Автомобілем рухає пар. Паровий автомобіль.
У ті роки, коли автомобіль тільки зароджувався двигун внутрішнього згоряння лежав лише на одному з напрямків конструкторської думки. З автомобілем, де використовувалися двигуни такого роду, успішно конкурували парові і електричні. Паровий автомобіль француза Луї Сорполле навіть встановив в 1902 році рекорд швидкості. І в наступні роки - безроздільного панування бензинових двигуном перебували oтдельние ентузіасти пара, які ніяк не могли примиритися з тим, що цей вид енергії витіснений з шосейних доріг. Американці брати Стенлей будували парові автомобілі з 1897 до 1927 року. Їх машини були цілком досконалі, але кілька громіздкі. Інша споріднена пара, теж американська - брати Добло, - протрималася трохи довше. Нерівну боротьбу вони закінчили в 1932 році, створивши кілька десятків парових автомобілів. Одна з таких машин експлуатується до сих пір, не наражаючись майже ніяким змінам. Встановлено лише новий котел і форсунка, яка працює на дизельному паливі. Тиск пара досягає 91,4 атм. при температурі 400 ° С. Максимальна швидкість автомобіля дуже висока - близько 200 км / ч. Але саме чудове - можливість при рушанні з місця розвинути величезний крутний момент. Цим властивістю парової машини двигуни внутрішнього згоряння не володіють, і тому і свого часу так важко було впровадити дизель на локомотиви. Автомобіль братів Добло прямо з місця переїжджав через покладений під колеса брусок розміром 30 на 30 см. YOще одна цікава властивість: заднім ходом він підіймається на пагорб швидше, ніж звичайні машини переднім. Відпрацьований пар використовується лише для обертання вентилятора і генератора, що заряджає акумуляторну батарею. Але ця машина так і залишилася б курйозом, претендентом на місце в музеї історії техніки, якби погляди конструкторів в наші дні не звернулися знову до старих ідей - електромобіля та пару - під впливом небезпеки, яку становить забруднення атмосфери.
Що з цієї точки зору привертає в паровому автомобілі? Виключно важлива властивість - дуже мале виділення з продуктами згоряння шкідливих речовин. Відбувається це тому, що паливо згоряє не спалахами, як в бензиновому двигуні, а безперервно, процес горіння йде стабільно, час згоряння набагато більше.
Відкриття в цьому нібито зовсім немає - відмінність між паровим двигуном і двигуном внутрішнього згоряння лежить в самому принципі їх роботи. Чому ж парові автомобілі не витримали конкуренції з бензиновими? Тому що у двигунів їх є ряд серйозних недоліків.
Перше - відомий факт: шоферів-любителів скільки завгодно, машиністів же любителів поки немає жодного. У цій області людської діяльності зайняті виключно професіонали. Найголовніше полягає в тому, що шофер-аматор, сідаючи за кермо, ризикує тільки життям своїм і тих, хто йому добровільно довірився; машиніст же - тисячами інших. Але важливо ще й інше: для обслуговування парового двигуна потрібна вища кваліфікація, ніж для обслуговування бензинового. Помилка призводить до серйозних поломок і навіть вибуху котла.
Друге. Хто не бачив паровоза, що мчить в білому хмарі по рейках? Хмара - це пар, що випускається в атмосферу. Паровоз - могутня машина, на ній вистачить місця і для великого казана з водою. А на автомобілі не вистачає. І це одна з причин відмови від парових двигунів.
Третє ж і найголовніше - це низький к. П. Д. Парової машини. Недарма в індустріально розвинених країнах все паровози на магістралях намагаються замінити тепер тепло- і електровозами, недарма неекономічність паровоза увійшла навіть в приказку. 8% - ну що це за к. П. Д.
Для підвищення його потрібно збільшити температуру і тиск пара. Щоб к. П. Д. Парового двигуна потужністю від 150л. с. і вище дорівнював 30% має підтримуватися робочий тиск в 210 кг / см2, для чого потрібна температура в 370 °. Технічно це можливо, але взагалі-то вкрай небезпечно, тому що навіть невеликий витік пара в двигуні або котлі може привести в катастрофі. А від високого тиску до вибуху - дистанція зовсім невелика.
