Старинные паровые автомобили.

Итак, 211 лет назад, 24 декабря 1801 года, английский изобретатель Ричард Тревитик совершил поездку на своем паровом дилижансе – первом наземном самодвижущемся транспортном средстве в истории.

Эскиз парового омнибуса конструкции Тревитика образца 1803 года. Паровик возвышался на огромных колесах диаметром 8 футов (2438 мм). Сам изобретатель, тоже немаленького (6 футов 2 дюйма) росту, не мог достать рукой до верхней части колеса. В те годы колесами большого диаметра никого нельзя было удивить – это был способ уменьшить сопротивление качению и нагрузку на дороги с отнюдь не идеальным покрытием. К тому же за спицы удобно было выталкивать карету или дилижанс из грязи, что делали сами пассажиры

Дело происходило в Корнуэлле, на самой южной оконечности Англии, в краю древних кельтов. На рубеже XVIII и XIX веков с расширением промышленной революции в кельтскую землю вгрызлись десятки шахт. Приметой промышленной революции стала паровая машина. При помощи пара главным образом откачивали воду из шахт. Однако и задумывались, куда бы еще приладить двигатель. «Вскоре корзина с углем заменит торбу с овсом», – еще в 1740 году предрекал ирландский епископ Беркли.

Паровыми машинами Ричард Тревитик начал заниматься, помогая отцу, горному инженеру, обслуживать шахтные механизмы. По многочисленным свидетельствам современников, Ричард отнюдь не проявлял особой тяги к наукам и усидчивости, необходимой для выполнения расчетов. В школе городка Кэмбурн его больше влекли игры с мячом, нежели математика. Ричарда звали «кэмбургским громилой», поскольку роста он был немалого и силой обладал недюжинной. Физическая сила высоко ценилась и в шахте, в особенности, когда механизмы ломались и их требовалось чинить.

Инженер Ричард Тревитик (13.04.1771 – 22.04.1833 гг.). С портрета работы Джона Линнелла

Ричард научился разбираться в устройстве паровых машин. И вот в канун Рождества он собрал своих дружков – та еще была компания – и предложил самым отчаянным из них прокатиться на самоходной повозке, которую втайне ото всех весь год сооружал в сарае. Рулил повозкой кузен – Эндрю Вивьен. Всем понравилось, нашлась выпивка, и сарай вместе с паровиком спалили. Рождество отметили весело.
Не случаен год, когда Тревитик явил миру свое самоходное детище по прозвищу «Пышущий дьявол». Патентное право, введенное в Великобритании и весьма ревностно охраняемое британскими законами, до 1800 года не позволяло никому строить самодвижущиеся экипажи с паровой силовой установкой. Патентом владел небезызвестный Джеймс Уатт, изобретатель одной из наиболее производительных паровых машин. Уатт запатентовал паровую повозку в 1768 году, но при этом не стал ее строить, опасаясь высокого давления пара примерно так же, как сегодня боятся водорода в баках автомобилей с топливными элементами.

Из-за неудачных пропорций (длина – 4905 мм, ширина – 2184 мм, высота – 3454 мм) паровик Тревитика обладал низкой устойчивостью. Спереди сначала устанавливали спаренные колеса. Однако из-за сложности с поворачиванием 1,9-тонной махины при помощи поводка-румпеля их заменили единственным колесом. Устойчивость еще ухудшилась.
Ввиду полной неясности коммерческих перспектив самодвижущихся паровых экипажей перекупать права у Уатта никто не стал. Но вот срок действия привилегии Уатта истек, и Тревитик оказался первым, кто не только построил работоспособную повозку, но и перехватил патентую эстафету.

К сожалению, изображения первой самодвижущейся повозки Тревитика не сохранилось. Однако со второй машиной историкам повезло больше, поскольку остались ее чертежи, позволившие в наши дни даже построить работоспособную реплику на радость всем поклонникам стим-панка.

