменьшатся. Антифриз избавит от опасности замерзания. Паровой двигатель не нуждается в коробке передач, трансмиссии, стартере, карбюраторе, глушителе, системах охлаждения, газораспределения и зажигания. В этом его огромное преимущество. Режим работы машины можно регулировать, подавая большее или меньшее количество пара в цилиндры. Если вместо воды использовать фреон, который замерзает при очень низких температурах да еще и обладает смазочным свойством, то преимущества возрастут еще более. Паровые двигатели соперничают с обычными по приемистости, расходу горючего, показателю мощности на единицу веса.
Пока о широком использовании паровых автомобилей речи нет. До промышленного образца не доведена ни одна машина, а перестраивать автомобильную индустрию никто не собирается. Но самодеятельные конструкторы никакого отношения к промышленной технологии не имеют. И они один за другим создают оригинальные образцы автомобилей с паровыми двигателями.
Два изобретателя, Петерсон и Смит, переделали подвесной лодочный мотор. Они подавали пар в цилиндры через отверстия для свечей. Двигатель весом 12 кг развил мощность в 220 л. с. при 5600 об/мин. Их примеру последовали инженер-механик Петер Баррет и его сын Филипп. Использовав старое шасси, они построили паровой автомобиль. Смит поделился с ними опытом. Отец и сын использовали четырехцилиндровый подвесной мотор, совместив его с паровой турбиной конструкции Смита.
Пар производился в специально сконструированном котле, который содержит около 400 футов медных и стальных трубок, соединенных в спиралевидные связки, проходящие друг над другом. Так увеличивается циркуляция. Вода накачивается в котел из бака. Горючее смешивается с воздухом в камере сгорания, и раскаленные языки пламени вступают в соприкосновение с трубами. Через 10-15 сек. вода превращается в сжатый пар температурой примерно 350°С и давлением 44 кг/см. Он выбрасывается из противоположного конца парогенератора и направляется во впускной канал двигателя.
Пар поступает в цилиндр через вращающиеся лопасти, вдоль которых проходят каналы постоянного сечения.
Наружная муфта коленчатого вала жестко связана с цепной передачей на ведущие колеса.
Наконец перегретый пар выполнил свою полезную работу, и он должен теперь превратиться в воду, чтобы быть готовым начать цикл снова. Это делает конденсатор, внешне похожий на обычный радиатор автомобильного типа. Он и размещен спереди - для лучшего охлаждения встречными потоками воздуха.
Наибольшие трудности инженеров заключаются в том, что часто, чтобы добиться хотя бы относительной простоты конструкции, приходится уменьшать И без того невысокий к. п. д. автомобиля. Двум самодеятельным конструкторам очень помогли советы Смита и Петерсона. Именно в результате совместной работы удалось внести в конструкцию много ценных новинок. Начать хотя бы с воздуха для горения. Перед непосредственным поступлением В горелку его подогревают, проводя между раскаленными стенками котла. Это обеспечивает более полное сгорание топлива, сокращает время выпуска, а также делает более высокой температуру сгорания смеси и, стало быть, к. п. д.
Для зажигания горючей смеси в обычном паровом котле используется простая свечка. Петер Баррет сконструировал более эффективную систему - электронного зажигания. В качестве горючей смеси использован спирт-ректификат, поскольку он дешев и имеет высокое октановое число. Конечно, керосин, дизельное топливо и другие жидкие сорта тоже будут работать.
Но самое интересное здесь - конденсатор. Конденсация больших количеств пара считается главным затруднением современных паросиловых установок. Смит сконструировал радиатор с таким расчетом, чтобы использовалась водяная пыль. Конструкция работает отлично, система конденсирует влагу на 99%. Вода почти не расходуется - кроме того небольшого количества, которое все же просачивается через уплотнения.
Другая интересная новинка - система смазки. Цилиндры паровой машины обычно смазываются с помощью сложного и громоздкого устройства, распыляющего тяжелую масляную пыль в паре. Масло оседает на стенках цилиндров и затем выбрасывается с отработанным паром. Позже масло необходимо отделить от водяного конденсата и возвратить в систему смазки.
Барреты использовали химический эмульсигатор, который вбирает оба элемента - воду и масло и затем разделяет их, устраняя, таким образом, необходимость в громоздком инжекторе или механическом сепараторе. Испытания показывают, что при работе химического эмульсигатора не образуется осадков ни в паровом котле, ни в конденсаторе.
Интересен также механизм типа сцепления, который напрямую соединяет двигатель с ведущим валом и карданной передачей. Машина не имеет коробки перемены передач, скорость контролируется изменением впуска пара в цилиндры. Использование системы «впуск-выпуск» позволяет без затруднений поставить двигатель в нейтральное положение. Пар может направляться в двигатель, нагревать его и в то же самое время приводить паровой котел в положение готовности к активной работе, сохраняя в нем постоянное близкое к рабочему давление. Паровой двигатель развивает мощность 30- 50 л. с, а галлона топлива хватает на передвижение машины на расстояние 15-20 миль, что вполне сравнимо с расходом топлива у автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Контрольная система довольно сложна, но полностью автоматизирована; приходится следить только за рулевым механизмом и выбирать требуемую скорость. При испытаниях автомобиль достиг скорости около 50 миль в час, но это предел, поскольку шасси машины не соответствовало мощности двигателя.
Таков результат. Все это - пока эксперименты. Но как знать, не явимся ли мы свидетелями нового господства пара на дорогах - теперь уже не железных, а шоссейных.
Р. ЯРОВ, инженер
Моделист-конструктор 1971 год.
