Реферат: Автомобилестроение в России до 1917 г.
Замечательной конструкцией колесного самоходного экипажа являлась также самокатка русского конструктора, выдающегося изобретателя и инженера Ивана Петровича Кулибина (1735-1818), на которой он разъезжал по улицам Петербурга в 1791 г.
Сначала Кулибин работал над четырехколесной коляской, а затем, стремясь максимально облегчить экипаж и упростить управление им, создал трехколесный вариант самокатки.[8] Его самоходный экипаж имел трехколесное шасси, переднее сиденье для двух пассажиров и место сзади для стоящего человека, управляющего ножными педалями - “туфлями”. Человек держался за ручку, закрепленную в спинке сиденья, и силой своего веса попеременно давил то на одну педаль, то на другую. Педали через рычаги и тяги действовали на храповой механизм (собачку с зубчаткой), закрепленный на вертикальной оси специального маховика; последний был расположен под рамой коляски, выравнивал толчки от храпового механизма и поддерживал, таким образом, непрерывное вращение оси. От вертикальной оси маховика вращение передавалось парой зубчаток на продольный горизонтальный вал, на заднем конце которого находилась зубчатка, цеплявшаяся за один из трех зубчатых венцов барабана, закрепленного на оси задних ведущих колес.
Таким образом, конструкция русского механика содержала почти все основные узлы будущего автомобиля, многие из которых были введены впервые - перемену передач, тормозное устройство, рулевое управление, подшипники качения. Чрезвычайно ценным является оригинальное применение Кулибиным маховика для обеспечения плавной работы трансмиссии и осуществление торможения при помощи пружин типа часового механизма.
Судя по сохранившимся чертежам, самокатка И.П.Кулибина имела длину около 3,2 м; ширину и высоту - по 1,6 м; диаметр задних колес - 1,42 м. При одном обороте колеса в секунду она могла развивать скорость до 16,2 км в час.[9]
По мнению А.С.Исаева, однако, наиболее правильное решение проблемы самоходной коляски, приводимой в движение силой человека, представил в 1801 г. уральский мастер Артамонов.[10] Он решил задачу максимального облегчения веса повозки за счет уменьшения ее размеров и сокращения числа колес до двух. Таким образом Артамонов создал первый в мире педальный самокат - прообраз будущего велосипеда. Моно сказать, что его идея живет в миллионах современных велосипедов.
II . Машины с паровыми двигателями. Паромобили.
Продолжая дело своих предшественников, русские изобретатели поставили перед собой задачу соединения колесной тележки с механическим двигателем, то есть создание самодвижущегося экипажа для безрельсовой дороги. Так, на основе разработок паровых двигателей И.И.Ползунова, П.К.Фролова, Е.А. и М.Е.Черепановых в 1830 г. русский лафетный мастер К.Янкевич со своими двумя товарищами-механиками вплотную подошел к созданию колесного самоходного экипажа с паровым двигателем.
“Быстрокат”, как было названо это изобретение, должен был развивать скорость до 30 верст в час, иметь способность быстрого торможения, ускорения и замедления хода. Принципиальной особенностью быстроката являлся паровой котел, состоявший из 120 трубок и использовавший в качестве топлива древесный уголь (по замыслам изобретателей - сосновый). Предполагалось, что эта машина может быть использована как на летнем (колесном), так и на зимнем (с полозьями) ходах. В конструкции быстроката были предусмотрены также места для пассажиров и водителя, расположенные в крытой повозке, отапливаемой посредством системы тепловых трубок.
Конструктивная особенность быстроката Янкевича заключалась еще и в оригинальном оформлении связи между корпусом повозки и ее задней осью. Изобретатель отошел от общепринятого способа расположения оси под корпусом: он пропустил ось непосредственно через корпус, что сместило центр тяжести повозки и существенно повысило ее устойчивость против опрокидывания.
Исследования в области развития парового двигателя проводились и в более поздний период, направлены они были главным образом на применение паровых котлов в транспорте, предназначенном для перевозки грузов. В монографии, изданной в Санкт-Петербурге в 1898 г. “О применении автомобилей в перевозке пассажиров и тяжестей”, говорится о том, что первые опыты использования паромобилей для перевозки грузов имели место в России еще в 1872 г., когда в Стрельце под Петербургом испытывался “сухопутный пароход”, доставленный из Шотландии. 16 (28) июля 1872 г. государственными органами была выдана первая лицензия петербургским механикам Орловскому и Кемпте на перевозку тяжестей посредством паромобиля, что подтверждается документом, хранящимся в Центральном государственном историческом архиве.[11]
Однако, работы русских техников по созданию колесного самохода с механическим двигателем показали, что громоздкие и тяжелые паровые установки не позволяют получить компактную и простую машину. По-прежнему стояла задача создания легкого и мощного двигателя, который в конце XIX века стал необходим не только колесному транспорту, но и зарождавшемуся самолетостроению.
III . Гусеничный транспорт.
Развитие прикладных автомобильных наук.
Необходимо заметить, что поиском путей создания работоспособных машин в XIX веке занимался целый ряд русских техников, разрабатывавших различные направления в этой области. Так, например, несмотря на уже довольно развитый в России железнодорожный транспорт, во второй половине XIX в. внимание многих изобретателей привлекали паровые самоходы, которые могли бы двигаться без рельсов - поезда с паровыми двигателями для обычных дорог.