Реплика повозки Тревитика, построенная англичанином Томасом Брогденом. Оснащена двухцилиндровой горизонтальной паровой машиной рабочим объемом 11,7 л, развивающей мощность 3 л.с. при 50 оборотах в минуту. Экипаж оснащен гарантированной защитой от «зайцев», поскольку доступ в салон возможен только через дверь за спиной водителя. Фото Александра Страхова-Баранова

Особенностью самохода Тревитика было не только его пассажирское назначение (известная телега Кюньо предназначалась для перевозки артиллерийских орудий), а в первую очередь паровая машина высокого (по меркам тех лет) давления. Поршень диаметром 140 мм проделывал ход в 762 мм под воздействием пара, сжатого – страшно подумать – до двух атмосфер (нормальное давление в шинах современного автомобиля гольф-класса). Но в те годы развить такое давление считалось настоящим достижением.

Привод от паровой машины осуществлялся при помощи зубчатого зацепления на каждое из колес, причем можно было задействовать оба привода или каждый в отдельности

Уже в июле 1803 года Тревитик выводит свою машину на регулярный маршрут из Лондона, с Грэйз-инн лэйн, в Пэддингтон и обратно, через Лордс крикет Грауд и Айлингтон. Запаса угля и воды хватало на 15 км хода, причем повозка могла разогнаться до 13 км/ч – гораздо быстрее любого конного омнибуса. Обслуживали машину двое, водитель и кочегар, по-французски chauffeur. Теперь водителя зовут шофером, что в начале XIX века прозвучало бы оскорбительно – у водителя была чистая и ответственная работа, за которую больше платили.

Паровоз Тревитика на польской почтовой марке

Впрочем, однажды, развив полную скорость, паровик Тревитика завалился набок со всеми девятью пассажирами – сказался высокий центр тяжести. На этом с перевозками было покончено. Впрочем, Тревитик переключился на паровозы (для показа одного из них, по прозвищу «Догони меня, если сможешь», он даже возвел нечто наподобие манежа с кольцевой трассой).

Тревитик стал отцом паровоза. Как и это его начинание, идею перевозки пассажиров паровыми дилижансами быстро подхватили другие. Так что Шерлок Холмс и доктор Ватсон, прогуливаясь по Лондону, запросто могли лицезреть какое-нибудь самодвижущееся паровое чудо.

Кстати.

Почему мы предпочитаем двигатели на углеводородах, а не на воде? Причина скорей историческая, чем преимущество технологии. Брайян Артур, экономист из Стенфорда разработал математические инструменты для исследования "Эффекта толпы", писал в 1984 году как мы застряли с двигателем на бензине и на керосине:

"В 1890 было три способа двигать автомобили -с помощью пара, бензина и электричества - и один из них самый плохой - бензин. Поворотным моментом в использовании бензина был заезд в Чикаго. « Таймс-Геральд» финансировала первую американскую гонку карет без лошадей в Чикаго в 1895.

Первый паровой автомобиль Кюньо

Франция. Гонки паровых автомобилей

Англия. После тысячемильного пробега

США. Паровые грузовики на улицах Денвера

1925−1935 легковые паровые «Добльбеслер» с двухцилиндровой паровой машиной двукратного расширения мощностью 80 л.с. (1925−1932).

Автомобиль типа «Туринг» с четырехцилиндровой паровой машиной мощностью 120 л.с. развивал максимальную скорость 150 км/ч.

1953 Марлоу (Англия). Фермер Артур Наппер направляется на паровом тракторе на соревнования трактористов

Карьерный паровой грузовик за работой

В 1769 году на улицах Парижа появилась причудливая самодвижущаяся повозка, которой управлял ее создатель — артиллерийский инженер Николай Жозеф Кюньо. Сердцем конструкции была причудливая паровая машина, работающая по принципу медицинской банки — медный цилиндр наполняли паром, после чего впрыскивали воду, и возникавший вакуум втягивал поршень. Несмотря на архаичность конструкции, повозка развила приличную скорость, о чем свидетельствует конец первого в истории заезда: водитель не справился с управлением и врезался в стенку.

Спустя сто лет паровые автомобили вовсю носились по городским улицам, развивая приличные даже по сегодняшним меркам скорости.

