Семен Федосеев - Танки Первой Мировой
Двигатели. Создание теплового двигателя заняло немалое время. И оставшиеся на уровне опытов пороховой двигатель Х. Гюйгенса (1673 г.), паро-атмосферный двигатель Д. Папена (1690–1706 гг.) и нашедшие применение для откачки воды машины Т. Севери (1698 и 1715 гг.) и Т. Ньюкомена (1711–1712 гг.) не были машинами непрерывного действия. Однако именно попытки усовершенствования паро-атмосферной машины Ньюкомена привели к появлению универсальных паровых двигателей. «Огнедействующая машина», созданная в России И.И. Ползуновым в 1765 г. объединением двух цилиндров ньюкоменовского типа, осталась без развития. Куда большая удача выпала Джеймсу Уатту, взявшему в 1769 г. в Англии патент на одноцилиндровую «машину простого действия», а в 1784 г. — на «машину двойного действия», которая и положила начало универсальным тепловым двигателям и «эпохе пара» в промышленности и на транспорте. Основными отраслями внедрения парового двигателя на транспорте были водный и железнодорожный, но создавались и «дорожные» паровые повозки.
Приспособление тепловых двигателей к «безлошадным повозкам» началось уже тогда, когда Уатт только работал над универсальным паровым двигателем. В 1769 г. французский военный инженер Н. Кюньо построил первую известную «паровую телегу», назвав ее «Фардье», причем создавал ее как артиллерийский тягач и строил согласно распоряжению военного министра Шуазеля. Правда, после того как телега въехала в стену, испытания первой военной самоходной машины закончились. Затем появились транспортные паровые повозки англичанина Р. Тревитика с ведущими колесами диаметром до 3 м (1801–1803 гг.), паромобили чеха Й. Божека (1815–1817 гг.), англичан Д. Гордона с ведущими колесами диаметром 2,7 м (1821 г.) и У. Джеймса (1824 и 1832 гг.), Г. Генри (1825 г.), У. Хенкока (1827–1838 гг.), Гурнея (1831 г.), полноприводный «дилижанс» Т. Бурсталля и Дж. Хилла (1826 г.), трехколесный паровой трактор для омнибуса Бурела (1871 г.), паромобиль А. Боле (1873 г.). Но, даже находя коммерческое применение, они не могли конкурировать с традиционным гужевым транспортом. Хотя довольно прочные позиции смогли надолго занять колесные паровые тракторы — в качестве тягачей и машин для специальных работ. Для улучшения их проходимости увеличивали диаметр ведущих колес, ширину обода, ставили грунтозацепы для увеличения тяговых свойств. Еще в Крымскую войну 1853–1855 гг. британцы использовали паровые колесные тягачи для доставки предметов снабжения войскам, осаждавшим Севастополь. Паровые тягачи британского производства имелись в прусской армии во время франко-прусской войны 1870–1871 гг., в русской — во время русско-турецкой войны 1877–1878 гг. Эра паровых тракторов-тягачей оказалась долгой — в Первую мировую войну они все еще использовались в тяжелой артиллерии и тыловых службах.
Будущее развитие автомобиля определили и такие изобретения, как дифференциал (О. Пеккер во Франции, 1828 г.), пневматическая шина (Р. Томпсон в Великобритании, 1845 г.), передние управляемые колеса на цапфах (Лангеншпергер в Германии, 1816 г.) и др.
Распространение и развитие паровых машин способствовали и быстрому развитию металлообработки и машиностроения. В 1790-е годы Г. Модели создает станок с самоходным суппортом, в 1817 г. появляется строгальный станок Р. Робертса, в 1818 г. — фрезерный станок Э. Уитнея с многоразовой фрезой, в 1835 г. — автоматический токарный винторезный станок Дж Уитворта, в 1839 г. — карусельный станок И. Бордмера и паровой молот Дж. Нэсмита и т. д. С 1880-х годов в производстве используют гидравлические прессы. В машиностроении вводятся нормали и стандарты, распространяются стандартные детали и комплектующие Развитие машиностроения шло неравномерно. К началу XX века наибольшая часть крупных машиностроительных предприятий была сконцентрирована в Великобритании, Германии, Бельгии и США. В то же время происходит становление теплотехники. В 1824 г. Сади Карно заложил основы теории тепловых двигателей, разработав классический цикл «идеальной тепловой машины».
Паровой двигатель, требующий наличия топки и котла, был слишком громоздок для безрельсового транспорта. Подлинная революция в различных отраслях техники и технологий началась с распространением двигателей внутреннего сгорания.
Уже в 1801 г. Ф. Лебок запатентовал двигатель, в котором водяной пар заменил открытым им светильным газом. Светильный газ, добываемый из угля или дерева, вскоре уже производился в промышленных масштабах, и неудивительно появление целого ряда газовых двигателей. В 1823–1826 гг. два варианта атмосферных газовых двигателей патентует С. Броун, а В. Райт в 1833 г. — газовый двигатель двойного действия с водяной рубашкой охлаждения. В 1838 г. В. Барнет патентует газовый двигатель с предварительным сжатием газа и воздуха. Начинается поиск систем зажигания для двигателей внутреннего сгорания — в частности, в 1854 г. Барзанти и Матукки патентуют газовый двигатель с электрической системой воспламенения.
