Источник:http://auto175174.mirtesen.ru/blog/43188448767/Samyie-interesnyie-parovyie-mashinyi-vseh-vremen
Это сейчас мы спорим, есть ли будущее у электромобилей — а ведь всего лишь сто лет назад они считались http://motor.ru/articles/2013/06/24/detroitelectric/. Но помимо «электричек» и машин с ДВС, человечество уже несколько веков знает паровые двигатели. «Мотор» вспоминает самые известные паровые автомобильные проекты.
Одну из первых паровых машин еще в I веке до нашей эры изобрел греческий инженер Герон Александрийский. Он сконструировал шар, который вращался вокруг своей оси под действием выходящего из него пара. Со временем проистекающие в паровых машинах процессы стали понятнее изобретателям. Серьезный прорыв в применении энергии пара в начале XVIII века совершил британец Томас Ньюкомен – он сконструировал машину с цилиндром и поршнем в нем, который двигался под паровым давлением. Сам пар создавался в отдельно стоящем котле. Однако у двигателя Ньюкомена были серьезные недостатки: внушительные размеры и большое потребление угля. Поэтому о его использовании на транспортных средствах не могло быть и речи: устройство применялось только для откачивания грунтовых вод.
Слева - паровая машина Ньюкомена, справа - усовершенствованная паровая машина Уатта.
Усовершенствованием машины Ньюкомена занялся шотландец Джеймс Уатт. В 1760-х годах он выяснил, что для сокращения потребления угля необходимо постоянно поддерживать в цилиндре высокую температуру, а также приладил к машине конденсатор, где собирался отработанный пар, который впоследствии превращался в воду и при помощи помпы вновь направлялся в котел.
Именно Уатт мог стать создателем первого в истории транспортного средства на паровой тяге, но шотландец посчитал это инженерное ноу-хау слишком опасным. Кроме того, он получил патент на свое изобретение, что фактически остановило в Великобритании развитие самой идеи передвижных паровых машин. Из-за оставшихся за конструктором авторских прав на свое изобретение другие инженеры не могли использовать его при разработке самоходных повозок на протяжении почти трех десятилетий. Однако изобретатели в других странах от мыслей по созданию паровых экипажей отказываться не собирались.
Создателем первого движущегося транспортного средства на паровой тяге считается французский военный инженер Николя-Жозеф Кюньо. В 1769 году изобретатель создал трехколесную повозку – «малую телегу Кюньо», которую также называли «Фардье». По задумке автора, чудаковатое транспортное средство должно было использоваться для перевозки артиллерийских снарядов и пушек.
При конструировании своей самодвижущейся телеги Кюньо, естественно, столкнулся с рядом трудностей. В частности, штоки поршней парового двигателя двигались параллельно плоскости поворота колеса, из-за чего весь паровой механизм было решено расположить прямо на ведущем колесе. Наличие столь тяжелого элемента – вес двигателя с топливом превышал тонну – привело к тому, что с паромобилем с трудом могли управляться два человека!
Еще одним недостатком малой телеги Кюньо оказался безумно низкий запас хода. Самоходная повозка могла проехать без дозаправки лишь около километра, что соответствовало четверти часа пути, после чего экипажу приходилось останавливаться для пополнения запасов воды и разведения под котлом костра для увеличения давления. Весь процесс занимал примерно столько же, сколько и поездка, а максимальная скорость паромобиля составляла всего-навсего 4-4,5 километра в час.
Несмотря на эти недостатки, высшим военным чинам Франции того времени телега понравилась. По всей видимости, из-за своей внушительной грузоподъемности: «Фардье» могла перевозить около двух тонн груза. В результате Кюньо получил премию в 20 тысяч франков и поддержку в разработке усовершенствованной модели.
В 1770 году изобретатель представил свою телегу «второго поколения». Она также была трехколесной, а котел и двигатель по-прежнему крепились на переднем колесе. Тем не менее, максимальную скорость своего детища Кюньо смог довести до 5-7 километров в час. Но главной инновацией стала собственная топка под котлом, благодаря которой машину не нужно было останавливать каждые 15 минут для разжигания на дороге костра.
