Современные технологии и производство
ИСТОРИЯ АВТОМОБИЛЯ В РОССИИ
Ранние эксперименты
Самодвижущийся экипаж с автономным двигателем давно занимал умы изобретателей в разных странах. Первоначально пытались использовать ветер или же мускульную энергию размещенных на борту экипажа людей либо животных. Но дальше постройки опытных образцов дело не доходило.
В истории науки и техники каждой страны встречаются попытки сделать экипаж, приводимый в движение мускульной энергией. Разумеется не такой, где люди или животные тянули бы его, а такой, где экипаж перемещался бы благодаря передаче на его колеса крутящего момента, создаваемого усилиями находящихся на борту экипажа или коляски людей. Если пользоваться современным термином, то подобную транспортную машину можно назвать веломобилем.
В нашем отечестве известны две их конструкции: "самобеглая коляска" Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1687-1758) и самокатка Ивана Петровича Кулибина (1735-1818).
Шамшуренков построил "самобеглую коляску" в Петербурге за пять с половиной месяцев, и к концу октября 1 752 г. она была готова. Приемочная комиссия, назначенная Сенатом, ее испытала в действии и приняла, что закреплено соответствующим протоколом от 2 ноября 1752 г. Но подробного описания этого экипажа не сохранилось.
Самокатка Кулибина, построенная им также в Петербурге в 1791 г., была трехколесной. Для приведения ее в движение использовался слуга на запятках коляски. Он, вставив ноги в "туфли" - род педалей, которые охватывали ступни, через преобразующий механизм вращал колеса. Она имела рулевое колесо, напоминающее корабельный штурвал, которое через тяги воздействовало на переднее управляемое колесо, смонтированное в поворотном круге. Ведущими служили два задних колеса большого диаметра, причем для передачи на них крутящего момента была сделана своеобразная трехступенчатая коробка передач. В трансмиссию самокатки входил горизонтальный маховик, который сглаживал силовые импульсы от попеременного действия ног на педали. Храповой механизм между педалями и маховиком позволял педалям совершать холостой ход. Поворотный круг направляющего колеса и задние ведущие колеса опирались на подшипники качения, предложенные Кулибиным.
С двумя пассажирами и слугой самокатка весила около 500 кг и развивала скорость до 10 км/ч.
Хотя предложенная Кулибиным конструкция не может считаться в полном смысле этого термина автомобилем, она все же представляет значительный технический шаг вперед от конного экипажа к автомобилю.
Однако история техники, в том числе и отечественной, не только цепь успехов и открытий, но заблуждений и разочарований. Кулибин довольно быстро убедился, что самокатке нужен автономный двигатель. Последнее достижение теплотехники - паровой двигатель не был пригодным для установки его в легкой коляске, а пароход и паровоз еще не стали при жизни Кулибина практичным транспортным средством, хотя русский изобретатель уже был наслышан о паровых машинах.
Понимая, что без компактного автономного двигателя самокатка останется лишь механическим курьезом, Иван Петрович направил свою энергию на создание "вечного двигателя". Его энтузиазм был подогрет статьей, прочитанной в журнале "Русский инвалид" от 22 сентября 1817 г., где говорилось, что в немецком городе Майнце некий механик Петере сумел создать такой двигатель и пытался применить его для движения кареты.
Затратив немало энергии на работу в тупиковом направлении, Кулибин умер, так и не построив задуманной им четырехколесной самокатки.
Для последователей Кулибина естественным было обратиться к энергии пара, тем более что в 1834 г. замечательными отечественными механиками Ефимом Алексеевичем Черепановым (1774-1842) и Мироном Ефимовичем Черепановым (1803-1849) на Урале был построен первый в нашей стране паровоз. В этой связи в литературе нередко упоминалась постройка Аммосом Алексеевичем Черепановым (1816-1857) "парового слона", якобы перевозившего грузы с Верхне-Салдинекого завода на Урале на Нижне-Салдинский. Но этот факт, к сожалению, не подтверждается, ни одним документом.
Проектов создания паровых самоходов в России зарегистрировано немало. Здесь, говоря о развитии конструкции отечественных автомобилей, автор рассматривает только реализованные в металле идеи, а не проекты. Лишь в отдельных случаях будут отмечены наиболее важные из них.