В 1860 г. француз Жан Этьен Ленуар построил двигатель на светильном газе, с электрическим воспламенением, кривошипно-шатунным механизмом, золотниковым газораспределением от эксцентриков на валу двигателя, но еще с весьма низким КПД (4 %). В 1862 г. там же, во Франции, А. Бо де Роша получил патент на двигатель четырехтактного цикла, но не смог реализовать его.
В 1866 г. в Германии Николаус Август Отто получил патент на атмосферный четырехтактный вертикальный газовый двигатель. На Парижской выставке 1867 г. компания «Отто и К°» представила первую рабочую модель одноцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания. В 1876 г. Отто строит двигатель на доменном газе. В 1878 г., использовав принцип предварительного сжатия, Отто смог создать двигатель, КПД которого достиг 15–16 %, т. е. превысил КПД паровых машин, достигших к тому времени уже достаточной степени совершенства. Но это были тихоходные промышленные двигатели.
Ленуар в 1862 г. пытался поставить свой газовый двигатель на колесный экипаж. Решающим шагом стал переход на жидкое топливо. Еще в 1847 г. Дрэк в США получил патент на двигатель, работающий на керосине. Опыты с повозками с двигателем внутреннего сгорания ставил в 1870–1880 гг. в Мекленбурге и Вене З.С. Маркус, но не достиг столь явного успеха, как германские изобретатели Юлиус Готлиб Даймлер и Карл Бенц.
В 1883 г. бывший управляющий фабрикой Отто в Дейтце инженер Юлиус Готлиб Даймлер вместе с Вильгельмом Майбахом строит скоростной бензиновый 4-тактный двигатель с зажиганием от калильной трубки. Карл Бенц в 1878 г. разработал легкий двухтактный двигатель внутреннего сгорания
Русский конструктор Б.Г. Луцкой в 1885 г. увеличил мощность, создав 4– и 6-цилиндровые варианты двигателя.
В 1885 г., когда Даймлер и Майбах патентуют свой бензиновый двигатель с карбюратором (испарителем по способу англичанина Уильяма Барнета), Даймлер берет патент также на 4-колесный экипаж с бензиновым двигателем, который строит на основе экипажа каретной фабрики «Вильгельм Вимпф унд Зон». В 1886 г. машина с двигателем мощностью 1,2 л.с. испытывается в селении Каннштадт. В том же году Бенц строит и испытывает в Мангейме 3-колесный автомобиль с четырехтактным бензиновым двигателем мощностью 0,75 л.с. В том же году Бенц разработал автомобильное магнето, на основе которого Роббер Бош создал систему искрового зажигания топливной смеси. Но коммерческий успех к автомобилю с двигателем внутреннего сгорания приходит не сразу.
В 1892 г. В. Майбах разрабатывает новый рядный 2-ци-линдровый двигатель с параллельными цилиндрами. В 1893 г. В. Майбах в Германии и Д. Банки и Я. Чонк в Венгрии берут патенты на распыливающий карбюратор.
В 1890 г. автомобиль с двигателем, построенным по патентам Г. Даймлера, изготовила во Франции компания «Панар-Левассор» и с 1892 г. выставила свои автомобили на рынок.
Широкое применение паровых машин и двигателей внутреннего сгорания повысило спрос на нефть и нефтепродукты. Если в 1880 г. в России, скажем, добывали 31 миллион пудов нефти, то в 1893 г. — Уже 325 миллионов пудов. Промышленные способы перегонки нефти начали применяться в США в 1850-е годы. При этом из продуктов перегонки благодаря распространению с тех же 1850-х годов керосинового освещения наиболее ценился керосин; бензин был одним из наименее ценимых (что, кстати, способствовало первоначальному распространению бензиновых двигателей), а мазут вообще считался отходами производства. В 1888 г. в России В.Г. Шухов и С.П. Гаврилов получили привилегию на аппарат для непрерывной дробной перегонки нефти, а в 1891 г. — на крекинг-процесс с глубоким разложением нефти. Уже в 1913 г. в США У. Бартон разработал промышленную установку для высокотемпературного крекинг-процесса.
Соответственно, идет поиск двигателей внутреннего сгорания, работающих на различных продуктах перегонки нефти. Так, в 1888 г. англичанин Джемс Харгревс построил прототип двигателя, работающего на тяжелом топливе с форсункой, запальным шаром и камерой сгорания, охлаждаемой водой. В 1889 г. появился двигатель Дидерикса, работающий на керосине. Тогда же свой вариант «керосинового двигателя» построил в России лейтенант флота Е.А. Яковлев — этот двигатель демонстрировался на VIII съезде врачей и естествоиспытателей в Петербурге. В том же году сообщалось об изобретении техником В С. Синицыным стационарного двигателя на тяжелом топливе.