В январе 1906 года Фред Мариотт на паровичке с удивительно скромным названием «Ракета», построенном компанией «Братья Стенлей», впервые в мире преодолел 200-километровую отметку, развив скорость в 205,4 км/ч. «Ракета» обгоняла не только любой автомобиль того времени, но и даже самолет. В следующем году прославленный гонщик разбился — опять же на паровом автомобиле. Как показало расследование, на скорости 240 км/ч. Напомним, шел 1907 год. К началу XX века по дорогам колесили уже десятки тысяч паровых автомобилей, в основном грузовиков. От бензиновых собратьев они отличались чрезвычайной долговечностью и надежностью и могли работать на всем, что горит, — угле, дровах, соломе. У этих машин была небольшая скорость (до 50 км/ч), они брали на борт сотни литров воды и выпускали пар в атмосферу. В Европе паровые автомобили продержались до начала Второй мировой войны и еще в 50-е годы серийно выпускались в Бразилии. Однако были у замечательных машин и серьезные недостатки: после твердого топлива остается много золы и шлака, в его дыме

содержится копоть и сера, что абсолютно неприемлемо для городских улиц. Но даже не копоть поставила крест на таких автомобилях. Дело в том, что растопка котла на твердом топливе длилась около двух часов. Поэтому их старались не гасить вовсе — на ночь котел подключали к зданию, нуждавшемуся в тепле, а утром через 10−15 минут автомобиль был готов отправиться в путь. Аналогично использовались железнодорожные паровозы — для отопления небольших поселков.

Автомобиль на спирте

Альтернативой стал паровой автомобиль на жидком топливе: бензине, керосине и спирте. Казалось бы, зачем применять паровой котел, если жидкое топливо прекрасно горит и в двигателе внутреннего сгорания (ДВС)?

Но инженеры того времени рассуждали иначе. Многим из них казалось, что ДВС для транспорта не пригоден: его нельзя запустить, не размыкая трансмиссию, достаточно его притормозить, и он глохнет. ДВС не развивает достаточную тягу во всем диапазоне скоростей, и его приходится дополнять коробкой передач. А теперь посмотрите на паровую машину. Она обладает способностью автоматически приспосабливаться к дорожным условиям. Если сопротивление движению возрастает, она замедляет вращение и увеличивает крутящий момент. Если же сопротивление движению уменьшается, она вращается все быстрее и быстрее.

Вспомним паровоз. Поршень его паровой машины соединялся шатуном непосредственно с колесами. Сцепления и коробки передач не было и в помине. Простой подачей пара в цилиндр паровозы трогали с места тысячетонные составы, постепенно увеличивая их скорость, иной раз километров под двести. И все это делал без каких-либо промежуточных элементов простейший (если сравнивать с ДВС) двигатель.

Поэтому инженеры предпочитали изготовить легкий компактный парогенератор и обойтись лишь одной только паровой машиной, не прибегая к коробке передач и сцеплению.

Первые паровые автомобили на жидком топливе начинали движение уже через 23 минуты. Они выпускали пар в атмосферу, и им требовалось около 30 л бензина и более 70 л воды на 100 км пути. Именно такой двигатель стоял на чемпионской «Ракете».

Автомобиль для миллионеров

В 1935 году на Московском автозаводе им. Сталина (ныне ЗИЛ) появился легковой автомобиль высшего класса с кузовом из красного дерева на шасси «Паккард» из хромоникелевой стали. Этот автомобиль, сделанный американской фирмой «Беслер» по лицензии компании «Добль» в 1924 году, был паровым. Под его капотом размещались парогенератор и два (один за другим) радиатора. На заднем мосту стояла небольшая паровая машина, выполненная в едином блоке с дифференциалом. Сцепления, коробки передач и карданного вала на автомобиле не было. Управление двигателем осуществлялось педалью подачи пара. Изредка приходилось изменять отсечку — фазу прекращения впуска пара в цилиндр. Обычный поворот ключа зажигания — и через 45 секунд автомобиль трогается с места. Еще пара минут — и он готов начать разгон до скорости 150 км/ч с ускорением 2,7 м/с2.

