Реферат: Изобретение автомобиля
Среди исследователей нет единого мнения относительно того, кого именно следует считать основоположником автомобилестроения в России. Некоторые из них пионером автотранспортной науки в России называют Василия Петровича Гурьева. Другие исследователи называют Л.Л. Шамшуренкова и И.П. Кулибина. Третьи – Путилова и Хлобова, Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе.
Гурьев не был конструктором автомобилей, но он внёс немалый вклад в развитие самой стратегии автомобилизации. По его предположению автомобильные дороги следовало покрывать деревянной торцовой мостовой, что для своего времени являлось весьма прогрессивной идеей. Он также уделял внимание безопасности перевозки пассажиров и грузов, подготовке водительских кадров. Автомобилей с ДВС тогда ещё не было, и Гурьев ориентировался на паровые автомобили, которые он называл «сухопутными пароходами». В междугородном сообщении он предусматривал широкое применение грузовых и пассажирских автопоездов. Построенная им карта транспортных связей России отличалась удивительно точным предвидением дальнейшего промышленного развития страны. Однако, единственное, что удалось осуществить Гурьеву из своих проектов, так это построить торцовую мостовую в Петербурге на Невском проспекте, Дворцовой набережной и некоторых других улицах.
У талантливого русского самоучки, крепостного крестьянина Нижегородской губернии Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1685-1757) было много механических изобретений, но самая интересная это самобеглая коляска, изготовленная из «железа сибирского мягкого», «стали самой доброй», «проволоки железной толстой», кожи, сала, холста и гвоздей. Коляска была представлена в Петербурге 1 ноября 1752 года: она была четырёхколёсной и приводилась в движение мускульной силой двух человек через устройство, напоминающее ворот. Коляска могла развивать скорость до 15 км в час.
Замечательной конструкцией колёсного 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 году. Его самоходный экипаж имел трёхколёсное шасси, переднее сиденье для двух пассажиров и место сзади для стоящего человека, управляющего ножными педалями – «туфлями». Педали через рычаги и тяги действовали на храповой механизм (собачку с зубчаткой), закреплённый 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 трёх зубчатых венцов барабана, закреплённого на оси задних ведущих колёс. 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. Самокатка Кулибина при одном обороте колеса в секунду могла развивать скорость до 16,2 км в час.
Русский лафетный мастер К. Янкевич со своими двумя товарищами-механиками на основе разработок паровых двигателей И.И. Ползунова, П.К. Фролова, Е.А. и М.Е. Черепановых в 1830 году вплотную подошёл к созданию самоходного экипажа с паровым двигателем. Принципиальной особенностью быстроката Янкевича являлся паровой котёл, состоявший из 120 трубок, предусматривались места для пассажиров и водителя, расположенные в крытой повозке, отапливаемой посредством системы тепловых трубок. Также изобретатель отошёл от общепринятого способа расположения оси под корпусом: он пропустил ось непосредственно через корпус, что сместило центр тяжести повозки и существенно повысило её устойчивость против опрокидывания.
Однако работы русских техников по созданию колёсного самохода с механическим двигателем показали, что громоздкие и тяжёлые паровые установки не позволят получить компактную и простую машину. По-прежнему стояла задача создания лёгкого и мощного двигателя, который в конце ХIХ века стал необходим не только колёсному транспорту, но и зарождавшемуся самолётостроению.
Русские изобретатели разработали качественную рабочую смесь для двигателей внутреннего сгорания, они 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 году получил патент на созданную им технологию переработки нефти методом крекинга.
В конце ХIХ века большой вклад был сделан русскими химиками и в разработку методов получения автомобильной резины. Так, российский учённый С.В. Лебедев разработал способ промышленного производства синтетического каучука, а Б.В. Бызов – способ получения синтетического каучука из нефти.
Русский инженер Шпаковский ещё в 1836 году 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.
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. Первым конструктором автомобильного счётчика был Л.Л. Шамшуренков, он предложил к самобеглой коляске сделать часы для измерения пройденного пути (верстомер). В конце же ХIХ века работы по созданию стационарных контрольно-испытательных устройств, для транспорта (в частности – для паровозов) вёл начальник юго-западных железных дорог А.П. Бородин. Позднее многие его идеи лабораторного исследования колёсных самоходов использовались и в автомобильной промышленности.
Поиски подходящего двигателя для автомобилей не ограничивались работами над паровыми машинами и двигателями внутреннего сгорания. Параллельно велись исследования в области электротехники и её возможного применения в автомобилестроении. В Росси работы над электрическими экипажами проводил инженер Ипполит Владимирович Романов, известный своими работами в области подвесных электрических дорог. Двухместный кэб Романова образца 1899 года предназначался для «извозного промысла», проще говоря – такси. Первые отечественные электромобили по проекту Романова строились акционерным обществом Петра Александровича Фрезе – одного из создателей первого русского автомобиля с ДВС. Позднее Романов сам организовал мастерскую по изготовлению электромобилей. Аккумуляторные электромобили обладали большими достоинствами: бесшумностью работы, лёгкостью управления, простотой устройства и др. Однако они имели большой вес, требовали частой подзарядки и оказались чувствительны к сотрясениям. В целом закат эпохи электромобиля начался в 20-е годы ХХ века вследствие безуспешных поисков дешёвых и мощных аккумуляторов – с одной стороны, и стремительного совершенствования машин с бензиновыми двигателями – с другой.