Правда, во время презентации большой телеги Кюньо произошло ДТП: у паромобиля заклинило переднее колесо и он протаранил стену ближайшего дома. В результате краш-теста удалось выяснить, что конструкция повозки обладает приличным запасом прочности, так как из-за удара пострадал только котел.
Работы над машиной были прекращены, но по другой причине: покровительствующие Кюньо военные чиновники сами попали в немилость властей, из-за чего фавориты военачальников, естественно, лишились финансовой поддержки. К счастью, телега французского изобретателя сохранилась до наших дней.
В 1867 году американский изобретатель Сильвестр Говард Роупер стал первым человеком, который догадался, что двигатели внешнего сгорания вполне пригодны для использования на двухколесных транспортных средствах. Так появился первый паровой велосипед Роупера.
Все возвращается: идея оснастить велосипед каким-нибудь двигателем не оставляет инженеров и по сей день. В 2012 году Audi, например, разработала http://motor.ru/news/2012/05/11/ebike/.
Под сиденьем велосипеда Роупер разместил двухцилиндровый паровой двигатель: механизм крепился к раме при помощи пары пружин. Аппарат, естественно, был заднеприводным, выход пара осуществлялся через трубу прямо за седлом, а вода в котел доставлялась из резервуара, который являлся частью сиденья.
Управление ускорением осуществлялось при помощи ручки на руле: выкручивая ее от себя, водитель увеличивал скорость. При повороте механизма в обратном направлении активировались тормоза ложечного типа.
Паровой велосипед Роупера долгое время удивлял посетителей различных выставок, но в повседневной жизни многие пешеходы пугались машины, а некоторые и вовсе были недовольны разъезжающим на прообразе мотоцикла инженером. Сильвестр даже однажды попал в полицию за использование своего детища на глазах общественности. После недолгого расследования полицейские выяснили, что закона, по которому Роупера можно было бы привлечь к ответственности, нет – и инженер сразу же был освобожден из под стражи.
Впоследствии Сильвестр изобрел еще несколько вариантов паровых велосипедов, усовершенствуя и дорабатывая свою первую разработку. На одном из своих велосипедов талантливый изобретатель и простился с жизнью: катаясь по велотреку в американском Кембридже, Роупер упал и получил не совместимую с жизнью травму головы. При этом вскрытие установило, что помимо черепно-мозговой травмы у Сильвестра почти в тот же момент остановилось сердце.
Машина-амфибия, она же Oruktor Amphibolos, была разработана американским изобретателем Оливером Эвансом. Транспортное средство было сделано в 1804 году и, как оказалось, стало первой самодвижущейся повозкой в США. Но, в отличие от европейских аналогов, она могла еще и плавать!
Свой автомобиль Эванс оснастил 5-сильным паровым двигателем, который приводил в движение два из четырех колес, установленных в нижней части корпуса, выполненного в форме лодки, а также гребное колесо, смонтированное на корме.
К сожалению, амфибия Эванса до наших дней не сохранилась. По описаниям изобретателя, длина полулодки-полуавтомобиля составляла исполинские девять с лишним метров, а масса – внимание! – достигала 15 тонн. Заказчиком Oruktor Amphibolos, кстати, выступил совет по здравоохранению Филадельфии. Машина должна была использоваться для чистки рек и работ в местных доках. Но не сложилось.
Главной проблемой амфибии стала ее надежность. Во время ходовых испытаний машина сломалась прямо в центре города, власти которого вложились в ее разработку.
Развитие паромобилей в начале XIX века привело к тому, что инженеры принялись разрабатывать транспортные средства, которые могли бы перевозить большое количество пассажиров и при этом были бы быстрее лошадиных экипажей. Одним из первых такую машину в 1803 году представил Ричард Тревитик. Он создал рассчитанную на восемь человек повозку, которая приводилась в движение паровым двигателем с одним цилиндром. Пар для мотора создавался в паровом котле, расположенном между задними колесами. К сожалению, паромобиль Тревитика в то время оказался никому не нужен.