Среди ранних проектов паровых самоходов представляет интерес "быстрокат" Казимира Янкевича, идею которого он выдвинул в сентябре 1830 г. Это был тягач, рассчитанный на буксировку прицепов со скоростью 30 км/ч. Позже появились другие проекты. Реальные же конструкции вышли из ворот Мальцовского завода в г. Людинове, который выпускал паровозы и локомобили, лишь 44 года спустя.
Колесный тягач английской фирмы "Эвелинг-Портер" с паровой машиной мощностью 6 л. с., весивший 7 т, работал в 1873 г. на шоссе между тогдашними селами Людиново и Су-кремль. Он принадлежал Мальцовскому заводу. Его специалисты, изучив достоинства и недостатки этого "безрельсового паровоза", в 1874 г. построили свой паровой тягач, по конструкции аналогичный английскому, но более мощный (10 л. с.) и приспособленный для топки не углем, а дровами. Машина получилась тяжелей прототипа - 8,1 т. Завод построил семь таких паровых тягачей, из которых два были проданы помещикам для хозяйственных нужд, два возили руду по шоссе из Букани в Людиново, имея на буксире десять платформ с 16 т груза. Порожний поезд развивал скорость 8 км/ч, груженый -6 км/ч.
Во время русско-турецкой войны (1877- 1878) наша армия применяла для транспортировки военных грузов 12 шоссейных паровозов с повозками. Наряду с шестью машинами "Эвелинг-Портер" и четырьмя "Клейтон" несли службу и два производства Мальцовского завода. По заключению военных, "они не дали удовлетворительных результатов, но показали, что при известных условиях могут оказать значительную услугу в войне".
Паровые тракторы Мальцовского завода были построены по установившейся для того времени схеме, уже отработанной рядом английских заводов ("Эвелинг-Портер", "Фаулер", "Скотт" и др.). По ней выполнялись самоходные локомобили и паровые тягачи немецкого и французского производства, и в этой связи естествен интерес, проявленный к ней специалистами из Людинова.
Конструкция большинства тягачей такого типа - четырехколесное шасси с установленным в его передней части горизонтальным жаротрубным паровым котлом, на спинке которого размещалась двухцилиндровая паровая машина. Она работала с низким (около 10 атм) давлением пара без его конденсации. Через систему шестерен крутящий момент передавался к задним ведущим колесам. Они имели широкие стальные обода большого диаметра. Передние управляемые колеса по диаметру были меньше их, поворачивались посредством связанных с рулевым механизмом цепей вместе с осью: от их размеров зависел объем пространства под рамой, нужный для поворота оси с колесами.
После Мальцовского завода дальнейшие эксперименты с паровыми автомобилями в России вел в 1901 г. московский велосипедный завод "Дукс"; на построенном там легковом паровом автомобиле удалось совершить не только поездку в Крым, но и восхождение на Ай-Петри.
Последней же попыткой в этом направлении стала постройка Коломенским машиностроительным заводом перед самым началом первой мировой войны нескольких дорожных локомотивов со 110-сильными паровыми машинами системы Штумпфа. Они применялись при строительстве восточной части Амурской железной дороги.
Использование же электрической энергии для самоходных экипажей в России началось на рубеже XIX и XX вв. Живший во Франции русский изобретатель-электротехник Павел Николаевич Яблочков (1847-1894) занимался разработкой электродвигателя для экипажа и на одну из выдвинутых им идей электромобиля даже получил авторский документ-привилегию. Многие инженеры, конструировавшие в те годы электромобили, в своих исканиях шли на ощупь, путем экспериментов. Известный теоретик в области электротехники Владимир Николаевич Чиколев (1845-1898) разработал в 1879 г. теорию регулирования скорости движения электрических экипажей с помощью контроллеров и создал конструкцию для пуска электродвигателей. Но наибольших успехов добился Ипполит Владимирович Романов.
|
|
етербургским изобретателем были спроектированы четыре модели электромобилей: двухместная, четырехместная, а также 17-местный и 24-местный омнибусы. Двухместный кэб и 17-местный омнибус построены по его проекту в 1899 г.