В июле 1896 года автомобиль «вполне русского производства» с мощностью двигателя в 2 л.с. был представлен как экспонат на Всероссийской промышленно-художественной выставке в Нижнем Новгороде, где он совершал демонстрационные поездки. Цена машины Яковлева и Фрезе была вполовину дешевле, чем те автомобили, которые продавала в Росси фирма Бенца, но никого из отечественных промышленников она не заинтересовала. После смерти Яковлева его завод перешёл в руки другого владельца, но его дело по производству российских автомобилей продолжил Фрезе. Его предприятие с1890 года наладило сборку единичных экземпляров автомобилей, используя механизмы и трансмиссию французской фирмы «Де Дион Бутон». В 1902 году на этом предприятии был построен первый отечественный автомобиль с передним расположением двигателя, карданной передачей, с мотором в 8 л.с. и пневматическими шинами. Таким образом, можно сказать, что уже к концу ХIХ века в основном определились перспективы развития отечественного автотранспорта.
Пионером отечественного промышленного автомобилестроения можно считать московскую велосипедную фабрику «Дукс» Ю.А. Меллера, где была предпринята попытка, наладить выпуск русских автомобилей посредством изготовления нескольких машин. Следует признать, что первые попытки массового производства автомобилей в России долгое время оставались только попытками.
В начале ХХ века одно из наиболее передовых для своего времени петербургских предприятий «Машиностроительный, чугунолитейный и котельный завод П.А. Лесснера» заключило с фирмой Даймлера договор о постройке лицензионных бензиновых двигателей и автомобилей. Автомобильное производство на «Лесснере» просуществовало с 1905 по 1910 года. В течение этого периода было изготовлено несколько десятков машин – легковых, грузовых, пожарных, а так же автобусов.
Своими передовыми конструкторскими решениями среди пионеров автомобилестроения в России выделялся также автомобильный завод И.П. Пузырёва. Это был даже не завод, а мастерская, где в 1912 году работало 98 человек. Тем не менее, с 1911 по 1914 года на нём было выпущено 38 машин. Иван Петрович Пузырёв сам спроектировал и изготовил трансмиссию, двигатель, подвеску, кузов своих автомобилей, стремясь создать особо выносливую конструкцию для российских дорог. На автомобиле Пузырёва был поставлен ДВС в четыре цилиндра при мощности в 40 л.с. При этом он впервые разместил рычаги управления коробки передач внутри кузова (ранее было принято располагать их снаружи), в коробке сцепления впервые была применена система постоянного зацепления шестерён.
Видное место в дореволюционной автомобильной истории нашего государства принадлежит Русско-Балтийскому заводу в Риге, благодаря наибольшему – около 800 – числу выпущенных машин. Первые попытки выпуска автомобилей на нём относятся к 1907 году, причём сначала использовались импортные детали, но с 1910 года – только собственные. Завод создал собственное производство стали, и освоил выпуск таких деталей, как штампованные рамы, колёса, алюминиевое литьё, радиаторы. Двигатели изготавливались в двух видах – с цилиндрами, выполненными раздельно или отлитыми одним блоком, впервые были применены поршни отлитые из алюминиевого сплава. Автомобили завода показывали высокие ходовые качества, так в 1910 году в пробеге с нагрузкой в 5 человек по сложному маршруту Петербург-Неаполь-Петербург (более 10 тыс. км.) автомобиль не выявил никаких неполадок, кроме прокола шин (одна из шин русского производства «Проводник» выдержала весь маршрут). В прессе того времени этот факт расценивался как торжество русской автомобильной техники. По мнению специалистов, автомобили Руссо-Балта отличались изящным видом и законченностью отделки, чем явно превосходили неуклюжие модели заграничного происхождения.
В тот же период группой И.А. Фрязиновского в России была изготовлена серия спортивных и гоночных автомобилей, которые и принесли русской марке мировую известность.
В целом же до 1917 года в России в различное время автомобили выпускались следующими заводами и фабриками: «П.А.Фрезе и К», «Э.Л.Лидтке», «Д.Скавронский», АО «Г.А.Лесснер», «Ив. Брейтигам», Товариществом «Политехник», «П.Д.Яковлев», «К.Крюммель», «И.П.Пузырёв» (Санкт-Петербург), АО «Луке», «Н.Э.Бромлей», «Братья Крыловы и К», «А.И.Евсеев», «П.П.Ильин», «Автомобильное Московское общество (АМО)» братьев Рябушинских (Москва), «А.Лейтнер», АО «Русско-Балтийский вагонный завод (РБВЗ)» (Рига), машиностроительной мастерской М.М.Хрущёва (Орёл), АО «В.А.Лебедев» (Ярославль), «Аксай» (Ростов-на-Дону), «Русский Рено» (Рыбинск), «Бекас» (Мытищи) и др. Одновременно существовало большое число предприятий по производству шин, аккумуляторов, электрооборудования, автомобильных принадлежностей, одежды для водителей.