Лишь через тридцать лет Вальтеру Хэнкоку удалось построить машину, которой нашлось реальное применение – его паровой омнибус под названием Enterprise, принадлежащий компании London and Paddington Steam Carriage Co, начал курсировать по маршруту от Лондонской стены до района Пэддингтон.
Из-за плохих дорог, по которым постоянно приходилось ездить на своем омнибусе Хэнкоку, у инженера от ударов об руль страшно болели руки. Для того, чтобы не держаться за «баранку» постоянно, Вальтер разработал специальное устройство: на полу находилась педаль, при нажатии на которую руль жестко блокировался в одном положении. К такому методу Хэнкок прибегал на прямых участках трасс: чем не система слежения за рядностью движения?
Омнибус был оснащен большим двухцилиндровым паровым двигателем, который раскручивался до ста оборотов в минуту. Пар в него подавался из бойлера под давлением в 6,1 бара. Максимальная скорость омнибуса составляла 32 километра в час, хотя обычно он ездил в два раза медленнее. Запас хода детища Хэнкока составлял от 16 до 32 километров. Столь внушительных для того времени показателей удалось добиться благодаря дополнительным резервуарам с водой под пассажирскими креслами. Резервуары, кстати, вмещали до одной тонны жидкости.
Для управления Enterprise были необходимы три человека: один отвечал за ускорение и руление, второй – за наличие воды в бойлере, а третий – за поддержание в этих самых бойлерах оптимальной температуры. Последний член «экипажа» также занимался включением ручного тормоза, который помогал контролировать скорость при спуске с холмов.
Приговор омнибусу Хэнкока подписали британские дороги, качество которых в то время оставляло желать лучшего, а также лобби перевозчиков, которые использовали для доставки людей не паровую, а лошадиную тягу. Единственный в своем роде автобус, которым, кстати, управлял лично Вальтер, прекратил ездить по маршруту в 1840 году.
Несмотря на то, что паромобили Абнера и Джона Доблов не стали самыми быстрыми, самыми первыми или самыми мощными, их автомобили можно действительно считать революционными – потому что они выглядели не как тележка с кастрюлей вместо багажника, а как обычные машины!
Еще будучи студентом Массачусетского технологического института, в который Абнер поступил в 1910 году, он вместе с братом Джоном приступил к разработке паровых машин в собственной мастерской. Сначала родилась модель под названием Model A, а спустя еще некоторое время и Model B, главным новшеством которой стал уникальный конденсатор для отработанного пара, выполненный в виде сотового радиатора.
Благодаря этому запас хода на 90 литрах воды у Model B составлял от полутора до двух тысяч километров, тогда как прежде этого количества жидкости хватало лишь на 150 километров!
Естественно, такой агрегат не мог не привлечь внимание общественности. После непростых переговоров с инвесторами братья Доблы учредили компанию General Engineering с уставным капиталом в 200 тысяч долларов и занялись дальнейшим усовершенствованием своей силовой установки. В частности, они решили сделать автоматической систему зажигания, чтобы владелец паромобиля был избавлен от необходимости вручную разводить огонь под бойлером.
В основном, этим занимался Джон Добл, который хорошо разбирался в электротехнике. Он-то и придумал систему электрического зажигания: керосин под давлением проходил через карбюратор и поджигался запальной свечой. Дальше был установлен компрессор, который подавал горящую смесь в камеру сгорания, нагревающую воду в котле. Активация этого процесса осуществлялась элементарно – нажатием кнопки на приборной панели. На создание нужного уровня давления пара уходило 90 секунд, по истечении которых можно было трогаться. У выпущенных до Доблов паромобилей на осуществление аналогичного процесса требовалось от 10 до 30 минут!
Еще одной, очень популярной в США альтернативой автомобилям с ДВС, http://motor.ru/articles/2013/06/24/detroitelectric/. Крупнейшим игроком на этом рынке считалась фирма Detroit Electric.
Предсерийный прототип модели, оснащенной всеми ноу-хау Доблов, получил название Doble-Detroit и был представлен в 1917 году на автосалоне в Нью-Йорке. Естественно, машина с огромным запасом хода, которой для движения требовалось лишь немного керосина и 90 литров воды, не могла не вызвать фурор, и за три месяца после премьеры братья собрали почти пять с половиной тысяч предварительных заказов! Однако начало Первой мировой войны оставило Доблов без железа, из-за чего выпуск Doble-Detroit был отложен.