Езда на паровом автомобиле — одно удовольствие. Он движется бесшумно и плавно. Тот самый «Добль-Беслер» продолжали испытывать и после войны. Вот что рассказывал инженер-испытатель автомобиля А.Н. Малинин.

В автoмобильной промышленности широко используются испытательные стенды с беговыми барабанами. На таком стенде автомобиль устанавливают ведущими колесами на специальные барабаны, которые имитируют дорогу: мотор работает, колеса вертятся, «дорога» движется, а машина стоит.

И вот однажды в кабину паровичка, стоявшего на таком стенде, сели Малинин и профессор Чудаков (мировая величина в области теории автомобиля). Сели и сидят в полной тишине. Только профессор кнопки нажимает и на приборы поглядывает. Инженер поскучал и спрашивает: «Не пора ли в путь?» «А мы давно уже едем», — отвечает профессор. Спидометр показывал 20 км/ч — величину по тем временам приличную.

По нашим понятиям улицы тогда были пустынны. Но чтобы услышать шум работы парового автомобиля даже на такой улице, приходилось прикладывать ухо к выхлопной трубе парогенератора. Тут тоже требуется пояснение. Двигатель автомобиля «Добль-Беслер» работал по замкнутому циклу с конденсацией пара.

70 л воды хватало на 500 км езды. Выпускать пар на улицу приходилось лишь в редких случаях. Поэтому при хорошо сделанных механизмах в автомобиле просто ничего не могло шуметь, а из парогенератора доносился лишь шум пламени.

Ездить на всем, что горит

Сгорание топлива в цилиндре двигателя внутреннего сгорания (ДВС) протекает при постоянно меняющихся количестве кислорода и температуре, что приводит к образованию огромного объема токсичных веществ. Легковой автомобиль за час работы вырабатывает их достаточно для гибели не одного человека.

В горелке парогенератора все процессы протекают при постоянных и наилучших условиях, поэтому токсичность выхлопа парового автомобиля в сотни раз ниже, чем у автомобиля с ДВС. Проще говоря, сгорание топлива в парогенераторе — длительный непрерывный процесс, как в кухонной газовой горелке. В нем успевают полностью завершиться почти все реакции, чего не удается сделать в цилиндре ДВС.

Важнейший показатель автомобиля — расход топлива. «Добль-Беслер» выпуска 1924 года при массе 2200 кг в среднем расходовал 18 л бензина на 100 км. Это было довольно мало для того времени и оставалось приемлемо для машин такой массы на протяжении 40 лет. Заметим, что в горелке парогенератора могло гореть любое жидкое топливо — бензин, керосин, спирт, растительное масло, мазут… Хотя задача удешевления или экономии топлива в данном случае не ставилась. Автомобиль предназначался для миллионеров.

Наследник самогонного аппарата

Самый важный элемент автомобиля — парогенератор. Он был разработан американскими изобретателями братьями Добль еще в 1914 году и выпускался в Детройте. Он состоял из 10 соединенных последовательно плоских змеевиков в корпусе из жаропрочной стали. Стенки корпуса также были увиты трубками с водой. Холодная вода из конденсатора при помощи небольшого насоса подавалась вначале в трубку, обвивающую стенки корпуса, где немного подогревалась. Это уменьшало потери тепла через стенки. А дальше она поступала в змеевики, где закипала и превращалась в перегретый пар с температурой 4500С и давлением 120 атмосфер. Такие параметры пара для того времени считались крайне высокими. Как говорит теория, с увеличением температуры и давления пара КПД паровой машины растет. Воспользовавшись этим, братья Добль сделали ее весьма экономичной и легкой. Она имела два цилиндра, и каждый из них был сдвоенным. Пар вначале подавался в верхнюю часть малого диаметра, где расширялся и совершал работу. После этого он поступал в нижнюю часть, имевшую большие диаметр и объем, где совершал дополнительную работу. Принцип двойного расширения был особенно полезен при движении по городу. Здесь часто (например, в момент разгона или троганья с места) в машину подавались большие порции пара, которые бы не сумели отдать всю свою энергию, расширяясь однократно.