Малая модель следовала по конструкции наметившейся тогда оригинальной компоновочной схеме: передние колеса большого диаметра - ведущие, передача цепями от двух не связанных один с другим электродвигателей, под полом экипажа - силовая установка. Для управления машиной служили поворотные задние колеса меньшим диаметром, чем передние. Передние колеса подвешивались к стальной трубчатой раме на четырех винтовых пружинах, задние - на поперечной полуэллиптической рессоре. Все колеса - тележного типа, деревянные, со сплошными резиновыми шинами и бронзовыми втулками.
В кэбе позади двухместного салона помещался объемистый отсек для батарей, над которым - пост управления с сиденьем для водителя. Сбоку ящика с аккумуляторами находились две ступеньки, по которым водитель поднимался к посту управления.
Для замедления и остановки экипажа служили электрический рекуперационный и механический тормоза. Регулирование скорости движения в диапазоне от 1,5 до 35 км/ч осуществлялось девятиступенчатым контроллером.
Большое значение Романов придавал снижению массы электромобиля. Искушенный специалист по электротехнике, он прекрасно понимал техническую трудность создания легких аккумуляторов. Тем не менее именно в этом направлении он усиленно работал. Аккумуляторы конструкции Романова имели более тонкие пластины, чем большинство тогдашних батарей, и располагались не вертикально, а горизонтально. Масса решеток, составлявших основу этих пластин, равнялась 30% от общей массы, в то время как у аккумуляторов других конструкций этот показатель достигал 66%.
Электродвигатель собственной конструкции, легкий и быстроходный, развивал мощность 4,4 кВт, эквивалентную 6 л. с., при 1800 об/мин. И наконец, легкая рама из труб, рациональная конструкция ходовой части и кузова позволили довести массу двухместного электромобиля до 720 кг, причем из них 350 кг приходилось на аккумуляторы. Здесь следует отметить, что у одного наиболее совершенного электромобиля тех лет французского "Жанто" масса составляла 1440 кг, в том числе 410 кг приходилось на аккумуляторы.
Своей малой массой электромобили Романова обязаны и специальному легкому листовому материалу для панелей кузова. Его получали путем спрессовки холста и древесины, пропитанных органическими клеями. Такой материал мы сегодня назвали бы слоистым деревоп ластиком.
Двухместный электромобиль Романова существовал в двух разновидностях: с полностью закрытым кузовом типа кэб и как коляска с жестким капюшоном над пассажирами, из которого выдвигались дополнительные панели, предохранявшие от непогоды.
Передние ведущие колеса, задние управляемые, размещение аккумуляторов и водителя позади салона - своего рода "перевернутая" схема традиционного автомобиля тогда была не редкость. Ее можно было встретить, в частности, на американских электромобилях "Илектрик кэрридж" и "Моррис-Сэлом" середины 90-х гг. При этом надо иметь в виду, что на довольно распространенных тогда конных наемных экипажах-кэбах возница тоже сидел позади салона и выше его, благодаря чему имел прекрасную обзорность. И. В. Романов, как У. Моррисон и Ш. Жанто, продолжили в своих электромобилях эту традицию.
Известно, что Романов спроектировал также и четырехместный электромобиль, но его подробное описание не сохранилось. Однако детали устройства электрического омнибуса на пятнадцать сидящих и двух стоящих пассажиров известны. Эту машину, как и двухместный экипаж, изобретатель построил в 1899 г.
Источником энергии служили 44 аккумуляторные батареи, размещенные в восьми ящиках в задней части кузова. Они обеспечивали без подзарядки пробег 64 км - показатель неплохой и для современных электромобилей. Два двигателя общей мощностью 12 л. с. сообщали омнибусу, снаряженная масса которого составляла около 1600 кг, скорость 11 км/ч и позволяли двигаться также и задним ходом.
Подвеска колес у омнибуса была сделана на очень мягких продольных полностью эллиптических рессорах, дополненных винтовыми пружинами, а шины колес - сплошными резиновыми. Колеса вращались на шарикоподшипниках, для управления поворотом служила рулевая рукоятка. В оборудование омнибуса входили боковые сигнальные фонари, электрический прожектор, сигнальный звонок.
