Глав: 5 | Статей: 55
Оглавление
Самая полная энциклопедия танков Первой Мировой! Всё о рождении нового «бога войны» и Великой Танковой Революции, которая навсегда изменила военное искусство — не только тактику, но и стратегию, — позволив преодолеть «позиционный тупик» Западного фронта. Британские Мk всех модификаций, французские «шнейдеры», «сен-шамоны» и «Рено» FT, германские A7V, LK и «К-Wagen» («Колоссаль»), а также первые русские, итальянские и американские опыты — в этой энциклопедии вы найдете исчерпывающую информацию обо всех без исключения танках Первой Мировой войны, об их создании, совершенствовании и боевом применении. КОЛЛЕКЦИОННОЕ ИЗДАНИЕ иллюстрировано сотнями эксклюзивных чертежей и фотографий.

Двигатели, автомобили, тягачи

Двигатели, автомобили, тягачи

Создание теплового двигателя заняло немалое время. Можно опять же начать от древних изобретений — полулегендарной «паровой пушки» Архимеда, вращающегося шара Герона Александрийского — пройти через паровой цилиндр в рукописях Леонардо да Винчи. Но возьмем более ограниченный период. Паровой водоподъемный аппарат Соломона Де Ко (1615 г.), пороховые двигатели аббата Оттефеля (1678 г.) и Христиана Гюйгенса (1680 г.), паро-атмосферный двигатель Дени Папена (1690–1706 гг.) составили определенный этап исследований возможностей использования теплоты для совершения механической работы, но остались на уровне опытов. Паровые машины Томаса Севери (1698 и 1715 гг.) и Томаса Ньюкомена (1711–1712 гг.) нашли практическое применение для откачки воды, но — как и упомянутые опыты — не были еще машинами непрерывного действия. Хотя 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» с конденсатором, отделенным от рабочего цилиндра, 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 том же 1769 г. французский военный инженер Никола Жозеф Кюньо построил первую известную «паровую телегу», назвав ее «Фардье», причем создавалась она как артиллерийский тягач и строилась согласно распоряжению военного министра Шуазеля — предполагалось использовать ее для перевозки тяжелых орудий. Правда, после того, как «телега» с паровым котлом и двумя цилиндрами, подвешенными прямо на переднем поворотном колесе, въехала в стену, испытания первой военной самоходной паровой машины закончились.



«Паровая телега» Кюньо, Франция, 1769 г.

В 1784 г. более удачную модель паровой повозки построил сотрудник Уатта Уильям Мердок. Затем появились транспортные паровые повозки англичанина Р. Тревитика (1801–1803 гг.), паромобили чеха Й. Божека (1815–1817 гг.), англичан Д. Гордона (1821 г.) и У. Джеймса (1824 и 1832 гг.), Г. Генри (1825 г.), У. Хенкока (1827–1838 гг.), Гюрнея (1831 г.), полноприводный «дилижанс» Т. Бурсталля и Дж. Хилла (1826 г.), трехколесный паровой трактор для омнибуса Бурела (1871 г.), паромобиль А. Боле (1873 г.). В России в 1830 г. К. Янкевич предлагал проект безрельсового парового «быстроката» для поездок между городами. В 1837 г. В.П. Гурьев опубликовал свой проект «сухопутных пароходов» для «торцовых дорог», выполненных заподлицо с имеющимися грунтовыми дорогами.

В 1806 г. швейцарский майор Франсуа Исаак де Риваз сконструировал самодвижущуюся машину с двигателем внутреннего сгорания взрывного действия, работавшим на водороде. В основе лежал научный аттракцион, придуманный Алессандро Вольта, — заряд гремучего газа, поджигаемый искрой от «вольтова столба» (прототип электрозажигания рабочей смеси). Де Риваз предлагал свою повозку Наполеону как артиллерийский тягач — аналог повозки Кюньо, — но безуспешно.