Захотелось показать вам немного фотографий старых паровых машин. Но перед этим немного предыстории. Первый паровой транспорт появился в 18 веке. А первые попытки использования энергии пара начались еще раньше. Британец Томас Ньюкомен сконструировал машину с цилиндром и поршнем внутри, который двигался под паровым давлением. А сам пар создавался в отдельном котле. Было в этой конструкции Ньюкомена только два небольших минуса: внушительные размеры и большое потребление угля, поэтому использовать его как транспортное средство не было возможности. Это устройство применялось только для откачивания грунтовых вод.
Первый личный паровой автотранспорт.
Создателем первого личного парового автотранспорта считается французский инженер Николя-Жозеф Кюньо. В 1769 году он создал трехколесную повозку — “малую телегу Кюньо”. Недостатком телеги Кюньо был низкий запас хода. Так как повозка была оснащена не и без дозаправки могла проехать всего лишь около километра, затем экипажу приходилось останавливаться для пополнения запасов воды и разведения костра под котлом для увеличения давления. Весь этот процесс занимал столько же времени сколько и сама поездка. А максимальная скорость, которую набирала паровая телега была 4-4,5 километра в час. Но несмотря на такой черепаший ход высшим военным чинам Франции того времени телега понравилась. Наверное из-за огромной грузоподъемности: телега могла перевезти около двух тонн груза. Кюньо получил 20 тысяч франков на разработку и усовершенствование модели.
Телега Кюньо в разрезе Благодаря этим инвестициям в 1770 году Кюньо представляет “телегу второго поколения”. Конструкция остается той же, но скорость уже в разы больше, около 5-7 км в час. Но главное усовершенствование заключалось в новой топке, которую не надо было разжигать каждые 15 минут.
Телега Кюньо Во время первой презентации перед военными чинами произошел инцидент: у телеги заклинило переднее колесо и она протаранила стену ближайшего дома. По результатам аварии были сделаны выводы, что конструкция телеги обладает приличным запасом прочности, так как из-за удара пострадал только котел.
Но после этой демонстрации работа над машиной была прекращена, так как покровительствующие инженеру военные начальники попали в немилость властей и финансовая поддержка прекратилась. Как ни странно, хоть телега и не вышла в тираж, но до наших дней она сохранилась.
Первый личный паровой автотранспорт — телега Кюньо в музее Паровой велосипед.
Сильвестр Говард Роупер в 1867 первый использовал двигатель внешнего сгорания на двухколесном транспорте. Так появился первый паровой велосипед Роупера, по сути первый мотоцикл. Двухцилиндровый паровой двигатель был размещен под сиденьем велосипеда весь механизм крепился к раме с помощью двух пружин. Пар выходил из трубы прямо за седлом, а вода поступала в котел из резервуара который являлся частью сиденья. Как ни странно, но управление ускорением осуществлялось так же как и на современных мотоциклах — с помощью ручки на руле: выкручивая ее от себя, водитель увеличивал скорость. Ну а при повороте ручки на себя активировались тормоза.
Велосипед Роупера Паровой велосипед восхищал и заинтересовывал людей на различных выставках, тогда как в обычной жизни пешеходы пугались изобретения Сильвестра. В дальнейшем Роупер изобрел и модифицировал еще несколько вариантов паровых велосипедов. На одном из таких велосипедов талантливый инженер и погиб, катаясь по велотреку в американском Кембридже, получил не совместимую с жизнью травму головы.
Паровой велосипед Паровой общественный транспорт.
Омнибус Хэнкока.
В 1833 году Вальтеру Хэнкоку удалось построить машину не только для себя, но и приносящую пользу людям. Его омнибус под названием Enterprise, принадлежащий компании London and Paddington Steam Carriage Co, курсировал от Лондонской стены до района Паддингтон. Паровое устройство омнибуса состояло из большого двухцилиндрового парового двигателя, который раскручивался до ста оборотов в минуту. В двигатель подавался пар из бойлера под давлением в 6,1 бар.
Омнибус Хэнкока Максимальную скорость омнибус мог развить до 32 км в час. Запаса хода у него хватало от 16 до 32 километров. Добиться преодоления такого огромного, по тем временам, расстояния позволяли дополнительные резервуары с водой расположенные под пассажирскими сиденьями. Для управления омнибусом нужно было три человека: один отвечал за ускорение и руление, второй за наличие воды в бройлере, а третий за поддержание в этих самих бройлерах нужной температуры и за включение ручного тормоза для контролирования скорости при спусках с холмов.
Омнибус Enterprise За рулем омнибуса был сам изобретатель Хэнкок. Из-за плохих дорог у инженера от ударов об руль ужасно болели руки. И для того, что бы не держаться постоянно за руль изобретатель придумал специальное устройство: на полу находилась педалька, при нажатии на которую руль фиксировался в одном положении. К такому метод Хэнкок прибегал на прямых участках дороги. Омнибус прекратил ездить по маршруту в 1840 году из-за все тех же плохих дорог и большой конкуренции со стороны извозчиков, которые использовали для перевозки людей лошадиную тягу.
Паровой омнибус доживший до наших дней Паровые автомобили братьев Доблов.
Талантливые инженеры американского происхождения начали разрабатывать свои паровые автомашины еще в студенческие годы в собственной мастерской в 1910 году.
Братья Абнер и Джон Доблы Сначала они создали Model A, а затем Modal B. Modal B была усовершенствована уникальным конденсатором для отработанного пара, выполненного в виде сотового радиатора. Благодаря этому запас хода на 90 литрах воды увеличился до1500 км, тогда как прежде на этом количестве жидкости можно было проехать всего лишь 150 км. Такая машина заинтересовала инвесторов и благодаря им братья Доблы учредили компанию General Engineering.
