Автомобиль также относится к тому виду изобретений, которые появились задолго до начала их широкого применения. Ещё в начале 20 века большинство людей и грузов передвигались на лошадях, а ведь появился первый автомобиль ещё в 18 веке! В этом посте — о истории парового автомобиля, а также фото и видео паровых машин.
Что интересно, первые паровые двигатели и даже прототип двигателя внутреннего сгорания появились ещё в 17 веке. Но никто не пытался приспособить их для того, чтобы создать средство передвижения, точнее, не пошёл дальше проектов и небольших моделей. Первым, кто смог построить настоящее транспортное средство с двигателем, был француз Никола Жозеф Кюньо. Сначала он пытался построить машину самостоятельно, но на это не хватало денег. Наконец, ему повезло — одно из прошений заинтересовало военного министра, и Кюньо были выделены средства. Проектирование и постройка машины заняла 5 лет. В 1769 году Кюньо представил готовый протопип повозки, движимой действием пара. Машина была довольно массивной, весила более 2 тонн и развивала скорость всего 3-4 км/ч. Кроме того, запаса пара хватало всего на 12 минут, после чего под котлом нужно было вновь разводить костёр.
первый автомобиль в мире — паровая машина Кюньо
В следующем году прошли испытания. К сожалению, конструкция машины была не очень удачной, изобретатель решил, что ведущим должно быть переднее колесо, и к нему прикрепил котёл, в результате чего машина была очень плохо управляемой, для того, чтобы ею рулить, нужно было 2 человека. Это сыграло роковую роль — на испытаниях машина врезалась в кирпичную стену, разрушив её, а паровой котёл взорвался. Военное министерство не стало слушать объяснений изобретателя и забраковало проект.
А на этом видео вы можете посмотреть реконструкцию машины Кюньо в действии:
Следующий шаг сделали англичане. Что интересно, Джеймс Уатт, который получил патент на паровой двигатель, сам не стал строить паровые автомобили и другим запрещал. Запрет был снят лишь в 1800 году, когда действие патента закончилось. И уже в 1801 г. Ричард Тревитик представил первый паровой автомобиль, который он назвал «Пыхтящий дьявол». Вскоре он приспособил машину для пассажирских перевозок. В неё помещалось 9 пассажиров, а скорость машины была 13 км/ч — довольно много по тем временам. Машина Тревитика начала возить пассажиров вЛондоне, но однажды перевернулась. Тогда Тревитик переключился с паровых автомобилей на паровозы.
самоходная машина Тревитика (реконструкция)
На этом видео реконструкция первой машины Тревитика:
Но у Тревитика нашлось множество последователей и вскоре разнообразные паровые машины стали колесить по дорогам Англии. Вот, например, паровой омнибус «Ентерпрайз», сконструированный Вальтером Хэнкоком в 1830 году.
Максимальная скорость омнибуса составляла 32 км/ч, запас хода до 32 км. Для управления им были необходимы три человека: один отвечал за ускорение и руление, второй – за наличие воды в бойлере, а третий – за поддержание в бойлерах оптимальной температуры.
Но в Англии нашлось и множество противников прогресса. Владельцам конных экипажей не нравились паровые автомобили, со стороны которых они видели конкуренцию, и в 1856 г. под их давлением английский парламент принял закон, согласно которому паровой автомобиль мог передвигаться со скоростью не свыше 6 км/ч, а впереди паровой повозки должен был ехать всадник с красным флагом, предупреждающий окружающих об опасности. Этот закон значительно повредил развитию автомобилестроения в Англии.
В России новые веяния также с трудом пробивали себе дорогу. В 1834 г. в России прошли испытания первого паровоза, построенного братьями Черепановыми, а в 1836 году Василий Петрович Гурьев, инженер путей сообщения, выпустил книгу, в которой подробно описывал свой проект развития транспорта. В ней он доказывал необходимость постройки специальных дорог и использования на них «сухопутных пароходов», т. е. паровых автомобилей. К сожалению, проекты Гурьева так и не были воплощены в жизнь. Остались не реализованными и проекты самоходного транспорта, такие, как «быстрокат» Янкевича и сухопутные поезда Маевского. Да и уже построенные машины не находили поддержки у правительства и российских капиталистов. Так, в 80-е годы 19 в. русский изобретатель Фёдор Блинов построил паровой гусеничный трактор. Этот трактор успешно прошёл все испытания, получал награды на выставках, но денег на серийное производство тракторов изобретатель так и не нашёл.
гусеничный трактор Блинова (модель)
В Европе же изобретатели находили способы приспособить паровой двигатель для всё новых и новых целей. Например, в 1867 г. Сильвестр Роупер поставил его на велосипед, создав аналог современного мотоцикла. К сожалению, мотоциклетный шлем он не изобрёл и однажды разбился, катаясь на своём изобретении.