Все эти повозки — даже те, что находили коммерческое применение, — не могли конкурировать с традиционным гужевым транспортом, а при передвижении на большие расстояния — с набиравшим размах железнодорожным. В 1814 г. Дж. Стефенсон создает свой первый паровой локомотив, с 1825 г. на линии Стоктон — Дарлингтон начинает регулярную работу транспортный «Локомоушн № 1», после пуска в 1830 г. первой регулярной железнодорожной линии Манчестер — Ливерпуль (именно на ней работал паровоз Стефенсона «Ракета») начинается настоящая лихорадка строительства железных дорог, совершенствуется конструкция транспортных паровых машин.



Повозка и паровой «дорожный локомотив» с «бесконечными рельсами» Бойделла, Великобритания, 1855 г.

Однако 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 (Д. Гордон в 1822 г. предлагал трактор с колесами диаметром 2,7 м, у реальных машин они были поменьше), 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 английского производства имелись в прусской армии во время Франко-прусской войны 1870–1871 гг., в русской армии во время Русско-турецкой войны 1877–1878 гг. работали 12 паровых тягачей с прицепами (из них только два — отечественного производства). Первые испытания дорожных колесных паровых тракторов в военных целях провели в России в лагерях под Красным Селом и Усть-Ижорой в 1875 г. Началось производство таких тракторов на Мальцевских заводах в Брянске, применение отряда тракторов на Русско-турецком фронте для буксировки орудий и перевозки грузов (в крепости Бендеры, в г. Рущук) было, по сути, войсковым испытанием. Правда, признано было, что тип колесного парового трактора «был тяжел и не соответствовал состоянию дорог, в особенности с наступлением периода дождей» — характерное и существенное замечание, которое придется еще вспомнить.

В 1879 г. во Франции появился паровой трехосный артиллерийский тягач А. Болли с приводом на две оси, который получил дифференциал в качестве механизма поворота и шарнирно-сочлененную раму. Эра паровых тракторов-тягачей оказалась долгой — в Первую мировую войну они все еще использовались в тяжелой артиллерии и тыловых службах.

Поршневая паровая машина дала промышленности первый универсальный двигатель, стимулировав быстрое развитие технологий общего и специального машиностроения. С другой стороны, необходимость совершенствования паровой машины, постепенный рост давлений и нагрузок требовали развития термодинамики, углубленного изучения процессов преобразования энергии, совершенствования металлургии и методов точной обработки металлов, перехода от дерева как основного конструкционного материала к металлам. 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. Уитней 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 (те же Уитней и Уитворт немало сделали для введения нормализации и взаимозаменяемости деталей в оружейное производство, нормализации резьбы), распространяются стандартные комплектующие детали. Развитие машиностроения шло неравномерно. К началу XX в. 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. Лебон 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 1806 г. первый реально работающий двигатель внутреннего сгорания строят братья Ж.Н. и К. Ньепсы. Рабочим телом в их «пироэолофлоре» служила угольная пыль (много позднее с ней будет экспериментировать и Рудольф Дизель).

В 1823–1826 гг. два варианта атмосферных газовых двигателей патентует С. Броун, а В. Райт в 1833 г. — газовый двигатель двойного действия (по аналогии с паровым двигателем двойного действия) с водяной рубашкой охлаждения. В 1838 г. В. Барнет патентует двигатель с предварительным сжатием газа и воздуха. В 1854 г. Барзанти и Матеуччи патентуют газовый «атмосферный» двигатель с электрической системой воспламенения (ход поршня вверх осуществлялся за счет взрыва газосветильной смеси, при этом под ним создавалось разрежение вниз — под давлением атмосферы). Добавим к этому, что в 1859 г. французский физик Р.Г. Планте создает свинцовый аккумулятор.

В 1860 г. французский официант Жан Жозеф Этьен Ленуар построил двигатель внутреннего сгорания, работавший на светильном газе, с электрической системой зажигания, водяной рубашкой охлаждения рабочего цилиндра. Кривошипно-шатунный механизм преобразования движения, золотниковый механизм газораспределения с эксцентриками на валу двигателя повторяли схему паровой машины двойного действия. КПД был еще весьма низок — 4 %. И все же в 1862 г. Ленуар пытался поставить свой газовый двигатель на колесный экипаж.