Model A 
Model B. В рамках этой компании им удалось усовершенствовать систему зажигания, что бы владельцу автомобиля не пришлось вручную разводить огонь под бройлером. Этим занимался Джон Добл, он хорошо разбирался в электронике. Он придумал систему электрического зажигания: керосин под давлением проходил через карбюратор и поджигался запальной свечой. После этого был установлен компрессор, который подавал горящую смесь в камеру сгорания, нагревающую воду в котле. И все это происходило от одного нажатия кнопки на приборной панели. До достижения нужно температуры уходило 90 секунд, после чего можно было отправляться в путь. Для сравнения: у аналогичных машин до изобретения Доблов на осуществление аналогичного процесса уходило от 10 до 30 минут. Машина со всеми новшествами и инновациями была представлена в 1917 году на автосалоне в Нью-Йорке.
Усовершенствованная модель Model B. Автомобиль с такими большими преимуществами заинтересовал многих и за три месяца после премьеры братья собрали пять с половиной тысяч предварительных заказов. Но Первая мировая война оставила братьев без железа и выпуск машин был отложен. Да и между братьями на тот момент возник конфликт. Джон считал, что получает меньше внимания, чем его брат, потому что во всех публикациях в прессе главным конструктором написан был Абнер, а о Джоне практически ничего не упоминалось. Братья разругались, а в феврале 1921 года Джон умер в возрасте 28 лет от рака лимфатических узлов.
После смерти Джона к Абнеру присоединились двое других братьев — Билл и Уорен. Была учреждена фирма Doble Steam Motors где появился новый автомобиль Model E. Эта модель была доработана парогенератором и новым четырехцилиндровым мотором: два цилиндра высокого давления получали пар первыми, а два цилиндра низкого давления забирали из пара оставшуюся энергию и отправляли ее в конденсатор.
Model E-20 Зимой 1924 года братья Доблы привезли свое изобретение в Нью-Йорк. И устроили испытания на глазах у специалистов. Всю ночь перед испытаниями машина провела в холодном гараже, после чего еще час на морозе на улице. Но не смотря на это после активации двигатель сразу же завелся и через 23 секунды можно было ехать. Максимальную скорость, которую мог развить автомобиль Model E составляла 160 км в час, а до 120 км в час он разгонялся за 10 секунд. Но к сожалению сложные технические решения, лучшие составляющие (например электрика от Bosch), роскошная отделка салона (кожа, дерево, слоновая кость) подняли стоимость машины до огромных по тем временам 18 тысяч долларов. Такие машины могли позволить себе только очень богатые люди, поэтому один из самых величайших паровых автомобилей в истории человечества был выпущен тиражом всего лишь 50 экземпляров, после чего в 1931 году компания Doble Steam Motors перестала существовать.
Model E Запредельная скорость на пару.
Задолго до разработок братьев Доблов, создали свой гоночный болид братья Стенли. К 1906 году они создали болид под названием Stanley Rocket. Для поездки на этом гоночном автомобиле был выбран гонщик Фред Марриотт, а местом на котором было решено набирать рекордную скорость был флоридский пляж, расположенный недалеко от Дайтон-бич. С первой же попытки Марриотт набрал на “Ракете” братьев Стенли рекордную скорость- 205,4 км в час, на тот момент быстрее не ездил еще никто!
Stanley Rocket Спустя год братья конструкторы и их бесстрашный пилот решили преодолеть на паровом автомобиле рубеж в 300 км в час. Для такой запредельной скорости давление пара, подаваемого из котла в двигатель, было увеличено с 70 до 90 бар. “Ракета” с Марриоттом на борту набрала скорость более 240 км в час, когда подскочила на кочке и развалилась на части. Фред получил серьезные травмы, но тем не менее пообещал снова гоняться. Но братья Стенли и-за аварии отказались от экспериментов со скоростью, а Марриотта так больше ни в какие гонки никто не взял. Из- за того, что развитие паровых двигателей прекратилось и им на смену пришли бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания, рекорд братьев Стенли и гонщика Марриотта продержался более ста лет.
“Ракета” с Марриоттом на борту Только 26 августа 2009 года на паровом автомобиле Inspiration под управлением Чарльза Барнетта Третьего был побит рекорд. Современный гоночный болид был похож на истребитель и приводился в движение двумя турбинами, которые вращались за счет пара, подаваемого под давлением в 40 бар из двенадцати высокоэффективных бойлеров. Мощность парового автомобиля составляла 360 лошадиных сил — этого хватило, что бы развить скорость 225,6 км в час на американской базе “Эдвардс” в Калифорнии.
Inspiration и Чарльз Барнетт Третий Про российские и советские разработки паровых машин я расскажу вам в отдельной статье, а сейчас вернемся к тому из-за чего это статья была написана. В самом начале я написала, что хочу показать вам немного современных фотографий паровых машин которые дожили до наших дней. В Европе паровые машины продержались до начала Второй мировой войны, затем их вытеснили бензиновые и дизельные собратья.
Многие энтузиасты в Англии сохранили и поддерживают в хорошем состоянии паровые ретро машины и даже устраивают фестивали, где все эти машины выставляются на всеобщее обозрение. Все эти экземпляры до сих пор работают, а некоторые из них даже используются в качестве туристических автобусов.