Отработанный пар отдавал свое тепло холодной воде, поступавшей в парогенератор, и лишь только после этого попадал в конденсатор, где превращался в воду. Вода подавалась в парогенератор порциями, достаточными лишь для совершения одного-двух ходов поршня паровой машины. Поэтому в парогенераторе единовременно содержалось лишь несколько десятков граммов воды, и это его делало абсолютно взрывобезопасным. При разрыве трубки пар струйкой втекал в топку и автоматика выключала горелку. Подобный случай произошел лишь однажды — после пробега более чем в 200 тысяч километров. Об этом узнали только потому, что автомобиль перестал заводиться. Ремонт длился не более часа и сводился к замене змеевика.

Куда они делись

Возникает вопрос: если паровые автомобили так хороши, то почему же они не вытеснили автомобили с ДВС? Паровой двигатель, насыщенный автоматикой, множеством вспомогательных агрегатов, в начале XX века был сложнее и дороже, чем ДВС, и при этом имел меньший КПД. К тому же, занимал довольно много места — в первую очередь из-за необходимости иметь отдельный бак с водой. Токсичность же выхлопа в те времена никто не ограничивал. И паровая машина проиграла.

С тех пор ДВС значительно усложнился, оброс электроникой, а для снижения токсичности его выхлопа используется специальная система. Сложными стали и трансмиссии. Так что неизвестно, на чем бы мы ездили сейчас, появись экологические требования на полвека раньше.

Автомобили с паровым двигателем появились в 19 веке, и, к моменту, когда начали выпускаться автомобили, работающие на бензине, они уже были рапространены. Вот такой автомобиль образца 1884 г. был недавно выставлен на аукцион, и, что интересно, до сих пор находится во вполне рабочем состоянии!

Но на самом деле первые паровые автомобили появились ещё намного раньше! Считается, что первый паровой автомобиль был построен ещё в 1769 г. французом по фамилии Кюньо (более, чем за 100 лет до первых автомобилей с ДВС, которые пявились только в 80-е годы 19 в.). Вот как выглядел этот автомобиль (кстати, он до сих пор хранится во французском музее):

Телега Кюньо

Первый автомобиль, так называемая малая телега Кюньо, развивал на дороге скорость 4,5 км/ч, но только в течение 12 мин, поскольку на большее не хватало ни воды, ни пара. Необходимо было наполнить котел водой и вновь разжечь под ним костер, так как у первого автомобиля отсутствовала даже топка. Несмотря на свои недостатки, телега так понравилась военному министру, что он приказал тотчас же приступить к постройке улучшенного и увеличенного экземпляра, который можно было бы изготовлять в больших количествах для использования в войсках для транспортировки пушек. Кюньо построил новый, больший по размерам экзмепляр, котёл в котором уже имел собственную топку. Однако во время демонстрации у машины заклинило механизм управления, и машина, поехав не в ту сторону, врезалась в кирпичную стену, развалив её, а паровой котёл вдобавок взорвался...

В 19 в. паровые автомобили получают распространение.

Паровой автомобиль 19 в. Интересно, что человек, управлявший автомобилем, назывался водителем, а человек, стоящий сзади, который разжигал паровой котёл, - шофёром.

Паровые омнибусы стали использоваться для перевозки пассажиров на большие расстояния. Но несмотря на все усовершенствования, паровые автомобили до конца 19 в. оставались весьма неудобными для эксплуатации.

После появления автомобилей с ДВС паровые автомобили некоторое время всё ещё превосходили их по своим характеристикам. Например, в 1906 году на парвром автомобиле был установлен рекорд скорости 205,44 км/ч, автомобили, работающие на бензине, тогда могли ездить существенно медленнее. Кстати, современный рекорд скорости для паровых автомобилей - 234,33 км/ч, он был установлен в 1985 году.