Газовый двигатель внутреннего сгорания Ленуара постройки 1864 г. с электровоспламенением.

В 1862 г. там же, во Франции, Альфонс Бо де Роша получил патент на двигатель четырехтактного цикла, но не смог реализовать его. Существенной в проекте де Роша была идея предварительного сжатия газо-воздушной смеси перед воспламенением.

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 двигателя внутреннего сгорания. В 1876 г. Отто строит двигатель на доменном газе. В 1878 г., использовав принцип предварительного сжатия, Отто совместно с Евгением Лангеном смог создать двигатель, КПД которого достиг 15–16 %, т. е. сравнялся с паровыми машинами, достигшими к тому времени уже достаточной степени совершенства. Был реализован классический цикл работы четырехтактного двигателя: рабочий процесс в цилиндре совершается за четыре хода поршня (такта) — впуск, сжатие, воспламенение и расширение (рабочий ход), выпуск. Первый четырехтактный одноцилиндровый двигатель простого действия показан на Всемирной выставке в Париже 1878 г. Оказалось, правда, что еще в 1872–1873 гг. свой вариант четырехтактного газового двигателя независимо изготовил германский часовщик Христиан Рейтман, причем, в отличие от Отто, он использовал не золотниковый, а более перспективный клапанный механизм газораспределения. Но Рейтман не смог продвинуть свою конструкцию на рынок.

В 1867 г. там же, в Германии, Эрнст Вернер фон Сименс создает генератор постоянного тока с самовозбуждением, нашедший применение в системах воспламенения двигателей внутреннего сгорания и более известный автомобилистам как «динамо».

Мощность газовых двигателей внутреннего сгорания росла, но они представляли собой в основном тихоходные стационарные промышленные двигатели. Решающим шагом стал переход на жидкое топливо.

Еще в 1847 г. Дрэк в США получил патент на двигатель, работающий на керосине.

Наконец в 1883 г. бывший управляющий фабрикой Отто в Дейтце инженер Юлиус Готлиб Даймлер вместе с Вильгельмом Майбахом строит скоростной бензиновый четырехтактный двигатель с зажиганием от калильной трубки.

Карл Бенц в 1878 г. разработал легкий двухтактный двигатель внутреннего сгорания. В 1881 г. шотландский инженер Д. Клерк патентует свой двухтактный двигатель (правда, серийно двухтактные двигатели с продувкой начали строить только в 1914 г.).

В 1885 г. 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 и Сын».



Патент Г. Даймлера 1886 г. на двигатель внутреннего сгорания, работающий «на газе или бензине».

В 1886 г. машина с двигателем мощностью 1,2 л.с. испытывается в селении Каннштадт. В январе 1886 г. Бенц патентует и в том же году строит и испытывает в Мангейме трехколесный автомобиль с четырехтактным бензиновым двигателем мощностью 0,75 л.с. В том же году Бенц создает автомобильное магнето, на основе которого Роберт Бош разрабатывает систему искрового зажигания топливной смеси. Однако до начала XX в. еще во многих двигателях используют зажигание от калильной трубки, работавшее пока более надежно, чем электрическое, — только с созданием в 1902 г. Бошем и Хональдом свечи зажигания с высоковольтным магнето электрическое воспламенение становится основным. Бенц первым начинает коммерческое производство автомобилей.

Русский инженер Б.Г. Луцкой в 1885 г. представляет четырехтактный двигатель с вертикальным расположением цилиндра и нижним расположением коленчатого вала. В 1887 г. свой двигатель с электровоспламенением рабочей смеси предлагает русскому военному ведомству изобретатель Ягодзинский, правда — для летательных аппаратов.