Помимо этого, между братьями Абнером и Джоном возник конфликт. Джон считал, что получает незаслуженно мало внимания, так как практически во всех публикациях в прессе гениальным конструктором их совместного паромобиля назывался Абнер, а о Джоне говорилось лишь вскользь. В результате братья поссорились, а в феврале 1921 года Джон скоропостижно скончался в возрасте 28 лет от рака лимфатических узлов.
После кончины Джона, Абнера в его начинаниях решили поддержать двое других братьев – Билл и Уорен. С их помощью была учреждена компания Doble Steam Motors, в недрах которой родился новый проект – автомобиль Model E. На этой модели использовался доработанный парогенератор и новый четырехцилиндровый мотор: два цилиндра высокого давления получали пар первыми, а два цилиндра низкого давления забирали из пара оставшуюся энергию и отправляли его в конденсатор.
Зимой 1924 Доблы привезли свое новое детище в Нью-Йорк и провели испытания модели на глазах специалистов. Всю ночь автомобиль простоял в холодном гараже, после чего провел еще около часа на морозном воздухе на улице. Но при активации зажигания двигатель сразу же завелся, а рабочее давление в бойлере было достигнуто всего за 23 секунды! Максимальная скорость Model E составляла 160 километров в час, а до 120 километров в час автомобиль разгонялся за невероятные 10 секунд!
К сожалению, сложные технические решения, лучшие компоненты (например электрика от Bosch) и роскошная отделка (кожа, дерево, слоновая кость) поднимали стоимость автомобиля до баснословных для того времени 18 тысяч долларов. Такие машины могли позволить себе только очень богатые люди, поэтому один из величайших паромобилей в истории человечества был выпущен тиражом всего в 50 экземпляров, после чего в 1931 году компания Doble Steam Motors закрылась.
Если братья Доблы сосредоточились на гражданских паровых автомобилях, то были и те, кто стремился к созданию рекордных машин на кипящей воде. Например, братья Стенли, которые начали строить паромобили задолго до Доблов.
Их болид под название Stanley Rocket был готов к скоростным заездам в 1906 году. Для пилотирования экстремальной техники был выбран гонщик Фред Марриотт, а для установления рекордного показателя – флоридский пляж Ормонд, расположенный недалеко от Дайтона-бич.
С первого же раза «Ракете» братьев Стенли с Марриоттом за рулем удалось разогнаться до 205,4 километра в час – на тот момент быстрее не ездил еще никто! Год спустя конструкторы и бесстрашный пилот решили преодолеть на паромобиле рубеж в 300 километров в час. Для этого давление пара, подаваемого из котла в двигатель, было увеличено с 70 до 90 бар. Развив более 240 километров в час, машина подскочила на кочке, перевернулась и развалилась на части. Фред получил серьезные травмы, но, тем не менее, пообещал продолжить гоняться. Однако братья Стэнли после этой неудачи отказались от экспериментов со скоростью из-за их опасности, а для Марриотта в гонках места больше не нашлось.
На самом деле, рекорд Марриотта был побит Бобом Барбером на автомобиле Barber-Nichols еще 19 августа 1985 года. Машину на соляном озере в Бонневиле удалось разогнать до 234,33 километра в час, но этот показатель остался без внимания FIA, поэтому достижение Stenley Rocket официально продержалось непревзойденным более века.
Развитие бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания позволило продержаться рекорду братьев Стэнли и Фрэда Марриота более ста лет. Следующий рекорд скорости был установлен относительно недавно – лишь 26 августа 2009 года на автомобиле Inspiration. Болид, похожий на истребитель, приводился в движение двумя турбинами, которые вращались благодаря пару, подаваемому под давлением в 40 бар из двенадцати высокоэффективных бойлеров.