Однако, с постепенным совершенствованием двигателей внутреннего сгорания и автомобилей, которые их использовали, паровые автомобили были постепенно вытеснены. Они оказались сложнее, дороже и менее экономичными. К началу 1920-х годов паровые автомобили практически полностью проиграли соревнование.

Однако, история паровых автомобилей на этом не закончилась. У них остались почитатели и энтузиасты, которые продолжали совершенствовать узлы паровых автомобилей и смогли решить некоторые присущие этим машинам проблемы. Удалось, например, значительно сократить время запуска двигателя - если прежде для того, чтобы "развести пары", требовалось значительное время, то теперь время ожидания сократилось до 40-60 секунд. В 30-е и 40-е в Европе продолжали выпускать грузовики и автобусы, имеющие паровые двигатели. От бензиновых вариантов их отличала завидная плавность хода (машине с паровым двигателем не нужна коробка передач) и малошумность.

В США энтузиастом постройки паровых автомобилей был Абнер Добль. Он использовал в своей машине жидкое топливо (керосин), в отличие от европейских машин, которые работали на угле. Ему удалось значительно упростить процесс запуска двигателя, внедрить в машине разнообразные автоматические регуляторы и т. д. Управлять машиной Добля было легко и приятно, машина быстро разгонялась, имела высокую скорость - до 130 км/час, при этом двигалась исключительно плавно и бесшумно. Главным недостатком машины, в которой Добль, стремящийся к совершенству, использовал самые дорогие и качественные детали, была её огромная цена.

Машина Добля

В 50-е в СССР задумались над проблемой обеспечения транспортом районов, в которых в то время существовали некоторые трудности с доставкой жидкого топлива. Был разработан паровой грузовик НАМИ-012, который развивал скорость 45 км в час, брал в кузов 6 тонн груза и имел запас хода до 80 км на одной заправке, а позже и полноприводный паровой тягач НАМИ-018, который использовался для вывоза брёвен на лесозаготовках. Эти грузовики могли запросто работать на дровах, угле или торфе.

Советский паровой грузовик НАМИ-012

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.

Паровой автомобиль

Паровой автомобиль (паромобиль) - автомобиль, использующий паровой двигатель (тепловой двигатель внешнего сгорания) вместо стандартного в наше время двигателя внутреннего сгорания (ДВС) . Такие автомобили существовали сравнительно долгое время, но из-за низкой эффективности парового двигателя большого распространения не получили и несмотря на усовершенствование двигателя в конце XIX-го начале XX-х веков были вытеснены автомобилями с ДВС в начале XX-го века.

История

Появление лёгкого, компактного и достаточно мощного двигателя внутреннего сгорания открыло широкие возможности для развития автомобиля. В 1885 году немецкий изобретатель Г. Даймлер , а в 1886 году его соотечественник К. Бенц изготовили и запатентовали первые самодвижущиеся экипажи с бензиновыми двигателями . Однако Несмотря на устаревание парового двигателя конструкторы ранних автомобилей все таки продолжали работать в направлении на продолжении ещё нескольких десятелетий

La Marquise 1884

XX век

В первой четверти XX века автомобили с паровой машиной и электромобили получили широкое распространение. В 1900 году примерно половина автомобилей в США была на паровом ходу. Паровые, электрические и бензиновые автомобили конкурировали десятилетия, пока в 1910-х бензиновые двигатели внутреннего сгорания не стали доминирующими. (особенно, когда Форд наладил массовое производство знаменитой «модели Т », выпускавшейся с 1908-го года). Однако в 1920-е годы популярность паровых машин поднялась из за роста цен на бензин по сравнению с керосином и мазутом , на которые тогда был небольшой спрос, и, поскольку безин стоил в несколько раз дороже вышеупомянутых видов топлива, многие коммерческие операторы грузовых машим предпочитали использовать паровые машины, работающие на жидком топливе, тем более, что это упрощало их эксплуатацию.