Туристический паровой автобус 
Sentinel Typhoo 
Автобус «Sentinel» 1931 года 
Этот «Old Glory»сделана из другого старого парового грузовичка «Sentinel DG-6» 
Английский самосвал 1913 года 
Йоркшир, 1905 
Фургон 1919 
1922 
Йоркшир, 1927 
Вагон «Sentinel», 1924 
«Sentinel», 1930 Среди паровых автомобилей первой половины 20-го столетия были очень популярны грузовички. Особенно они пришлись по вкусу в Англии и Шотландии. На этих грузовичках транспортировали пиво. На грузовике и спереди, и сзади, и сбоку был нарисован логотип и название пива той марки которую он развозил.
Доставщик пива 
Паровой грузовик Sentinel Standard 
1916 
Паровой трактор 1922 
Паровой трактор «Sentinel», 1924 
Паровая машина которую использовали как тягач в цирке. Либо в ткачестве источника энергии для ярмарок и карнавалов. 1920 
1932 год Автор
Василий
Художник, архитектор сознания, мыслитель постигающий новые горизонты информационного пространства
В 1698 году англичанин Томас Севери получил патент на первую в мире промышленную паровую машину — которая, в частности, применялась для подъема воды. А самый большой вклад в паровую энергетику внес британский инженер Джеймс Уатт. Тот самый Уатт, что принял лошадиную силу за единицу мощности паровых машин. Их в то время уже использовали для самых разных работ — например, для осушения шахт и для привода различного оборудования. И Уатт после многочисленных опытов с конным приводом первым ввел универсальную единицу мощности двигателей — производительность в 33000 фунто-футов в минуту или 76 кгм/с (с введением метрической системы — 75 кгм/с). Правда, такую мощность развивали только самые сильные лошади и совсем недолго, а «среднестатистические» лошадки были вдвое слабее.
Все это время Уатт продолжал совершенствовать паровые двигатели. Задумывался он и о паромобилях. Но Уатт рассчитал, что сделать компактный, пригодный для самоходного экипажа паровой двигатель можно только при высоком давлении в котле — до 8,3 атм при толщине медных стенок в 6,35 мм. И, решив, что это крайне небезопасно (котел может попросту взорваться!), Уатт, по сути, остановил развитие паромобилей в Великобритании на целых 32 года — на срок действия своего патента!
Поэтому пальма первенства принадлежит не Англии, а Франции — первый полноразмерный паровой автомобиль был сделан в 1769 году артиллерийским офицером Николя Жозефом Кюньо. Паромобиль Кюньо был гигантской трехколесной телегой, причем переднеприводной — тяжелый котел вместе с двухцилиндровой паровой машиной располагался перед передним ведущим колесом и поворачивался вместе с ним. Представляете, какова была управляемость? Немудрено, что один из первых выездов трицикла закончился тараном кирпичной стены... К тому же производительность огромного парового котла была ничтожной — при максимальной скорости в 3,65 км/ч каждые 15 минут приходилось останавливаться и снова разводить пары.
Первый паромобиль Николя Жозефа Кюньо, 1769 год.
На разрезе показано устройство двухцилиндровой паровой машины, которая располагалась за гигантским котлом. Связь поршней с колесами обеспечивал рычажно-храповый механизм.
В Великобритании тем временем некоторые ученики Уатта, несмотря на его строгий запрет, тайно работали над паровиками. Так, например, Уильям Мердок испытывал свою модель по ночам... В 1800 году «срок годности» патентов Уатта истек, и ученики вышли из «подполья». Год спустя Ричард Тревитик построил первый в Англии паромобиль, а в 1803 году — еще один (его копия — на заглавном снимке). Экипаж Тревитика был заднеприводным и с восемью пассажирами разгонялся до 13 км/ч! А в 1829 году паровики стали самым быстрым транспортом для пассажиров — скорость вместительных омнибусов (от латинского «повозка для всех») достигала 24 км/ч. И никаких перекладных!
Британское паромобилестроение было на подъеме. В 1834 году паровой омнибус Мачерони и Сквайра показал рекордную для тех лет надежность — 2740 километров без какого-либо ремонта. А давление в паровом котле достигало уже 10,3 атмосфер! Но серьезной преградой развитию паромобилей стали лошади — при виде грохочущего и извергающего пары экипажа они пугались и становились неуправляемыми. На паровики ополчились и процветавшие до сей поры конные компании, и владельцы дорог (не каждая мостовая выдерживала паровой экипаж с тяжелым котлом), в прессе муссировались уаттовские страхи по поводу возможных взрывов котлов — иногда, впрочем, небеспочвенные. В итоге в 1865 году был принят так называемый Закон о красном флаге, по которому перед каждым самоходным экипажем не ближе 55 метров должен был идти человек, предупреждавший о возможной опасности. Скорости паровиков, естественно, упали — в городе нельзя было двигаться быстрее 3,2 км/ч, за городом — 6,45 км/ч. Главные преимущества паромобилей были практически уничтожены.
Но прогресс было уже не остановить. Загнав паровые автомобили в строгие рамки, противники «упустили» появление железной дороги. Первый паровоз, кстати, создал тот же Тревитик в 1804 году — он перевозил до 17,3 тонн груза со скоростью до 25,7 км/ч! И паровые двигатели стали совершенствоваться на железной дороге — чтобы затем вновь вернуться на автомобили.
Dudgeon Steam Wagon 1853:
Лондонский паробус на станции Стафордшир 1904-1907г.
Регулярный паробус Де Дион (De Dion-Bouton) в Париже 1907г.
Уникальная фотография знаменитого пробега Париж—Руан 1894 года, который считается первым в мире автомобильным состязанием. Победу по скорости тогда одержал паровик De Dion-Bouton.