Це - головні труднощі. Є і більш дрібні (хоча слід зазначити, що в техніці дрібниць не буває). Складно змащувати циліндри, бо масло утворює емульсію з гарячою водою, потрапляє в труби котла, де відкладається на стінках. Це погіршує теплопровідність і викликає сильний місцевий перегрів. Інша «дрібниця» - утруднений в порівнянні зі звичайним пуск парового двигуна.
І тим не менше конструктори взялися за дуже старе і абсолютно нове для них справа. Дві дивні за своїм устроєм машини вийшли на вулиці американських міст. Зовні вони не відрізнялися від звичайних машин, одна навіть обтічністю форм нагадувала спортивну. Це були парові автомобілі. Обидва вони рушали з місця менш ніж через 30 сек. після включення двигуна і розвивали швидкість до 160 км / год, працювали на будь-якому паливі, в тому числі і гасі, і на 800 кілометрів пробігу витрачали 10 галонів води.
У 1966 році фірма «Форд» зазнала чотиритактний високооборотний паровий двигун для автомобіля робочим об'ємом 600 см3. Випробування показали, що у вихлопних газах міститься всього лише 20 часток вуглеводню на 1 млн. (Приписами сенатської комісії з боротьби з забрудненнями повітря допускається 27 частинок), окису вуглецю містилося 0,05% загальної маси вихлопних газів, що в 30 разів менше допустимої кількості .
Експериментальний паровий автомобіль, зроблений фірмою «Дженерал моторс», під індексом Е-101 демонструвався на виставці автомобілів з незвичайними двигунами. Зовні він не відрізнявся від тієї машини, на базі якої був створений - «Понтіак», - але двигун разом з котлом, конденсатором та іншими агрегатами парової системи важив на 204 кг більше. Водій сідав на своє місце, повертав ключ і чекав 30-45 сек, поки не загориться лампочка. Це означало, що тиск пара досягла потрібної величини і можна їхати. Настільки короткий проміжок часу можна розчленувати на такі етапи.
Котел заповнився - включається паливний насос, паливо надходить в камеру згоряння, змішується з повітрям.
Температура і тиск пара досягли потрібного рівня, пара йде в циліндри. Двигун працює на холостому ходу.
Водій натискає на педаль; кількість пари, що йде в двигун, збільшується, машина рушає з місця. Паливо будь - дизельне, гас, бензин.
Всі ці досліди дали можливість Роберту Айресу з Вашингтонського центру перспективних разработокок заявити, що недоліки парового автомобіля подолані. Висока собівартість при серійному виробництві безумовно знизиться. Котел, що складається з труб, виключає небезпеку вибуху, так як в будь-який момент в роботі бере участь лише невелика кількість води. Якщо труби розташувати тісніше, розміри двигуна зменшаться. Антифриз позбавить від небезпеки замерзання. Паровий двигун не потребує коробці передач, трансмісії, стартер, карбюраторі, глушителі, системах охолодження, газорозподілу і запалювання. У цьому його величезна перевага. Режим роботи машини можна регулювати, подаючи більшу або меншу кількість пара в циліндри. Якщо замість води використовувати фреон, який замерзає при дуже низьких температурах та ще й володіє мастильним властивістю, то переваги зростуть ще більше. Парові двигуни змагаються зі звичайними по прийомистості, витраті пального, показником потужності на одиницю ваги.
Поки про широке використання парових автомобілів не йдеться. До промислового зразка не доведена ні одна машина, а перебудовувати автомобільну індустрію ніхто не збирається. Але самодіяльні конструктори ніякого відношення до промислової технології не мають. І вони один за іншим створюють оригінальні зразки автомобілів з паровими двигунами.
Два винахідника, Петерсон і Сміт, переробили підвісний човновий мотор. Вони подавали пар в циліндри через отвори для свічок. Двигун вагою 12 кг розвинув потужність в 220 л. с. при 5600 об / хв. Їх приклад наслідували інженер-механік Петер Баррет і його син Філіп. Використавши старе шасі, вони побудували паровий автомобіль. Сміт поділився з ними досвідом. Батько і син використовували чотирициліндровий підвісний мотор, поєднавши його з паровою турбіною конструкції Сміта.