Такой омнибус подвергся испытаниям в феврале 1901 г. в Петербурге, признан представляющим удобство, безопасным для уличного движения и общественного пользования. Городская дума на этом основании разрешила И. В. Романову открыть в Петербурге регулярное движение их на десяти линиях.
Романов предполагал организовать акционерное общество для эксплуатации в столице 80 электрических омнибусов. Но довольно тяжелые финансовые условия, выдвинутые Городской думой, и отсутствие достаточных средств не позволили ему развернуть успешное начинание, хотя у него был готов и проект экипажа на 24 пассажира.
|
|
|
|
|
|
Бесшумность и отсутствие отработавших газов уже в те годы для городского транспортного средства имели существенное значение. И поэтому в том же 1901 г. на московском велосипедном заводе "Дукс" была изготовлена партия электрическх десятиместных омнибусов для обслуживания гостиниц. По конструкции машина "Дукс" была менее совершенной, чем электромобиль Романова. Там передняя ось поворачивалась целиком на вертлюге, как у конных экипажей, хотя к тому времени на автомобилях и электромобилях уже применялась рулевая трапеция Жанто. Правда, для управления поворотом "Дукса" служило рулевое колесо.
Электромобили, как и паровые автомобили, сыграли определенную роль в развитии "безлошадных экипажей" в России. Но все же важнейшим этапом в истории создания отечественной транспортной техники является возникновение автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.
Нередко этот факт связывают с автомобилем Путилова и Хлобова, относя постройку ими такой машины к 1882 г. Однако документально эти сведения не подтверждаются.
На основании надежных свидетельств можно утверждать, что первый русский автомобиль был построен в 1896 г. петербургскими изобретателями - отставным морским офицером Евгением Александровичем Яковлевым (1857-1898) и инженером Петром Александровичем Фрезе (1844-1918).
Яковлев, уволившись в отставку в чине лейтенанта в 1883 г., начал эксперименты с двигателями внутреннего сгорания. Позже, в 1891 г., он основал на Большой Спасской улице в С.-Петербурге Первый русский завод керосиновых и газовых двигателей Е. А. Яковлева. Его стационарные двигатели изготовлялись в больших для своего времени количествах (к 1892 г. поставил 20 моторов) и экспонировались на всех выставках в Петербурге и Москве. Керосиновый двигатель Яковлева в 1893 г. находился в числе экспонатов Всемирной выставки в Чикаго, а на Всероссийской промыш-ленно-художественной выставке 1896 г. в Нижнем Новгороде его завод показал пять разных моделей, в том числе с горизонтальным цилиндром мощностью 1 и 6 л. с.
Конструкция этих моторов мощностью от 2 до 25 л. с. представляла несомненный технический интерес, а новые идеи, реализованные Яковлевым, были отмечены Привилегиями № 11 и № 12 за 1892 г. Среди особенностей этих двигателей - электрическое зажигание рабочей смеси, смазка под давлением, съемная головка цилиндров.
Что касается Фрезе, то он возглавлял известную в Петербурге фабрику конных экипажей, основанную К. Неллисом в 1827 г. Она размещалась в доме № 10 по Эртелеву переулку и была известна высоким совершенством колясок, карет, дрожек (до сих пор в С.-Петербурге сохранена карета, изготовленная в 1866 г. фабрикой "К. Неллис" для жены русского царя Александра III). Фрезе, склонный к изобретательству, разработал немало усовершенствований в конных экипажах. Например, среди предложенных им оригинальных технических решений - "новая система увески экипажей на лежачих рессорах", защищенная Привилегией № 10 408 от 28 декабря 1883.
|
|
|
|
Экипажи Фрезе, как и двигатели Яковлева, демонстрировались в 1893 г. в Чикаго, где был представлен и один из первых в мире автомобилей серийного производства-немецкий "Бенц" модели "Вело". В Петербурге тогда таких автомобилей еще не было только в августе 1895 г. Элиаш Зеленый выписал из Германии "Бенц-Вело" № 178. Так что знакомство с новинкой состоялось на стенде чикагской выставки, если не считать отрывочных сведений из технических журналов.
