История превращения самодвижущейся повозки в современный автомобиль

1.2.1 Первые повозки

Испокон веков человек стремился облегчить себе жизнь, переложив свою работу на других. Так появился рабовладельческий строй… но мы не об этом витке развития цивилизации. Человек хотел передвинуть что-то очень тяжелое, переместить груз, используя при этом не сто человек, а одного, снабженного каким-нибудь механизмом, который помог бы справиться с задачей. Когда человеческой силы не хватало, как правило, использовали живность, к примеру лошадей. Лошади оказались весьма выгодным движителем – для восстановления их сил требовалось немного времени, вода и сено, а запаса хода хватало на несколько верст. Позже, осознавая, что верхом ехать довольно утомительно, придумали повозки. И все бы хорошо, да только человеку постоянно чего-то не хватает. Ему мало расстояния, которое может преодолеть лошадь, мало скорости, с которой он может двигаться, и мало комфорта. Ибо даже на первый взгляд неплохо защищенные экипажи для царей напоминали о своей негерметичности хрустом песка на зубах. Да, и еще один момент – война… Ввиду того, что на войне лошадь могут убить, встал вопрос о ее замене неодушевленным предметом.

1.2.2 Самодвижущаяся повозка

Так, в середине-конце семнадцатого века появилась самодвижущаяся повозка на паровой тяге (примерная схема изображена на рисунке 1.1). Изобретателем сего дива инженерии стал военный инженер Николя Кюньо, французский подданный.

Рисунок 1.1 Самодвижущаяся повозка изобретателя Кюньо.

Повозка двигалась медленно (скорость не превышала 4 км/ч) и требовала частых остановок для поддержания на нужном уровне воды в котле и нормальной интенсивности горения. Лошади не было, но воевать с такой техникой было опасно. Позже попытки создания чего-либо подобного предпринимались, но уже не с таким энтузиазмом – государству нужно воевать здесь и сейчас, а тратить время на разработку революционных проектов было нецелесообразно. Однако поиски идеальной силовой установки ни на минуту не прекращались.

1.2.3 Двигатель, работающий на светильном газе

Так, в 1801 году француз мсье Лебон взял патент на конструкцию двигателя, работающего на светильном газе. Все же достичь более или менее значительных успехов ему не удалось. Время шло, и еще несколько изобретателей с различной пропиской делали попытки создать работоспособный двигатель на светильном газе, однако безуспешно. И только в 1859 – 1860 годах некий Этьен Ленуар (опять же француз), догадался воспламенять светильный газ непосредственно внутри цилиндра двигателя. Фактически, данный гражданин вплотную приблизился к идее двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Однако, запустив агрегат, вскоре он был разочарован, так как оный заклинило из-за перегрева поршней.

Рисунок 1.2 Пример использования в автомобильной сфере приемов
проектирования с учетом аэродинамических особенностей кузова.

1.2.4 История изобретения четырехтактного двигателя

Тогда находчивый француз додумался сделать примитивную систему охлаждения – двигатель снова запустился и… снова ненадолго. Точку, но не последнюю, в своих экспериментах Ленуар поставил после внедрения системы смазки. Но работа данного агрегата была больше похожа на работу парового двигателя, что сводило на нет все его перспективы. Очень низкий коэффициент полезного действия (КПД) и, как результат, всего 2 л. с. с 18 л объема.

Через неполных 20 лет (в 1876 году) немецкий инженер и изобретатель-самоучка — Николаус Август Отто — изобрел и запатентовал четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Его особенностью был такт сжатия, что позволило значительно увеличить мощность двигателя, снимаемую с единицы объема. Но двигатель это еще не весь автомобиль. Чтобы он каким-либо образом вписался в конструкцию транспортного средства, возникла необходимость в более удобном, транспортабельном топливе.

Появление бензина решило эту проблему. И первые самодвижущиеся повозки, работающие на бензине, не заставили себя долго ждать. Одним из пионеров в этом направлении стал великий Готлиб Даймлер, который в 1885 году представил прадедушку мотоцикла – двухколесный самодвижущийся аппарат с двигателем внутреннего сгорания, мотоцикла, но не автомобиля.

Рисунок 1.3 Двухколесная повозка (мотоцикл) Готлиба Даймлера.

Последний, к слову, был запатентован в 1886 году, независимо друг от друга Даймлером и Карлом Бенцом.

Рисунок 1.4 Самодвижущаяся повозка Готлиба Даймлера.

Споры по поводу того, кого же все-таки считать отцом автомобиля, длились не один год. После долгих тяжб первенство отдали Бенцу. Ибо свою самодвижущуюся повозку он создал от начала и до конца собственноручно.

Рисунок 1.5 Самодвижущаяся повозка Карла Бенца.

Но на этом никто не собирался останавливаться. Людей начали привлекать пусть и очень шумные, дымящие и воняющие маслом повозки. Многие не видели смысла в покупке недешевой игрушки. Однако это не препятствовало развитию. Даже больше — в конце XIX — начале XX века появились первые электромобили, которые опередили свое время почти на сотню лет. Но, увы, тогда еще не было технологий по созданию достаточно емких аккумуляторных батарей, что делало невозможным передвижение даже на небольшие расстояния.

1.2.5 Первые автогонки

Вовремя рассмотрев перспективы ДВС, начали расти, как грибы после осеннего дождя, предприятия по выпуску автомобилей. Но данные транспортные средства все еще производились вручную и по итогу стоили очень дорого, из-за чего были непопулярны. Рекламной площадкой выступил, как это часто бывает, спорт. Для популяризации автомобилей 22 июля 1894 года во Франции состоялись первые в мире автогонки.