Братья Стэнли производили около 1000 автомобилей на паровом ходу в год. В 1909 году братья открыли первую в Колорадо гостиницу люкс-класса, от железнодорожной станции до гостиницы гостей возил паровой автобус, что стало фактическим началом автомобильного туризма. Фирма Stanley выпускала автомобили на паровом ходу до 1927 года . Несмотря на ряд достоинств (хорошая тяга, многотопливность) паровые автомобили сошли со сцены к 1930-м из-за своей неэкономичности и сложностей при эксплуатации. Дольше всего промышленность выпускала паровые грузовики - до 1960-х гг. Весьма активно паровики использовались фермерами США и Великобритании: насчитывается 6 типов сельскохозяйственной паровой техники, работавших на фермах до 1950-х гг .

Самая высокая скорость для паровых автомобилей была достигнута в августе 2009 года болидом , разработанным группой британских инженеров. Средняя максимальная скорость нового болида в двух заездах составила 139,843 мили в час, или 223,748 километра в час. В первом заезде болид развил скорость 136,103 мили в час (217,7 километра в час), а во втором - 151,085 мили в час (241,7 километра в час). Паровой автомобиль оснащен 12 котлами, в которых вода нагревается за счет сгорания природного газа. Из котлов пар под давлением, со скоростью в два раза превышающей скорость звука, подается в турбину. В минуту в котлах испаряется около 40 литров воды. Общая мощность силовой установки составляет 360 лошадиных сил.

Преимущества паровых автомобилей

• «Всеядность» двигателя - Как и для локомотивов, основным преимуществом паровых автомобилей является то, что они могут использовать практически любые источники тепла для преобразования его в механическую работу. Это отличает их от двигателей внутреннего сгорания, каждый тип которых требует использования определённого вида топлива. Подобными свойствами также обладают другие типы двигателей внешнего сгорания, такие как двигатель Стирлинга , которые могут обеспечить весьма высокую эффективность, но имеют существенно большие вес и размеры, чем современные типы паровых двигателей. Как все двигатели внешнего сгорания (вернее - внешнего подвода тепла), двигатель может работать от почти любого перепада температур, угольной или дровяной печи и т. д.
• Простота конструкции - конструкция двигателя очень проста, он не требует дополнительных систем, таких как газораспределительный механизм. Он запускается самостоятельно и не нуждается в стартере. Его характеристики позволяют избавиться от коробки передач.
• Увеличенный ресурс - простота конструкции, отсутствие многих «нежных» агрегатов позволяет обеспечить небывалый для других двигателей ресурс в десятки и сотни тысяч часов непрерывной работы.
• Экономичность - Современные тепловые машины на пару иногда дают больший КПД, чем даже карбюраторные машины (до 34 %),
• Бесшумность двигателя - тепловые машины на пару не имеют выхлопа, а значит машина не шумит.
• Экологичность - сам по себе двигатель не имеет каких-то частей или процессов, которые могут способствовать загрязнению окружающей среды. Он не расходует рабочее тело. Экологичность двигателя обусловлена прежде всего экологичностью источника тепла. Стоит также отметить, что обеспечить полноту сгорания топлива в двигателе внешнего сгорания проще, чем в двигателе внутреннего сгорания.
• Одним из главных преимуществ широкого использования двигателей внешнего сгорания является ослабление зависимости экономики стран импортеров нефтепродуктов от непредсказуемости действий иностранных поставщиков жидкого топлива.

В США военной Совещательной комиссией Центра консультативного анализа Морского Флота было определено, что

«Наша зависимость от иностранной нефти сокращает наше международное влияние, приводит к военному вмешательству в опасных регионах мира, финансирует те страны и лиц, которые хотят причинить нам вред, и ослабляет нашу экономику, наша зависимость и неэффективное использования нефтепродуктов также подвергает опасности наши войска»

Паровые локомотивы неплохо показывают себя на больших высотах, поскольку эффективность их работы не падает в связи с низким атмосферным давлением. Паровозы до сих пор используются в горных районах Латинской Америки, несмотря на то, что в равнинной местности они давно были заменены более современными типами локомотивов.