Паровые автомобили составляли приличную часть подвижного состава на дорогах.
Случалось и такое.
Паровые автобусы начали появляться в Лондоне на станции Виктории (Victoria Station) в 1898 году, главным образом, в качестве эксперимента. Были изготовлены компанией "Де Дион и эксплуатация длилась 2 года на улицах Лондона. Они не пользовались популярностью из за медленной скорости и чрезмерного шума.
США. На снимке — два паромобиля фирмы White, одного из крупнейших производителей паровиков начала XX века. А между ними — Томас Эдисон. Он вместе с сыном Чарльзом (в машине слева) и двумя лаборантами направляется в Северную Каролину для исследования свойств кобальта в аккумуляторах.
Автобус Фоден на тракторном шасси, в 1913 году
Паровые автомобили, грузовики и автомобили наиболее всего были распространены в Великобритании.
"Sentinel DG-6"
Отреставрированный "Sentinel DG-6" и сегодня иногда выезжает на прогулку.
Автобус"Sentinel", сделанный еще в 1931:
Sentinel Standard Wagon, 1916г.
В Великобритании и в наши дни еще используют этих старичков для доставки пива в пабы или продуктов в магазины.
Русские бронированные паровые тракторы эпохи Первой мировой войны.
В сложных экономических условиях во время войны русские не имаели возможности создать свой танк. Но русская смекалка помогла сделать это превратить паровой трактор в тяжело бронированный автомобиль - что именно то, что русские инженеры сделали. Все началось в 1916 году, когда некоторые русские офицеры использовали тракторы английского производства, превратив их в "внедорожник":
После революции Красная армия не имела достаточного количества танков и броневиков, поэтому советские инженера шли по пути своих дореволюционных предшественников.
Паровой бронированный трактор "Октябрь"
Еще одна модель "Коммунар".
В начале XX века автомобили с ДВС почти полностью вытеснили паромобили. Почти, но не совсем! Паровыми двигателями продолжали оснащать грузовики, которым приходилось работать в тяжелых условиях при нехватке жидкого топлива. В России это было особенно актуально. Например, еще в 1874 году специалисты Мальцевского завода «усовершенствовали» колесный тягач английской фирмы Aveling & Porter, приспособив его для топки не углем, а дровами. Паровой тягач развивал тогда целых 10 л.с. и мог тащить за собой десять платформ с 16 тоннами груза!
А уже в советские времена в институте НАМИ занимались экспериментальными паромобилями на шасси 7-тонного грузовика ЯАЗ-200, которые работали на дровах, на буром угле или даже на торфе.
Например, 100-сильный шеститонный паровой грузовик НАМИ-012 имел расход твердого топлива примерно 400-500 кг/100 км! А паровик НАМИ-018 был полноприводным. Но в начале 50-х все работы по созданию паромобилей в НАМИ были свернуты, и грузовики даже не успели стать музейными экспонатами...
А автомобили тем временем стремительно совершенствовались. В 1912 году с изобретением электрического стартера появляется «самозапускающийся» Cadillac Model 30 Self Starter. Знаменитая «жестянка Лиззи», Ford T, продается вчетверо дешевле паровиков Стэнли! В 1914 году Генри Форд производит в день больше автомобилей, чем братья Стэнли — за год. Не выдержав конкуренции, в 1917 году братья продали бизнес, и спустя семь лет марка Stanley перестала существовать.
Сейчас о паровом двигателе почти никто не вспоминает.
В представлении большинства людей века смартфонов автомобили на паровой тяге – это нечто архаическое, что вызывает улыбку. Паровые страницы истории автомобилестроения были очень яркими и без них трудно представить современный транспорт вообще. Как ни старались скептики от законотворчества, а также нефтяные лоббисты разных стран ограничить развитие автомобиля на пару, им это удавалось лишь на время. Ведь паровой автомобиль подобен Сфинксу. Идея автомобиля на пару (т. е. на двигателе наружного сгорания) актуальна и по сей день.
В представлении большинства людей века смартфонов автомобили на паровой тяге – это нечто архаическое, что вызывает улыбку.
Так в 1865 году в Англии ввели запрет на передвижение скоростных самоходных карет на паровом ходу. Им запрещалось передвигаться быстрее 3 км/ч по городу и не выпускать клубы пара, дабы не пугать лошадей, запряжённых в обычные экипажи. Самым серьёзным и ощутимым ударом по паровым грузовым автомобилям уже в 1933 году нанёс закон о налоге на тяжёлые транспортные средства. И только в 1934 году, когда были снижены пошлины на импорт нефтепродуктов, замаячила на горизонте победа бензиновых и дизельных двигателей над паровыми.
Так изысканно и хладнокровно издеваться над прогрессом могли себе позволить только в Англии. В США, Франции, Италии среда изобретателей-энтузиастов буквально бурлила идеями, а паровой автомобиль приобретал новые очертания и характеристики. Хотя английские изобретали внесли весомый вклад в развитие парового автотранспорта, законы и предубеждения властей не позволяли им полноценно участвовать в схватке с ДВС. Но давайте обо всём по порядку.
Доисторическая справка
История развития парового автомобиля неразрывно связана с историей возникновения и совершенствования паровой машины. Когда в I веке н. э. Герон из Александрии предложил свою идею заставить пар вращать металлический шар, к его идее отнеслись не более, чем к забаве. То ли другие идеи в большей степени волновали изобретателей, но первым, кто поставил паровой котёл на колёса был монах Фердинанд Вербст. В 1672 году. К его «игрушке» тоже отнеслись как к забаве. Но следующие сорок лет не прошли даром для истории парового двигателя.