Целью было хотя бы доехать до финиша без поломок. Преодолеть необходимо было 126 км, в общем-то, цифра смешная, но не для того времени. Победителями стали «Пежо» и «Панар» с двигателями внутреннего сгорания фирмы Даймлер.

1.2.6 Конвейерная сборка

После того, как автомобили начали продаваться, позволить их себе могли лишь избранные, ибо, как было сказано выше, дорого. Как результат, низкие продажи, многие молодые фирмы не выдерживали конкуренции с более именитыми и рассыпались.

Исправить данную ситуацию задумал великий инженер, конструктор и гениальный бизнесмен — Генри Форд, запустивший в 1913 году конвейерную сборку модели Ford-T (Tin Lizzie - англ. «Жестянка Лиззи»), которая была изобретена им в 1908 году. Таким образом, Форду удалось максимально снизить цену на автомобиль средних размеров. Дополнить сказанное можно лишь цифрами: в период до 1917 года было продано 785 432 автомобиля, что привело к снижению цены на модель «Т» до 350 долларов.

1.2.7 Промышленный всплеск

И снова двигателем для развития автопромышленности стала война, точнее — военные, которые начали думать над тем, где и как можно применять транспортные средства. Так начали появляться многоосные грузовые автомобили. Совершенствовались двигатели, коробки передач и другие агрегаты, росла надежность транспортных средств.

Многое в автомобилестроение пришло и приходит по сей день из авиации. Именно в «крылатой» отрасли начали впервые ставить всяческие нагнетатели воздуха, применять аэродинамические расчеты. Именно после второй мировой войны произошел промышленный всплеск: начали появляться гениальные и по своей сути революционные разработки. Правда, многое из того, что появилось, так и осталось в виде разработок, до лучших времен, так как технологически их выполнить было невозможно. Из авиационной индустрии перекочевали в автопром некоторые приемы конструирования. Так, фирма Saab первой в мире начала использовать аэродинамическую трубу для оптимизации формы кузова для своих моделей.

Далее последовало появление антикрыльев в автоспорте благодаря великому Колину Чепмэну. Первые приводные компрессоры, турбокомпрессоры, центробежные компрессоры — все это и многое другое пустило корни и осталось поныне в автомобильном производстве.

Время шло, технологии производства совершенствовались, что давало свои плоды. Так, в 1954 году на автомобильной выставке появился легендарный Mercedes-Benz SL «Крыло чайки» — легкий кузов, двигатель с непосредственным впрыском топлива в цилиндр (правда, механическим) и завораживающими дверьми, которые открывались вверх (отсюда и название).

Рисунок 1.6 Mercedes-Benz 300 SL Gullwing 1954 года выпуска.

Или хотя бы взять для примера BMW 507, увидевший свет в 1956 году: полностью алюминиевый двигатель — диво для того времени, и кузов, выполненный также из легкого металла. Да, автомобиль получился очень дорогим, да, было выпущено только 252 экземпляра, но он опередил свое время и стал предтечей внедрения новейших технологий. Ведь серийно выпускать автомобиль с полностью алюминиевым кузовом начала фирма «Ауди» лишь в 1994 году, представив миру новую модель — А8.

Рисунок 1.7 BMW 507 1956 года выпуска.

1.2.8 Внедрение средств безопасности

После войны, когда рост автопроизводства начал набирать небывалых темпов, количество автомобилей стало возрастать по экспоненте. Машины становились комфортнее, тяжелее, мощнее. Это привело к весьма плачевным последствиям, так как с ростом скоростей увеличилось количество аварий, появилась статистика смертности на дорогах, которая кричала и молила о внедрении каких-либо средств безопасности.

Но фирмы-производители отказывались предпринимать какие-либо меры, предполагая, что элементы безопасности нарушат эстетику автомобиля. С горем пополам, но все же на автомобили начали устанавливать ремни безопасности. Первый ремень безопасности представлял собой обычную тканевую ленту, которая опоясывала человека. Однако такая схема не решала всех проблем, так как при столкновении человек мог проскользнуть под ремнем, приложиться грудью о руль и получить не совместимые с жизнью травмы. Решение пришло в голову конструктору Нильсу Болине, и в 1959 году на модели Volvo PV544 был представлен трехточечный ремень безопасности, который дошел до наших дней в неизменном виде.

Стоит также упомянуть и отца пассивной безопасности — конструктора Белу Барени. Умнейший человек, благодаря которому в структуре кузовов начали появляться так называемые зоны деформации, благодаря которым сила удара гасилась в несколько раз.

Рисунок 1.8 Пример работы зон деформации кузова.

1.2.9 Первый автомобиль SUV

Переходя от грустного к интересному, стоит вспомнить первый в мире серийный легковой автомобиль с постоянным полным приводом — ВАЗ 2121 «Нива» (начало выпуска пришлось на 1977 год). Да и концепция автомобиля как легкого внедорожника с отличными показателями комфорта, да еще и с приводом на все колеса, стала прорывной. Сейчас данный класс автомобилей принято называть SUV, и он один из самых популярных в мире.

1.2.10 Развитие автопрома

На описание всего, что появилось за последние полсотни лет, не хватит и целой книги. Но стоит сказать, что в каждый период истории возникали сложности для последующего развития автопрома (то топливный кризис, то экологический), и каждую преграду гений инженерии принимал как вызов, достойно выполняя поставленные, иногда казалось бы неразрешимые, задачи. Именно так появились системы изменения фаз газораспределения, системы электронного впрыска топлива, системы активной и пассивной безопасности, системы изменения высоты открытия клапанов, гибридные силовые установки и многое другое.