Переход к многоцилиндровым двигателям внутреннего сгорания позволял увеличить не только их мощность, но и частоту вращения коленчатого вала, обеспечив в то же время равномерность его вращения.

В 1889 г. Г. Даймлер представляет свой новый V-образный двухцилиндровый двигатель мощностью 1,5 л.с., предназначенный для установки на коммерческие автомобили. Даймлер доводит частоту вращения вала двигателя до 450–900 оборотов в минуту — в 4–5 раз больше, чем у газовых двигателей, вдвое по сравнению с последними увеличивает мощность на 1 л рабочего объема цилиндров. Соответственно двигатель становится легче. Двигатель получает закрытый картер (кожух), заполненный маслом для смазки механизмов и защищающий подвижные части от пыли и грязи. Постепенно формируется тип двигателя внутреннего сгорания для автомобилей и тракторов.

В 1892 г. В. Майбах разрабатывает новый рядный 2-цилиндровый 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 Даймлера, изготовила во Франции компания «Панар-Левассор» и с 1892 г. выставила свои автомобили на рынок.

Широкое применение тепловых двигателей 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 Джеймс 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 B.C. Синицыным стационарного двигателя на тяжелом топливе.

В 1890 г. англичанин Герберт Акройд-Стюарт патентует двигатель со специальной камерой сгорания в головке цилиндра и воспламенением паяльной лампой, а с 1892 г. фирма «Горнсби энд Санз» приступила к производству «калоризаторных» двигателей Горнсби-Акройда на тяжелом топливе.

В 1893 г. Рудольф Кристиан Карл Дизель в Германии разработал модель двигателя, реализующего новый термодинамический цикл, но только в 1896 г. Дизель построил работоспособный двигатель с воспламенением топливной смеси от сжатия. КПД его двигателя превысил 30 %.

В 1894 г. заводом братьев Бромлей в России построен нефтяной двигатель с воспламенением от сжатия. В 1899 г. на заводе Нобеля в Санкт-Петербурге по лицензии Дизеля построили стационарный двигатель высокого сжатия с самовоспламенением, работающий на нефти, — для нефтяного дела Нобелей в России такой двигатель был весьма выгоден. В 1900–1902 гг. на Путиловском заводе построили бескомпрессорный нефтяной двигатель Г.В. Тринклера с циклом смешанного типа. В 1903 г. Я.В. Мамин получил патент на бескомпрессорный двигатель, работающий на сырой нефти, с компактным керосиновым «запальником». Но к этому времени завод Л. Нобеля уже выпускал двигатели Дизеля. В самой Германии к началу XX в. двигатели Дизеля выпускали 8 заводов, в Великобритании — два. Затем серийные двигатели Дизеля перевели с керосина на тяжелое топливо, так что Дизелю обязана техника распространением двигателей на тяжелом топливе, которые позже пришли в бронетанковую технику.

В 1911 г. швейцарец Альфред Бюхи патентует в США принцип турбонаддува (увеличения мощности двигателя за счет принудительной подачи воздуха в рабочий цилиндр с помощью компрессора, вращаемого через турбину отработанными газами двигателя).

Развитие двигателей внутреннего сгорания требовало научно-исследовательских работ. Так, в 1906 г. профессор Московского Императорского высшего технического училища В.И. Гриневецкий разработал метод теплового расчета двигателей, впоследствии выдающийся вклад в эту теорию внесли профессора Н.Р. Бриллинг и Е.К. Мазинг.