Мощность силовой установки Inspiration на выходе составляла около 360 лошадиных сил – этого хватило автомобилю под управлением Чарльза Барнетта Третьего для того, чтобы развить скорость в 225,6 километра в час на американской авиабазе «Эдвардс» в Калифорнии.
Паровые автомобили, конечно, не могли пройти мимо России. Первой работающей на угле и воде отечественной моделью в 1830 году мог бы стать «Быстрокат» Казимира Янкевича. Никаких технических новшеств, как, например, у Хэнкока или Роупера, и уж тем более Доблов, в этой модели не было. Тем не менее, Янкевич серьезно задумывался о снижении центра масс своей разработки – для того, чтобы улучшить ее устойчивость. Для достижения поставленной задачи конструктор предполагал разместить заднюю ось не под корпусом транспортного средства, а пустить ее прямо через кузов. Известна также и расчетная «максималка» «Быстроката» – 30 верст в час (около 32 километров в час). Жаль только, что ни один ходовой прототип этой машины так и не был построен.
Паровые машины разрабатывались в России и для использования в сельском хозяйстве. В частности, крестьянин с очевидным инженерным даром – Федор Блинов – в 1879 году получил патент «на особого устройства вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и проселочным дорогам». Позже эта разработка превратилась в гусеничный паровой трактор, который Блинов научил еще и поворачивать из-за разницы в крутящем моменте на каждой из гусениц. На родине изобретателя его детище не оценили – Блинов лишь получил небольшую денежную премию. Зато изобретением заинтересовались немцы, однако сам Блинов не захотел, чтобы его машина выпускалась иностранцами.
Первым в России серийное производство паромобилей запустил московский завод «Дукс», который также занимался выпуском велосипедов, омнибусов и прочего колесного транспорта. Паровые машины предприятия пользовались популярностью и были отмечены несколькими наградами. В частности, в 1902 году на конкурсе в Михайловском манеже в Санкт-Петербурге «Локомобиль» «Дукса» стал лучшим по удобству и изяществу и занял второе место по управляемости.
«Автомобили совершенно не шумят, чего до сих пор нельзя сказать про бензиновые. Даже электромобили, приводимые в движение электричеством, этой силой будущего, шумят (скорее, жужжат) более, чем паромобили «Дукс». Весь его механизм настолько прост и компактен, что помещается под сиденьем и не требует для своего размещения никаких выступающих частей, как, например, нос у бензомобилей, не имеет перемены передач, электрических батарей, магнето, легко ломающихся свечей, одним словом, всего того, что бывает причиной большинства поломок и хлопот у бензиновых автомобилей», – писал в начале прошлого века журнал «Автомобиль».
НАМИ-012
И все же бурное развитие традиционных ДВС заставило инженеров надолго забыть о паровых машинах. Лишь в суровые послевоенные годы инженеры Юрий Шебалин и Николай Коротоношко вынужденно вернулись к идее паровых двигателей. Ими были разработаны грузовики НАМИ-012 и НАМИ-018, у которых помимо угля для нагревания воды в котле могли использоваться дрова или даже торф.
Первый прототип – моноприводный тягач НАМИ-012 – появился в 1949 году. Автомобиль построили на базе грузовика ЯАЗ-200, который выпускался в Ярославле. В отличие от донора, паромобиль получил дополнительный отсек между кабиной и грузовой платформой, в котором расположились котел и 100-сильный паровой двигатель. Аналогичная конструкция была и у НАМИ-018, а его отличием от «двенадцатой» модели стало наличие полного привода.
Еще одной конструктивной особенностью грузовиков НАМИ стал механизм подачи дров в горелку. Они под тяжестью собственного веса самостоятельно опускались из хранилища на колосниковую решетку, под которую подавался воздух (автоматически или вручную), регулирующий интенсивность горения. Запаса хода при заправке их дровами с размером полена 50х10х10 сантиметров и влажностью до 35 процентов хватало максимум на 100 километров езды по обычным дорогам. Негусто, зато просто – такие машины можно было бы использовать, например, на лесозаготовках.
К сожалению, руководство страны решило свернуть проект НАМИ. Причем сами грузовики тоже были уничтожены – до наших дней дошли только лишь редкие фотографии и чертежи.