Проект самодвижущегося экипажа Исаака Ньютона (1680), пожарный аппарат механика Томаса Севери (1698) и атмосферная установка Томаса Ньюкомена (1712) продемонстрировали огромный потенциал использования пара для совершения механической работы. Сначала паровые машины откачивали воду из шахт и поднимали грузы, но к середине 18 века на предприятиях Англии таких паровых установок уже было несколько сотен.
Что же собой представляет паровой двигатель? Как может пар двигать колёса? Принцип паровой машины прост. Вода нагревается в закрытом резервуаре до состояния пара. Пар отводится по трубкам в закрытый цилиндр и выдавливает поршень. Через промежуточный шатун это поступательное движение передаётся на вал маховика.
Эта принципиальная схема работы парового котла на практике имела существенные недостатки.
Первая порция пара клубами вырывалась наружу, а остывший поршень под собственным весом опускался вниз для следующего такта. Эта принципиальная схема работы парового котла на практике имела существенные недостатки. Отсутствие системы регулирования давлением пара нередко приводила к взрыву котла. Для доведения котла до рабочего состояния требовалось немало времени и топлива. Постоянная дозаправка и гигантские размеры паровой установки лишь увеличивали перечень её недостатков.
Новую машину в 1765 году предложил Джеймс Уатт. Он направил выдавливаемый поршнем пар в дополнительную камеру для конденсации и избавил от необходимости постоянно подливать воду в котёл. Наконец, в 1784 году он разрешил задачу, как перераспределить движение пара таким образом, чтобы он толкал поршень в обоих направлениях. Благодаря созданному им золотнику, паровая машина могла работать без перерывов между тактами. Этот принцип теплового двигателя двойного действия и лёг в основу большинства паровой техники.
Над созданием паровых машин трудились много умных людей. Ведь это простой и дешёвый способ получения энергии практически из ничего.
Небольшой экскурс в историю автомобилей на паровой тяге
Однако, как ни грандиозны были успехи англичан в области , первым, кто поставил паровую машина на колёса, был француз Николя Жозеф Кюньо.
Первый паровой автомобиль Кюньо
Его автомобиль появился на дорогах в 1765 году. Скорость передвижения коляски была рекордной — 9,5 км/ч. В нём изобретатель предусмотрел четыре места для пассажиров, которых можно было прокатить с ветерком на средней скорости 3,5 км/ч. Этого успеха изобретателю показалось недостаточно.
Необходимость остановки для заправки водой и разжигание нового костра через каждый километр пути не были существенным минусом, а лишь уровнем техники того времени.
Он решился на изобретение тягача для пушек. Так на свет появилась трёхколёсная повозка с массивным котлом впереди. Необходимость остановки для заправки водой и разжигание нового костра через каждый километр пути не были существенным минусом, а лишь уровнем техники того времени.
Следующая модель Кюньо образца 1770 года имела вес около полутора тонн. Новая телега могла транспортировать порядка двух тонн груза со скоростью 7 км/ч.
Маэстро Кюньо больше занимала идея создания парового двигателя высокого давления. Его даже не смущал тот факт, что котёл мог взорваться. Именно Кюньо придумал расположить топку под котлом и возить «костёр» с собой. Кроме того, его «телега» может по праву быть названа первым грузовиком. Отставка покровителя и череда революций не дали возможности мастеру развить модель до полноценной грузовой машины.
Самоучка Оливер Эванс и его амфибия
Идея создания паровых машин имела вселенские масштабы. В североамериканских штатах изобретатель Оливер Эванс создал около пятидесяти паровых установок на базе машины Уатта. Стараясь уменьшить габариты установки Джеймса Уатта, он конструировал паровые машины для мукомольных фабрик. Однако всемирную славу Оливер Эванс приобрёл за свой паровой автомобиль-амфибию. В 1789 году его первый автомобиль в США успешно прошёл сухопутное и водное испытания.
На свою амфибию, которую можно назвать прообразом вездеходов, Эванс установил машину с давлением пара в десять атмосфер!
Девятиметровый автомобиль-лодка имел вес около 15 тонн. Паровая машина приводила в движение задние колёса и гребной винт. Кстати говоря, Оливер Эванс тоже был сторонником создания парового двигателя высокого давления. На свою амфибию, которую можно назвать прообразом вездеходов, Эванс установил машину с давлением пара в десять атмосфер!
Если бы у изобретателей 18-19 веков были под рукой технологии 21 века, вы представляете, сколько техники они бы придумали!? И какой техники!
XX век и 204 км/ч на паровом автомобиле Стэнли
Да! 18 век дал мощный толчок к развитию парового транспорта. Многочисленные и разнообразные конструкции самоходных паровых повозок стали всё чаще разбавлять гужевой транспорт на дорогах Европы и Америки. К началу XX века автомобили на паровой тяге существенно распространились и стали привычным символом своего времени. Как и фотография.
18 век дал мощный толчок к развитию парового транспорта
Именно свою фотографическую компанию продали братья Стэнли, когда в 1897 году решили всерьёз заняться производством паровых авто в США. Они создавали хорошо продаваемые паромобили. Но этого им было недостаточно для удовлетворения своих амбициозных планов. Ведь они были всего лишь одни из многих таких же автопроизводителей. Так было до тех пор, пока они не сконструировали свою «ракету».
Именно свою фотографическую компанию продали братья Стэнли, когда в 1897 году решили всерьёз заняться производством паровых авто в США.