К этому периоду относятся предложения инженера Маевского об использовании “способа передвижения поездов и повозок помощью локомотива, по обыкновенным дорогам”. Его изобретение представляло собой автопоезд на гусеничном ходу. Следует упомянуть о том, что первый гусеничный движитель (без механического привода) был предложен в 1837 г. штабс-капитаном Д.Загряжским. Его гусеничный движитель строился на двух колесах, основном и дополнительном - шестиугольном, расположенном перед основным. Колеса обводились железной цепью, длина звена которой была равна длине стороны шестиугольника; натяжение цепи обеспечивалось специальным распором. Изобретатель указывал, что цепь может заменить железную дорогу, обеспечивая колесу всегда гладкую и ровную поверхность.
Таким образом, в середине XIX века был изобретен, а на рубеже веков стал все чаще использоваться новый движитель - гусеница. В 1879 г. русский изобретатель Федор Абрамович Блинов получил патент на созданный им “гусеничный ход” - гусеничный трактор или “паровоз для грунтовых дорог”, как называл его сам изобретатель.
Конструировались также самоходы для передвижения по льду (отца и сына А.и П.Врадий), бездорожью, разнообразные тягачи (Вильбах, Яковлев, Черепанов) и т.п.
По-прежнему много внимания уделялось поискам оптимальной конструкции двигателя, способного обеспечить работу самодвижущегося колесного экипажа, обладающего большим запасом хода, достаточно высокой скоростью и необходимой комфортабельностью. Так, еще в первой половине XIX века русскими изобретателями были предложены оригинальные модели различных тепловых двигателей. Позднее появились газовые двигатели, и, наконец, в конце XIX века - конструкции нефтяных, керосиновых и бензиновых двигателей, которые и послужили основой для создания легких транспортных моторов.
Изобретатели понимали, что для довольно хорошо разработанной схемы конструкции шасси нужен быстроходный, мощный и легкий двигатель транспортного типа. Таким источником мощности мог быть только двигатель внутреннего сгорания.
В разработке качественной рабочей смеси для двигателей внутреннего сгорания русские изобретатели использовали достижения отечественных химиков - Менделеева, Кокорева, Зелинского. В частности, идея использования в качестве жидкого топлива нефти своим осуществлением во многом обязана известному русскому инженеру В.Г.Шухову, который в 1891 г. получил патент на созданную им технологию переработки нефти методом крекинга.
В конце XIX века большой вклад был сделан русскими химиками и в разработку методов получения автомобильной резины. Так, российский ученый С.В.Лебедев разработал способ промышленного произодства синтетического каучука, а Б.В.Бызов - способ получения синтетического каучука из нефти.
Русский инженер Шпаковский еще в 1836 г. впервые выдвинул и осуществил идею пульверизационной подготовки жидкого топлива для сжигания. Позднее над совершенствованием карбюраторов трудились Э.Липарг, который имел собственное производство в Москве, варшавский инженер Г.Потворский и др.
Одним из первых конструкторов российского керосинового двигателя был также лейтенант военно-морского флота Е.А.Яковлев, которому в 1884 г. удалось основать в Петербурге первое в России отечественное производство двигателей собственной конструкции, главным образом небольшой мощности. В 1891 г. завод Яковлева перешел уже на серийный выпуск двигателей.
Между тем, по мере возрастания скорости автомобиля, усложнения маршрутов поездок, возрастали и опасности, связанные с перегрузкой ходовой части, потерей управления на скользкой дороге или крутых поворотах. Взаимодействие быстроходных колесных машин с дорогой требовало предварительных расчетов, без которых вполне обходились прежние виды транспорта.
Как показывала практика, одной оригинальной конструкторской мысли для создания автомобиля было явно недостаточно. Для решения самых разнообразных прикладных автомобильных проблем необходимы были усилия многих ученых.
Сегодня мало вспоминают о том, что основатель российской аэродинамики Н.Е.Жуковский проводил исследования не только в области авиации, но и в других сферах техники. В частности, многие его статьи и разработки по автомобильной тематике, например, такие, как “Силы инерции автомобиля при его движении под управлением руля”, стали незаменимым пособием для конструкторов-практиков.
Работы русских изобретателей в области создания автомобильной техники не ограничивались только усовершенствованием агрегатов автомобиля. Они проявляли интерес и к различного рода контрольно-испытательным устройствам, позволяющим контролировать работу движущейся машины.
Интересно, что первым конструктором автомобильного счетчика был еще Л.Л.Шамшуренков, который предложил к самобеглой коляске сделать часы для измерения пройденного пути (верстомер). В конце же XIX в. работы по созданию стационарных контрольно-испытательных устройств для транспорта (в частности - для паровозов) вел начальник юго-западных железных дорог А.П.Бородин. Позднее многие его идеи лабораторного исследования колесных самоходов использовались и в автомобильной промышленности.
IV . Предки троллейбуса. Электромобили.
Поиски подходящего двигателя для автомобилей не ограничивались работами над паровыми машинами и двигателями внутреннего сгорания. Параллельно велись исследования в области электротехники и ее возможного применения в автомобилестроении. Однако, реальные условия для создания самоходных машин на электрическом ходу появились только в конце XIX века.
В России работы над электрическими экипажами проводил инженер Ипполит Владимирович Романов, известный своими работами в области подвесных электрических дорог.
Первые русские электромобили, практически использовавшиеся на транспорте, были созданы Романовым в виде коляски (кэба) и омнибуса. Например, двухместный кэб Романова образца 1899 г. предназначался для “извозного промысла”, проще говоря - такси. Водитель сидел на козлах выше аккумуляторного ящика позади экипажа и смотрел вперед поверх крыши. В его распоряжении находился обычный руль, с приводом на задние направляющие колеса. Помимо рулевого управления водитель имел под руками специальный контроллер, посредством которого он мог изменить скорость движения в девяти градациях - от 1,6 км в час до максимальной в 37,4 км в час.[12]