К моменту появления «самодвижущихся экипажей» уже были известны и даже отработаны многочисленные варианты силовой передачи (трансмиссии), нашедшие впоследствии применение в автомобилях, тракторах, танках. Скажем, еще в 1545 г. Дж. Кардано предложил всесторонне подвижный крестообразный шарнир, поныне известный как «кардан». Издревле были известны цепная, ременная, шестеренчатая передачи. Промышленная революция XIX в. потребовала новых схем и элементов силовых передач для привода станков в цехах и различных механизмов. В 1834 г. американский инженер Робертс изобрел дифференциал, в 1843-м англичанин Хилль создал механическую коробку передач. Все это еще предстояло привнести в «самодвижущиеся экипажи». Первые автомобили использовали трансмиссию, заимствованную от фабричных станков — с системой шкивов и ремней. Так, у четырехколесного автомобиля Даймлера вращение на промежуточный вал трансмиссии передавалось при помощи шкивов и перекидываемых ремней, с вала на колеса — через шестеренчатые передачи. Трехколесный автомобиль Бенца имел ременную передачу от двигателя на шкив трансмиссии, дифференциал в качестве механизма поворота и цепные передачи на ведущие колеса. Но с ростом мощности двигателей ремни уже не выдерживали нагрузок. В 1890-е годы французская «Панар-Левассор» применила на своих автомобилях коническое сцепление, коробку передач в виде шестеренчатого редуктора и цепную передачу вращения на колеса. К 1894 г. «Панар-Левассор» построила, по сути, первый автомобиль классической компоновки (переднее расположение двигателя, за двигателем установлены сцепление, шестеренчатая коробка передач, дифференциал, цепная передача на задние ведущие колеса, знаменитый «Мерседес» появится только в 1901 г.). В 1897 г. автомобиль «Панар-Левассор» участвовал в маневрах французской армии, в связи с чем и считается первым «военным» автомобилем, хотя справедливости ради нужно отметить, что первой автомобили, созданные специально по требованиям военного ведомства, начала выпускать фирма «Рено» (об этом нам еще предстоит вспомнить далее).

И в этот же период в Европе и США возникают предприятия по серийному производству автомобилей, положившие начало известным фирмам — «Даймлер» в 1890 г., «Пежо» в 1896 г., «Рено» в 1899 г., «Фиат» в 1899 г. и др. Франция, надо отметить, одно время опережала другие страны по объемам производства автомобилей, но к началу Первой мировой войны ее опередили США.

Первой «войной моторов» стала Первая мировая война, но двигатель внутреннего сгорания обратил на себя внимание военных задолго до Первой мировой — им планировали заменить обозных и артиллерийских лошадей. Уже с 1890-х годов военные начинают формулировать соответствующие требования к автомобилям. В те же годы на транспорте, в сельском хозяйстве, на дорожных работах начинают использовать тракторы с двигателями внутреннего сгорания.

Параллельно с тепловыми двигателями развиваются и электрические, которых нам тоже придется коснуться в дальнейшем. В 1834 г. в России профессор Б.С. Якоби демонстрирует опытный электрический двигатель с вращающимся якорем. Вскоре начинаются опыты с использованием электродвигателя на транспорте. И если различные «электромобили» остаются опытными, то на железнодорожном транспорте электрическая тяга находит себе широкое применение. Уже в 1838 г. Р. Дэвидсон испытывает электрическую железнодорожную тележку на дороге Глазго — Эдинбург. В 1879 г. свой электровоз демонстрирует Вернер фон Сименс, в 1883-м — американский изобретатель Лео Дафт. К 1900 г. электрические локомотивы и вагоны с тяговыми двигателями работают на железных дорогах ряда стран. В 1881 г. в Германии появляется первый электрический трамвай. На многих предприятиях устанавливают станки с электроприводом и собственные электростанции с тепловым двигателем, приводящим во вращение электрогенератор. Соответственно появляются и первые варианты электрической трансмиссии для транспортных машин с тепловыми двигателями. Так, в 1908–1909 гг. Фердинанд Порше в Австро-Венгрии разрабатывает конструкцию активного автопоезда с бензоэлектрической силовой установкой — бензиновый двигатель приводил во вращение электрогенератор, напряжение от которого подавалось на электродвигатели колес тягача и прицепов. Такие автопоезда («A-Цуг» и «Б-Цуг») фирма «Аустро-Даймлер» поставляла австро-венгерской армии.

Оглавление книги


Генерация: 0.233. Запросов К БД/Cache: 3 / 1