Конечно, автомобили Стэнли имели славу надёжного автомобиля. Паровой агрегат располагался сзади, а бойлер разогревался при помощи факелов бензина или керосина. Маховик парового двухцилиндрового мотора двойного действия вращение на заднюю ось посредством цепной передачи. Случаев взрывов котла у Стэнли Стимер не было. Но им нужен был фурор.
Конечно, автомобили Стэнли имели славу надёжного автомобиля.
Своей «ракетой» они произвели фурор на весь мир. 205,4 км/ч в 1906 году! Так быстро ещё не ездил никто! Авто с ДВС побил этот рекорд только 5 лет спустя. Фанерная паровая «Ракета» Стэнли определила форму гоночных авто на многие годы вперёд. Но после 1917 года Стенли Стимер всё тяжелее переживал конкуренцию дешёвого Форд Т и ушёл в отставку.
Уникальные паромобили братьев Добл
Этому знаменитому семейству удалось оказывать достойное сопротивление бензиновым моторам аж до начала 30-х годов XX века. Они не собирали машины для рекордов. Братья поистине любили свои паромобили. Иначе, чем ещё объяснить изобретённые ими сотовый радиатор и кнопку зажигания? Их модели не были похожи на малые паровозы.
Братья Абнер и Джон сделали революцию в паровом транспорте.
Братья Абнер и Джон сделали революцию в паровом транспорте. Чтобы сдвинуться с места, его машину не требовалось разогревать 10–20 минут. Кнопка зажигания нагнетала керосин из карбюратора в камеру сгорания. Он попадал туда после розжига запальной свечой. Вода нагревалась за считанные секунды, а через минуту-полторы пар создавал необходимое давление и можно было ехать.
Отработанный пар направлялся в радиатор для конденсации и подготовки к последующим циклам. Поэтому для плавного пробега на 2000 км автомобилям Доблов требовалось всего девяносто литров воды в системе и несколько литров керосина. Такой экономичности не мог предложить никто! Возможно, именно на автосалоне в Детройте в 1917 году Стэнли познакомились с моделью братьев Добл и начали сворачивать своё производство.
Модель Е стала самым роскошным автомобилем второй половины 20-х и самой последней версией паромобиля Доблов. Кожаный салон, полированные элементы из дерева и кости слона радовали состоятельных владельцев внутри автомобиля. В таком салоне можно было наслаждаться пробегом на скорости до 160 км/ч. Всего 25 секунд отделяли момент зажигание от момента старта. Ещё 10 секунд требовалось, чтобы автомобиль массой в 1,2 т разогнался до 120 км/ч!
Все эти скоростные качества были заложены в четырёхцилиндровом моторе. Два поршня выталкивались паром под высоким давлением в 140 атмосфер, а два других отправляли остывший пар низкого давления в сотовый конденсатор-радиатор. Но в первой половине 30-х годов и эти красавцы братьев Добл перестали выпускаться.
Паровые грузовые машины
Однако не стоит забывать, что паровая тяга бурно развивалась и на грузовом транспорте. Это в городах паровые автомобили вызывали аллергию у снобов. А ведь грузы должны доставляться в любую погоду и не только по городу. А междугородние автобусы и военная техника? Там легковыми малолитражками не отделаешься.
Грузовой транспорт имеет одно значительное преимущество перед легковым – это его габариты.
Грузовой транспорт имеет одно значительное преимущество перед легковым – это его габариты. Именно они позволяют разместить мощные силовые установки в любом месте автомобиля. Причём она только увеличит грузоподъёмность и проходимость. А как будет выглядеть грузовик – на это не всегда обращали внимание.
Среди паровых грузовых машин хочется выделить английский Сэнтинэл и советский НАМИ. Конечно, были и многие другие, например, Фоден, Фаулер, Йоркшир. Но именно Сэнтинэл и НАМИ оказались самыми живучими и выпускались до конца 50-х годов прошлого века. Они могли работать на любом твёрдом топливе – угле, дровах, торфе. «Всеядность» этих грузовиков на пару ставило их вне влияния цен на нефтепродукты, а также позволяло использовать их в труднодоступных местах.
Трудяга Сэнтинэл с английским акцентом
Эти два грузовика отличаются не только страной производителя. Принципы расположения парогенераторов тоже были разные. Для Сэнтинэлов характерны верхнее и нижнее расположение паровых машин относительно котла. При верхнем расположении парогенератор подавал горячий пар непосредственно в камеру двигателя, который был связан с мостами системой карданных валов. При нижнем расположении парового двигателя, т. е. на шасси, котёл разогревал воду и подавал пар в двигатель по трубкам, что гарантировало потери температуры.
Для Сэнтинэлов характерны верхнее и нижнее расположение паровых машин относительно котла.
Наличие цепной передачи от маховика паровой машины на карданы было типичным для обоих типах. Это позволило конструкторам унифицировать выпуск Сэнтинэлов в зависимости от заказчика. Для жарких стран, таких как Индия, выпускали паровые грузовики с нижним, разделённым расположением котла и двигателя. Для стран с холодными зимами – с верхним, совмещённым типом.
Для жарких стран, таких как Индия, выпускали паровые грузовики с нижним, разделённым расположением котла и двигателя.
На этих грузовиках применяли множество проверенных технологий. Золотники и клапаны распределения пара, двигатели простого и двойного действия, с высоким или низким давлением, с или без КПП. Однако, это не продлили жизнь английским паровым грузовикам. Хоть они и выпускались до конца 50-х годов XX века и даже состояли на воинской службе до и во время 2-й мировой войны, они всё же были громоздкими и чем-то напоминали паровозы. А так как в их кардинальной модернизации не было заинтересованных особ, то их участь была предрешена.