Решение совместными усилиями построить автомобиль родилось быстро. Однако осуществить его удалось только через три года. Яковлев изготовил двигатель и трансмиссию, Фрезе - ходовую часть и кузов.
Что представляла собой машина?
Четырехтактный двигатель с одним горизонтальным цилиндром находился в задней части кузова. Для охлаждения цилиндра служила вода, а теплообменниками-две латунные емкости, размещенные вдоль бортов в задней части машины. Рабочую смесь воспламеняла электрическая искра.
Карбюратор был простейшим, так называемого испарительного типа (в отличие от современных карбюраторов распылительного типа). Его цилиндрический корпус возвышался в заднем левом углу кузова.
Двигатель, построенный Яковлевым, развивал мощность около 1,5-2 л. с. Если соотнести его показатели с параметрами тоже одноцилиндрового двигателя "Бенц-Вело" (1,5 л. с. при 400 об/мин и рабочем объеме около 700 см3), то можно считать, что при равном уровне форсирования он имел рабочий объем около 1000 см3.
К сожалению, дошедшие до нас сведения о двигателе весьма скудны. Это обстоятельство дало основание предполагать (историки В. И. Дубовской, В. Н. Беляев), что на автомобиле просто стоял двигатель "Бенц-Вело". Яковлев мог приобрести его в торговом доме Карла Шпана, открывшемся в Петербурге в 1894 г. Но какой смысл в этом шаге владельцу завода, который сам не только делал двигатели, но и внедрял на них свои оригинальные новшества? В таком поступке нет логики, тем более, что на нижегородскую выставку, куда готовили свое детище Яковлев и Фрезе, допускались только изделия отечественной промышленности.
Другое дело, что скорее всего компоновка двигателя с трансмиссией была навеяна Яковлеву бенцевской конструкцией, но весь силовой агрегат Яковлев выполнил сам, причем отказался от ремней сыромятной кожи в трансмиссии, заменив их ремнями из прорезиненной ткани. Трансмиссия состояла из ремней со шкивами, посредством которых можно было получить две передачи вперед и холостой ход, ременная трансмиссия выполняла также функции сцепления. Передачи включали рычажками, помещенными на стойках слева и справа от рулевой колонки. Задний ход отсутствовал.
Под сиденьем водителя и пассажира располагался поперечный ведущий вал трансмиссии с дифференциалом. Насаженные на его концы звездочки через цепи передавали вращение ведомым звездочкам, соединенным со спицами задних ведущих колес шестью стремянками каждая. Судя по соотношению диаметров цепных звездочек, видимых на сохранившихся фотоснимках русского автомобиля, передаточное число главной передачи составляло около 5,45. Машина имела два тормоза. Ручной тормоз (от рычага, расположенного у левого борта кузова) действовал на шины задних колес, прижимая к ним крохотные колодки. Ножной действовал на ведущий вал трансмиссии.
Ходовая часть конструкции сохранила много общего с конными экипажами: деревянные колеса (задние по диаметру в 1,2 раза больше передних) со спицами, сплошные резиновые (непневматические) шины шириной 60 мм, ступицы колес - на втулках скольжения, то есть без шарикоподшипников, не полуэллиптические, как мы привыкли видеть, а полностью эллиптические продольные рессоры. Переднюю и заднюю оси связывал подрамник, образуя своего рода шасси, на которое через рессоры опирался пассажирский кузов с силовой установкой.
|
|
Очень оригинально было сделано рулевое управление. Если Карл Бенц применил запатентованное им в 1893 г. устройство, где между осью и поперечиной кузова находилось поворотное упругое звено из двух маленьких рессор, то на автомобиле Яковлева и Фрезе передние колеса поворачивались вместе с рессорами относительно шкворней передней оси и втулок в расположенной над ней передней поперечине.кузова. Для поворота служил установленный вертикально перед сиденьем рулевой рычаг на колонке.
В оборудование машины входили складной кожаный верх, гудок с резиновой грушей, фонари со свечами. Как следовало из рекламных объявлений, автомобиль Е. Яковлева и П. Фрезе имел массу около 300 кг, мог развивать скорость около 20 верст в час (21,3 км/ч) и располагал запасом топлива на десять часов езды.