паровой велосипед Роупера
Видео с паровым велосипедом (реконструкция):
Ну и напоследок разные фото паровых автомобилей 19го и начала 20 в.
Паровой трактор Хорнсби, был построен в 1910 г. в единственном экземпляре для перевозки угля на Аляске.
Паровой автомобиль «Ракета» братьев Стэнли, мог разгоняться более, чем до 200 км/ч
Видео с выставки паровых тракторов:
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.
Есть два направления современных паромобилей: рекордные машины, предназначенные для скоростных заездов, и самоделки энтузиастов парового движения.
Inspiration (2009). Современный паровой автомобиль №1, рекордный болид, спроектированный шотландцем Гленном Боушером для того, чтобы побить рекорд скорости для паровых автомобилей, установленный на машине Stanley Steamer в далёком 1906 году. 26 августа 2009 года, 103 года спустя, Inspiration разогнался до 239 км/ч, став самым быстрым паровым автомобилем в истории.
Pellandini Mk 1 Steam Cat (1977). Попытка австралийца Питера Пелландайна, владельца небольшой компании по производству лёгких спорткаров, внедрить практически применимый и удобный паровой автомобиль. Он даже сумел «выбить» под этот проект деньги из руководства штата Южная Австралия.
Pelland Steam Car Mk II (1982). Второй паровой болид Питера Пелландайна. На нём он пытался поставить рекорд скорости для паровых машин. Но не получилось. Хотя машина получилась очень динамичной и разгонялась до сотни за 8 секунд. Позже Пелландайн построил ещё две версии машины.
Keen Steamliner No. 2 (1963). В 1943 и 1963 годах инженер Чарльз Кин построил два самодельных паровых автомобиля, известных соответственно как Keen Steamliner No. 1 и No. 2. Про второй автомобиль очень много писали в прессе и даже предполагали его промышленное производство. Кин использовал стеклопластиковый кузов от кит-кара Victress S4, но всю ходовую часть и двигатель собрал самостоятельно.
Steam Speed America (2012). Рекордный паровой автомобиль, построенный группой энтузиастов для заездов в Бонневилле в 2014 году. Воз, правда, и ныне там, после неудачных заездов (аварии) 2014 года Steam Speed America находится на уровне испытаний и рекордных заездов больше не проводил.
Cyclone (2012). Прямой конкурент предыдущего болида, даже названия команд очень похожи (эта называется Team Steam USA). Рекордный болид был представлен в Орландо, но пока так и не принял участия в полноценных заездах.
Barber-Nichols Steamin" Demon (1977). В 1985 году на этой машине, для которой использовался кузов от кит-кара Aztec 7, пилот Боб Барбер разогнался до 234,33 км/ч. Рекорд не был официально признан FIA из-за нарушений в правилах заездов (Барбер провёл оба заезда в одну сторону, в то время как правила требуют провести их в противоположных, причём в течение часа). Тем не менее, именно эта попытка была первый реальным успехом на пути к преодолению рекорда 1906 года.
Chevelle SE-124 (1969). Конверсия классического Chevrolet Chevelle в паромобиль, выполненная Биллом Беслером по заказу General Motors. GM исследовала ходовые и экономические возможности паровых двигателей в применении к дорожным автомобилям.
Статья опубликована 19.05.2014 05:36 Последняя правка произведена 19.05.2014 05:58О истории развития парового двигателя, достаточно подробно описано в этой статье . Тут же - наиболее известные решения и изобретения времен 1672-1891 года.
Первые наработки.
Начнем с того, что еще в семнадцатом веке пар стали рассматривать как средство для привода, проводили с ним всяческие опыты, и лишь только в 1643 году Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Кристиан Гюйгенс через 47 лет спроектировал первую силовую машину, приводившуюся в действие взрывом пороха в цилиндре. Это был первый прототип двигателя внутреннего сгорания. На аналогичном принципе устроена водозаборная машина аббата Отфея. Вскоре Дени Папен решил заменить силу взрыва на менее мощную силу пара. В 1690 году им была построена первая паровая машина , известная также как паровой котел.
Она состояла из поршня, который с помощью кипящей воды перемещался в цилиндре вверх и за счет последующего охлаждения снова опускался – так создавалось усилие. Весь процесс происходил таким образом: под цилиндром, который выполнял одновременно и функцию кипятильного котла, размещали печь; при нахождении поршня в верхнем положении печь отодвигалась для облегчения охлаждения.