Несмотря на многочисленные отличительные качества, русские автомобили не получили должного распространения. Основной вопрос заключался в том, нужна ли России массовая автомобилизация. Лишь незначительное число людей в России хорошо понимало, что этой оглушительно стреляющей и трясущейся машине – автомобилю – принадлежит будущее.
Влияние автомобилизации на человека и окружающую среду.
С одной стороны автомобиль облегчил человеку жизнь, с другой – отравляет её в самом прямом смысле слова. Поскольку основная масса автомобилей сконцентрирована в крупных и крупнейших городах, воздух этих городов не только обедняется кислородом, но и загрязняется вредными компонентами отработавших газов. Установлено что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, выбрасывая с отработавшими газами примерно 800кг окиси углерода, около 40кг окислов азота и почти 200кг различных углеводородов. Если эти цифры помножить на 400млн. ед. мирового парка автомобилей, можно представить степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации. Автомобили являются источниками 50% загрязнения атмосферы углеводородами азота и 90% окисью углерода. В странах, где автомобилизация достигла гипертрофированных размеров, автомобили заполнили улицы и дороги, отравляя воздух, поглощая топливные ресурсы. Эффективными профилактическими мероприятиями являются расширение улиц, создание между проезжей частью дорог и жилыми домами фильтров – стен из зелёных насаждений, организация пешеходных зон с полным запретом въезда транспортных средств на жилые улицы.
Для снижения вредного влияния автомобильного транспорта требуется вынос из городской черты грузовых транзитных потоков.
Во многих крупных городах мира очень остро стоит проблема городского транспорта. Транспортные потоки растут вместе с ростом городов из-за стихийного, не подчинённого рациональному планированию размещения жилых и промышленных зон. Распространение пригородного образа жизни ведёт к увеличению числа частных автомобилей (тенденция, которую умело, стимулируют автомобилестроительные компании, прививающие сознанию средних слоёв населения представление об автомобиле как символе социального престижа). Их потоки, затопляющие уличную сеть, делают передвижение по городу в часы «пик» мучительно медленным.
Для ускорения передвижения сооружают грандиозные дорогостоящие системы скоростных автомобильных трасс, получившие наиболее широкое развитие в США и Японии. В стремлении сократить затраты средств на приобретение земельных участков японские инженеры проложили значительную часть таких трасс на мощных железобетонных опорах вдоль русл рек и каналов. Там, где эстакады скоростных автотрасс идут по суше, их опоры местами подняты на высоту 20-25 метров, а пролёты переброшены прямо над кровлями домов.
Создание в городе сети магистралей скоростного движения позволяет существенно увеличить скорости общественного транспорта и легковых автомобилей, повысить её пропускную способность, сократить число дорожно-транспортных происшествий, изолировать жилые районы и общественные центры от концентрированных потоков транспортных средств. Но магистраль – дорогостоящее сооружение. Строительство её может быть эффективно только на направлениях обеспечивающих мощные и устойчивые транспортные потоки с относительно большой в пределах города дальностью поездок, при которой ощутим выигрыш от увеличения скорости движения. Поэтому такие магистрали строят лишь в крупных городах с полицентрической структурой и растянутой территорией.
Автомобильный транспорт является одним из источников шума в городе. Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. По данным австрийских исследователей, это сокращение колеблется в пределах 8-12 лет. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетённости, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой систем. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.
Снижение городского шума может быть достигнуто в первую очередь за счёт уменьшения шумности транспортных средств, рациональная застройка магистральных улиц, максимальное озеленение территории микрорайонов и разделительных полос, использование рельефа местности и др. Существенный защитный эффект достигается в том случае, если жилая застройка размещена на расстоянии не менее 25-30 метров от автомагистрали и зоны разрыва озеленены.
Также автомобильный транспорт оказывает негативное воздействие на фауну. Это выражается в загрязнении природной среды и дорог, разрушение мест обитания животных, рассечение дорогами сезонных и суточных участков животных, столкновение последних с транспортными средствами.
Густота дорожной сети постоянно увеличивается, по этому отрицательное воздействие автомобильного транспорта на животный мир будет возрастать. Помня об этом, необходимо принимать действенные меры для уменьшения гибели животных при прокладке новых дорог и проводить охранные мероприятия на уже имеющихся.
Для повышения чистоты воздушного бассейна необходимо применять менее токсичные виды топлива. Например, природный газ, он технически и экономически оправдывает себя. Газ лучше бензина смешивается с воздухом, поэтому полнее сгорает в двигателе, а значит и вредных веществ в газе меньше. Помимо сжатого газа используют сжиженный природный газ.