Пар проводився в спеціально сконструйованому котлі, який містить близько 400 футів мідних і сталевих трубок, з'єднаних в спіралеподібні зв'язки, що проходять один над одним. Так збільшується циркуляція. Вода накачується в котел з бака. Пальне змішується з повітрям в камері згоряння, і розпечені язики полум'я вступають в зіткнення з трубами. Через 10-15 сек. вода перетворюється в стислий пар температурою приблизно 350 ° С і тиском 44 кг / см. Він викидається з протилежного кінця парогенератора і направляється у впускний канал двигуна.
Пара поступає в циліндр через обертові лопаті, уздовж яких проходять канали постійного перетину.
Зовнішня муфта колінчастого вала жорстко пов'язана з ланцюговою передачею на провідні колеса.
Нарешті перегрітий пар виконав свою корисну роботу, і він повинен тепер перетворитися в воду, щоб бути готовим почати цикл знову. Це робить конденсатор, зовні схожий на звичайний радіатор автомобільного типу. Він і розміщений спереду - для кращого охолодження зустрічними потоками повітря.
Найбільші труднощі інженерів полягають в тому, що часто, щоб домогтися хоча б відносну простоту конструкції, доводиться зменшувати І без того невисокий к. П. Д. Автомобіля. Двом самодіяльним конструкторам дуже допомогли поради Сміта і Петерсона. Саме в результаті спільної роботи вдалося внести в конструкцію багато цінних новинок. Почати хоча б з повітря для горіння. Перед безпосереднім надходженням В пальник його підігрівають, проводячи між розпеченими стінками котла. Це забезпечує більш повне згоряння палива, скорочує час випуску, а також робить більш високою температуру згоряння суміші і, отже, к. П. Д.
Для запалювання горючої суміші в звичайному паровому котлі використовується проста свічка. Петер Баррет сконструював більш ефективну систему - електронного запалювання. Як горючої суміші використаний спирт-ректифікат, оскільки він дешевий і має високе октанове число. Звичайно, гас, дизельне паливо та інші рідкі сорти теж працюватимуть.
Але найцікавіше тут - конденсатор. Конденсація великої кількості пара вважається головним утрудненням сучасних паросилових установок. Сміт сконструював радіатор з таким розрахунком, щоб використовувалася водяний пил. Конструкція працює відмінно, система конденсує вологу на 99%. Вода майже не витрачається - крім тієї невеликої кількості, яке все ж просочується через ущільнення.
Інша цікава новинка - система мастила. Циліндри парової машини зазвичай змащуються за допомогою складного і громіздкого пристрої, розпилювального важку масляну пил в парі. Масло осідає на стінках циліндрів і потім викидається з відпрацьованою парою. Пізніше масло необхідно відокремити від водяного конденсату і повернути в систему змащення.
Баррет використовували хімічний емульсігатор, який вбирає обидва елементи - воду і масло і потім розділяє їх, усуваючи, таким чином, необхідність в громіздкому інжекторі або механічному сепараторі. Випробування показують, що при роботі хімічного емульсігатора не утворюється опадів ні в паровому котлі, ні в конденсаторі.
Цікавий також механізм типу зчеплення, який безпосередньо з'єднує двигун з ведучим валом і карданної передачею. Машина не має коробки передач, швидкість контролюється зміною впуску пари в циліндри. Використання системи «впуск-випуск» дозволяє без труднощів поставити двигун в нейтральне положення. Пар може направлятися в двигун, нагрівати його і в той же самий час приводити паровий котел в положення готовності до активної роботи, зберігаючи в ній постійне близьке до робочого тиск. Паровий двигун розвиває потужність 30- 50 л. с, а галона палива вистачає на пересування машини на відстань 15-20 миль, що цілком порівнянно з витратою палива у автомобілів з двигуном внутрішнього згоряння. Контрольна система досить складна, але повністю автоматизована; доводиться стежити тільки за рульовим механізмом і вибирати необхідну швидкість. При випробуваннях автомобіль досяг швидкості близько 50 миль на годину, але це межа, оскільки шасі машини не відповідало потужності двигуна.
Такий результат. Все це - поки експерименти. Але хтозна, чи не з'явимося ми свідками нового панування пара на дорогах - тепер вже не залізних, а шосейних.
Р. Ярова, інженер
Моделіст-конструктор 1971 рік.
[email protected]