Позже два англичанина, Томас Ньюкомен и Коули – один кузнец, другой стекольщик, – усовершенствовали систему путем разделения кипятильного котла и цилиндра и добавления бака с холодной водой. Эта система функционировала с помощью клапанов или кранов – одного для пара и одного для воды, которые поочередно открывались и закрывались. Затем англичанин Бэйтон перестроил клапанное управление в подлинно тактовое.
Применение паровых машин на практике.
Машина Ньюкомена вскоре стала известна повсюду и, в частности, была усовершенствована, разработанной Джеймсом Уаттом в 1765 году системой двойного действия. Теперь паровая машина оказалась достаточно завершенной для использования в транспортных средствах, хотя из-за своих размеров лучше подходила для стационарных установок. Уатт предложил свои изобретения и в промышленности; он построил также машины для текстильных фабрик.
Первая паровая машина, используемая в качестве средства передвижения, был изобретена французом Николя Жозефом Куньо, инженером и военным стратегпм-любителем. В 1763 или 1765 году он создал автомобиль, который мог перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 и максимальной – 9,5 км/час. За первой попыткой последовала вторая – появился автомобиль для транспортировки орудий. Испытывался он, естественно, военными, но из-за невозможности продолжительной эксплуатации (непрерывный цикл работы новой машины не превышал 15 минут) изобретатель не получил поддержки властей и финансистов. Между тем в Англии совершенствовалась паровая машина. После нескольких безуспешных, базировавшихся на машине Уаттa попыток Мура, Вильяма Мердока и Вильяма Саймингтона, появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревисика, созданное по заказу Уэльской угольной шахты. В мир пришел активный изобретатель: из подземных шахт он поднялся на землю и в 1802 году представил человечеству мощный легковой автомобиль, достигавший скорости 15 км/час на ровной местности и 6 км/час на подъеме.
Превью - увеличение по клику.
Приводимые в движение паром транспортные средства все чаще использовались и в США: Натан Рид в 1790 году удивил жителей Филадельфии своей моделью парового автомобиля . Однако еще больше прославился его соотечественник Оливер Эванс, который спустя четырнадцать лет изобрел автомобиль-амфибию. После наполеоновских войн, во время которых «автомобильные эксперименты» не проводились, вновь началась работа над изобретением и усовершенствованием паровой машины . В 1821 году ее можно было считать совершенной и достаточно надежной. С тех пор каждый шаг вперед в сфере приводимых в движение паром транспортных средств определенно способствовал развитию будущих автомобилей.
В 1825 году сэр Голдсуорт Гарни на участке длиной 171 км от Лондона до Бата организовал первую пассажирскую линию. При этом он использовал запатентованную им карету, имевшую паровой двигатель. Это стало началом эпохи скоростных дорожных экипажей, которые, однако, исчезли в Англии, но получили широкое распространение в Италии и во Франции. Подобные транспортные средства достигли наивысшего развития с появлением в 1873 году «Реверанса» Амедэ Балле весом 4500 кг и «Манселя» – более компактного, весившего чуть более 2500 кг и достигавшего скорости 35 км/час. Оба были предвестниками той техники исполнения, которая стала характерной для первых «настоящих» автомобилей. Несмотря на большую скорость кпд паровой машины был очень маленький. Болле был тем, кто запатентовал первую хорошо действующую систему рулевого управления, он так удачно расположил управляющие и контрольные элементы, что мы и сегодня это видим на приборном щитке.
Превью - увеличение по клику.
Несмотря на грандиозный прогресс в области создания двигателя внутреннего сгорания, сила пара все еще обеспечивала более равномерный и плавный ход машины и, следовательно, имела много сторонников. Как и Болле, который построил и другие легкие автомобили, например Rapide в 1881 году со скоростью движения 60 км/час, Nouvelle в 1873 году, которая имела переднюю ось с независимой подвеской колес, Леон Шевроле в период между 1887 и 1907 годами запустил несколько автомобилей с легким и компактным парогенератором, запатентованным им в 1889 году. Компания De Dion-Bouton, основанная в Париже в 1883 году, первые десять лет своего существования производила автомобили с паровым двигателями и добилась при этом значительного успеха – ее автомобили выиграли гонки Париж-Руан в 1894 году.
Превью - увеличение по клику.
Успехи компании Panhard et Levassor в использовании бензина привели, однако, к тому, что и De Dion перешел на двигатели внутреннего сгорания. Когда братья Болле стали управлять компанией своего отца, они сделали то же самое. Затем и компания Chevrolet перестроила свое производство. Автомобили с паровыми двигателями все быстрее и быстрее исчезали с горизонта, хотя в США они использовались еще до 1930 года. На этом самом моменте и прекратилось производство и изобретение паровых машин
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.