По двум сохранившимся фотографиям (образцы машины и чертежи до нас не дошли) автору графическим методом удалось восстановить основные размеры первого русского автомобиля. Его база -1370 мм, колея - 1230 мм спереди и 1290 сзади, длина - 2180 мм, ширина-1530 мм, высота - 1440 мм (при сложенном верхе). Анализ показал, что они заметно отличаются от размеров моделей "Вело" и "Виктория" фирмы "Бенц". Автор имеет все основания утверждать, что машина Яковлева и Фрезе не была копией немецкой модели, несмотря на то, что к 1896 г. по Петербургу уже ездили четыре "Бенца": два-модели "Вело" и два - "Виктория". Между прочим, первый "Бенц-Вело" поступил в Петербург, когда даже подробное знакомство с его устройством не могло повлиять на основные конструктивные решения Яковлева и Фрезе. Следует также добавить, что "Журнал новейших открытий и изобретений" в 1896 г. опубликовал описание первого русского автомобиля, отметил ряд существенных усовершенствований в конструкции трансмиссии, ходовой части и кузова, отличавших его от машин иностранных фирм.
Что касается общности компоновки отечественной и немецкой машин, то многие автомобили тех лет - французский "Деляе", английский "Инглиш Микеник", немецкий "Лутцманн", австрийский "Нессельсдорфер", шведский "Скания-Вабис" были похожи на модель "Бенц-Вело".
Заслуживает внимания вопрос о марке первого русского автомобиля. Судя по публиковавшейся в те годы рекламе, например в петербургской газете "Новое время" (с 27 мая 1896 г. по 17 апреля 1900 г. по старому стилю), машина однозначно была представлена как изделие завода Е. А. Яковлева. В то же время "Журнал новейших открытий и изобретений" (1896. № 24. с. 2-3) сообщал, что "за это дело взялась известная фирма в Петербурге "Фрезе и К " (бывш. Неллис), оканчивающая постройку двухместного экипажа с бензиновым двигателем, предназначающегося для отправки на нижегородскую выставку. Фирма "Фрезе и К°" построила только экипаж, двигатель же построен С.-Петербургским заводом газовых и керосиновых двигателей Е. А. Яковлева".
На основании этой цитаты следует предположить, что Фрезе принадлежит приоритет в создании машины. Однако спор помогло разрешить изучение фирменной латунной таблички на спинке сиденья. Она видна на хранящемся в Нижегородском областном архиве единственном негативе со снимком первого русского автомобиля. На табличке просматривается следующая надпись: "Экипажи, фабр, фрезе и К° машинно-строит. заводъ Е. А. Яковлева. С.-Петербургъ". Она разрешает все споры и дает право считать эту машину изделием Яковлева и Фрезе.
Первый русский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания прошел испытание в мае 1896 г., в июне отделка машины была закончена, 1 июля она экспонировалась на Всероссийской промышленно-художественной выставке в Нижнем Новгороде и совершала демонстрационные поездки. Автомобиль не вызвал интереса у официальных кругов царской России. Более того, все энциклопедии тоже обошли вниманием конструкцию Яковлева и Фрезе, даже не упомянув ее в статьях "Автомобиль". Только в советское время историки-исследователи В. Н. Беляев, В. И. Дубовской, Н. Я. Лирман, Н. А. Яковлев отыскали и обнародовали материалы по первому русскому автомобилю.
Был ли построен один экземпляр или партия машин? В рекламном объявлении "Нового времени" середины 1897 г. завод Е. А. Яковлева предлагал самодвижущиеся экипажи (заметьте, во множественном числе!) с быстрым исполнением заказов и умеренными ценами.
К сожалению, в 1 898 г. Яковлев умер, а его компаньоны не проявили интереса к дальнейшему развитию автомобильного производства. Тем не менее к 1900 г. русские изобретатели не раз заявляли о себе как о специалистах, способных создать самодвижущийся экипаж не только с паровым или электрическим двигателем, но и с двигателем внутреннего сгорания.
Конструкция Яковлева и Фрезе открыла новую эпоху в отечественном транспортном машиностроении, и с 1896 г. мы вправе вести отсчет истории автомобилестроения нашей Родины.
2i.SU ©® 2015