В Швейцарии (Brienz Rothhorn) и в Австрии (Schafberg Bahn) новые паровозы, использующие сухой пар, доказали свою эффективность. Этот тип паровоза был разработан на основе моделей Swiss Locomotive and Machine Works (SLM) -х годов со множеством современных усовершенствований: использования роликовых подшипников, современной теплоизоляции, сжигания в качестве топлива лёгких нефтяных фракций, улучшенных паропроводов, и т. д. В результате такие паровозы имеют на 60 % меньшее потребление топлива и значительно меньшие требования к обслуживанию. Экономические качества таких паровозов сравнимы с современными дизельными и электрическими локомотивами. Паровой двигатель, выпускающий пар в атмосферу, будет иметь практический КПД (включая котёл) от 1 до 8 %, однако двигатель с конденсатором и расширением проточной части может улучшить КПД до 25 % и даже более. Тепловая электростанция с пароперегревателем и регенеративным водоподогревом может достичь КПД 30 - 42 %. Парогазовые установки с комбинированным циклом, в которых энергия топлива вначале используется для привода газовой турбины, а затем для паровой турбины, могут достигать коэффициента полезного действия 50 - 60 %. Несмотря на то, что на данный момент парогазовый цикл используется на крупных энергетических объектах, в компании BMW сделали предположение о возможности использования его в автомобилях. Предполагается использовать выхлопные газы автомобиля для работы небольшой паровой турбины. . Одной из наиболее современных разработок в этом направлении является британский радиальный паровой двигатель «Циклон Марк 5» (Cyclone Mark V Steam Engine) использованный для установления мирового рекорда скорости в 2009 году - при весе в 152 кг он развивает 100 л.с. и имеет КПД в 34 %. Разработчики указывают на такие преимущества как надежность, чистота выхлопа из-за плавности горения топлива, простота и дешевизна производства по сравнению с дизельным двигателем той же мощности.

Во многих отраслях промышленности (Угольная , торфодобывающая , сельскохозяйственная) существует ситуация когда дешевое, низкокачественное, твердое топливо используется для различных хозяственных нужд, таких как отопление, сушка сырья и тому подобное. Только в США количество биомассы которую потенциально можно использовать в качестве автомобильного топлива достигает миллиарда тонн в год, однако в настояший момент правительственные программы по большей части направленны на разработку технологии производства жидкого синтетического топлива из биомассы (а именно этанола и биодизеля), что по большей части приводит к расходу средств на государственные субсидии и подорожанию продовольствия, в то время когда использования синтетического твердого топлива (опилочных гранул) ограниченно по большей части лишь отоплением. В Индии ежегодно выращивается около 80 миллионов тонн бамбука . Правительство Индии учредило Национальную Миссию Бамбуковых Приложений (NMBA). С по 2006 годы в Индии была построена 101 электростанция, работающая на биомассе, суммарной мощностью 750 МВт. Всего в Индии ежегодно выращивается более 540 миллионов тонн различных растений, большая часть которых в настоящее время не утилизируется. Багасса сахарного тростника используется в Бразилии в качестве топлива на электростанциях . В 2000 году в Бразилии было производено около 50 миллионов тонн багассы. В 2001 году в Бразилии на багассе работали электростанции суммарной мощностью 1350 МВт.

В условиях резкого повышения цен на нефтепродукты и возникшей ножнице цен между жидким и твердым топливом эти отрасли могут быть заинтересованны в разработке современных экономичных паровых машин , как для производства электроэнергии для своих нужд, так и для использования их в качестве двигателей, возможно в гибридных двигателях . Однако в настоящее время культура эскплуатации паровых двигателей по большей части уже давно утерянна и производители паровых машин давно перешли на производство ДВС. Так что скорого возникновения на рынке современных компактных паровых машин ожидать не приходится.

Паровой автомобиль в искусстве

Иллюстрация 1880 г. к роману «Паровой дом»

Хотя паровые автомобили давно уже существовали ко времени написания романа Жюля Верна «Паровой дом» в 1880 году, механические слоны, использовавшие для передвижения энергию пара были первыми шагоходами в литературе и послужили прототипом знаменитым имперским ходячим боевым машинам из миров «звездных войн» (шагающие боевые роботы AT-AT).

Галерея