Хоть они и выпускались до конца 50-х годов XX века и даже состояли на воинской службе до и во время 2-й мировой войны, они всё же были громоздкими и чем-то напоминали паровозы.
Кому что, а нам – НАМИ
Чтобы поднять разрушенную войной экономику советского союза, нужно было найти способ не тратить ресурсы нефти, хотя бы в труднодоступных местах – на севере страны и в Сибири. Советским инженерам была предоставлена возможность изучить конструкцию Сэнтинэла с верхним расположением четырёхцилиндровой паровой машины прямого действия и разработать свой «ответ Чемберлену».
В 30-х годах российские институты и конструкторские бюро предпринимали неоднократные попытки создания альтернативного грузовика для лесной промышленности.
В 30-х годах российские институты и конструкторские бюро предпринимали неоднократные попытки создания альтернативного грузовика для лесной промышленности. Но каждый раз дело останавливалось на стадии испытаний. Используя собственный опыт и возможность изучения трофейных паромобилей, инженерам удалось убедить руководство страны в необходимости такого грузовика-паровика. Тем более что бензин стоил в 24 раза дороже угля. А со стоимостью дров в тайге вообще можно не упоминать.
Группа конструкторов под руководством Ю. Шебалина максимально упростили парового агрегата в целом. Они совместили четырёхцилиндровый двигатель и котёл в один агрегат и расположили его между кузовом и кабиной. Поставили эту установку на шасси серийного ЯАЗ (МАЗ)-200. Работа пара и его конденсация были совмещены в замкнутом цикле. Подача дровяных чушек из бункера осуществлялась автоматически.
Так появился на свет, вернее на лесном бездорожье, НАМИ-012. Очевидно, принцип бункерной подачи твёрдого топлива и расположение паровой машины на грузовом автомобиле был заимствован из практики газогенераторных установок.
Судьба хозяина лесов – НАМИ-012
Характеристики парового отечественного бортового грузовика и лесовоза НАМИ-012 были такие
- Грузоподъёмность – 6 тонн
- Скорость – 45 км/ч
- Дальность пробега без дозаправки топлива – 80 км, если была возможность обновить запас воды, то 150 км
- Крутящий момент на малых оборотах – 240 кгм, что превышало почти в 5 раз показатели базового ЯАЗ-200
- Котёл с естественной циркуляцией создавал давление в 25 атмосфер и доводил пар до температуры 420°С
- Пополнять запасы воды возможно было непосредственно из водоёма через эжекторы
- Цельнометаллическая кабина не имела капот и была выдвинута вперёд
- Скорость регулировалась объёмом пара в двигателе при помощи рычага подачи/отсечки. С его помощью цилиндры наполнялись на 25/40/75%.
- Одна задняя передача и три педаль управления.
Серьёзными недостатками парового грузовика были расход 400 кг дров на 100 км пути и необходимость в мороз избавляться от воды в котле.
Серьёзными недостатками парового грузовика были расход 400 кг дров на 100 км пути и необходимость в мороз избавляться от воды в котле. Но основным минусом, который присутствовал у первого образца, была плохая проходимость в незагруженном состоянии. Тогда получалось, что передняя ось была перегружена кабиной и паровым агрегатом, по сравнению с задней. С этой задачей справились, установив модернизированную паросильную установку на полноприводный ЯАЗ-214. Теперь и мощность лесовоза НАМИ-018 была доведена до 125 лошадиных сил.
Но, не успев распространиться по стране, парогенераторные грузовики были все утилизированы во второй половине 50-х годов прошлого века.
Но, не успев распространиться по стране, парогенераторные грузовики были все утилизированы во второй половине 50-х годов прошлого века. Впрочем, вместе с газогенераторными. Потому что стоимость переделки автомобилей, экономический эффект и удобство эксплуатации были трудоёмки и сомнительны, по сравнению с бензиновыми и дизельными грузовиками. Тем более что к этому времени в Советском Союзе уже налаживалась добыча нефти.
Скоростной и доступный современный паровой автомобиль
Не стоит думать, что идея автомобиля на паровой тяге забыта навсегда. Сейчас проявляется значительный рост интереса к двигателям, альтернативным ДВС на бензине и дизтопливе. Мировые запасы нефти не безграничны. Да, и стоимость нефтепродуктов постоянно увеличивается. Конструкторы так старались усовершенствовать ДВС, что их идеи почти достигли своего лимита.
Электромобили, авто на водороде, газогенераторные и паромобили вновь стали актуальными темами. Здравствуй, забытый 19 век!
Сейчас проявляется значительный рост интереса к двигателям, альтернативным ДВС на бензине и дизтопливе.
Британский инженер (опять Англия!) продемонстрировал новые возможности парового двигателя. Он создал свой Inspuration не только для демонстрации актуальности автомобилей паровой тяге. Его детище сделано для рекордов. 274 км/ч – такова скорость, которую разгоняют двенадцать котлов, установленных на 7,6 метровый болиде. Всего 40 литров воды достаточно, чтобы сжиженный газ буквально за миг довёл температуру пара до 400°С. Подумать только, истории понадобилось 103 года, чтобы побить рекорд скорости автомобиля на паровой тяге, установленный «Ракетой»!
В современном парогенераторе можно использовать уголь в виде порошка или другое дешёвое топливо, например, мазут, сжиженный газ. Именно поэтому паровые автомобили всегда были и будут популярны.
Но чтобы настало экологически чистое будущее, опять необходимо преодолевать сопротивление нефтяных лоббистов.