Изобретение первого автомобиля

Изобретение первого автомобиля

Самодвижущийся экипаж с автономным двигателем давно занимал умы изобретателей в разных странах. Первоначально пытались использовать ветер или же мускульную энергию размещенных на борту экипажа людей либо животных. Но дальше постройки опытных образцов дело не доходило. В истории науки и техники каждой страны встречаются попытки сделать экипаж, приводимый в движение мускульной энергией. Разумеется не такой, где люди или животные тянули бы его, а такой, где экипаж перемещался бы благодаря передаче на его колеса крутящего момента, создаваемого усилиями находящихся на борту экипажа или коляски людей. Если пользоваться современным термином, то подобную транспортную машину можно назвать веломобилем. В России известны две их конструкции: «самобеглая коляска» Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1687—1758) и самокатка Ивана Петровича Кулибина (1735—1818). Шамшуренков построил «самобеглую коляску» в Петербурге за пять с половиной месяцев, и к концу октября 1752 года она была готова. Приемочная комиссия, назначенная Сенатом, ее испытала в действии и приняла, что закреплено соответствующим протоколом от 2 ноября 1752 года. Но подробного описания этого экипажа не сохранилось.

Самокатка Кулибина, построенная им также в Петербурге в 1791 году, была трехколесной. Для приведения ее в движение использовался слуга на запятках коляски. Он, вставив ноги в «туфли» — род педалей, которые охватывали ступни, через преобразующий механизм вращал колеса. Она имела рулевое колесо, напоминающее корабельный штурвал, которое через тяги воздействовало на переднее управляемое колесо, смонтированное в поворотном круге. Ведущими служили два задних колеса большого диаметра, причем для передачи на них крутящего момента была сделана своеобразная трехступенчатая коробка передач. В трансмиссию самокатки входил горизонтальный маховик, который сглаживал силовые импульсы от попеременного действия ног на педали. Храповой механизм между педалями и маховиком позволял педалям совершать холостой ход. Поворотный круг направляющего колеса и задние ведущие колеса опирались на подшипники качения, предложенные Кулибиным. С двумя пассажирами и слугой самокатка весила около 500 кг и развивала скорость до 10 км/ч.

Хотя предложенная Кулибиным конструкция не может считаться в полном смысле этого термина автомобилем, она все же представляет значительный технический шаг вперед от конного экипажа к автомобилю. Кулибин довольно быстро убедился, что самокатке нужен автономный двигатель. Последнее достижение теплотехники — паровой двигатель не был пригодным для установки его в легкой коляске, а пароход и паровоз еще не стали при жизни Кулибина практичным транспортным средством, хотя русский изобретатель уже был наслышан о паровых машинах. Понимая, что без компактного автономного двигателя самокатка останется лишь механическим курьезом, Иван Петрович направил свою энергию на создание «вечного двигателя». Его энтузиазм был подогрет статьей, прочитанной в журнале «Русский инвалид» от 22 сентября 1817 года, где говорилось, что в немецком городе Майнце некий механик Петере сумел создать такой двигатель и пытался применить его для движения кареты.

Затратив немало энергии на работу в тупиковом направлении, Кулибин умер, так и не построив задуманной им четырехколесной самокатки. Для последователей Кулибина естественным было обратиться к энергии пара, тем более что в 1834 году замечательными отечественными механиками Ефимом Алексеевичем Черепановым (1774—1842) и Мироном Ефимовичем Черепановым (1803—1849) на Урале был построен первый в России паровоз. В этой связи в литературе нередко упоминалась постройка Аммосом Алексеевичем Черепановым (1816—1857) «парового слона», якобы перевозившего грузы с Верхне-Салдинекого завода на Урале на Нижне-Салдинский. Но этот факт, к сожалению, не подтверждается ни одним документом. Проектов создания паровых самоходов в России зарегистрировано немало. Среди ранних проектов паровых самоходов представляет интерес «быстрокат» Казимира Янкевича, идею которого он выдвинул в сентябре 1830 г. Это был тягач, рассчитанный на буксировку прицепов со скоростью 30 км/ч. Позже появились другие проекты. Реальные же конструкции вышли из ворот Мальцовского завода в г. Людинове, который выпускал паровозы и локомобили, лишь 44 года спустя.

Колесный тягач английской фирмы «Эвелинг-Портер» с паровой машиной мощностью 6 л.с., весивший 7 т, работал в 1873 году на шоссе между тогдашними селами Людиново и Сукремль. Он принадлежал Мальцовскому заводу. Его специалисты, изучив достоинства и недостатки этого «безрельсового паровоза», в 1874 году построили свой паровой тягач, по конструкции аналогичный английскому, но более мощный (10 л.с.) и приспособленный для топки не углем, а дровами. Машина получилась тяжелей прототипа — 8,1 т. Завод построил семь таких паровых тягачей, из которых два были проданы помещикам для хозяйственных нужд, два возили руду по шоссе из Букани в Людиново, имея на буксире десять платформ с 16 т груза. Порожний поезд развивал скорость 8 км/ч, груженый — 6 км/ч. Во время русско-турецкой войны (1877— 1878) наша армия применяла для транспортировки военных грузов 12 шоссейных паровозов с повозками. Наряду с шестью машинами «Эвелинг-Портер» и четырьмя «Клейтон» несли службу и два производства Мальцовского завода. По заключению военных, «они не дали удовлетворительных результатов, но показали, что при известных условиях могут оказать значительную услугу в войне».

Паровые тракторы Мальцовского завода были построены по установившейся для тога времени схеме, уже отработанной рядом английских заводов («Эвелинг-Портер», «Фаулер», «Скотт» и др.). По ней выполнялись самоходные локомобили и паровые тягачи немецкого и французского производства, и в этой связи естествен интерес, проявленный к ней специалистами из Людинова. Конструкция большинства тягачей такого типа — четырехколесное шасси с установленным в его передней части горизонтальным жаротрубным паровым котлом, на спинке которого размещалась двухцилиндровая паровая машина. Она работала с низким (около 10 атм) давлением пара без его конденсации. Через систему шестерен крутящий момент передавался к задним ведущим колесам. Они имели широкие стальные обода большого диаметра. Передние управляемые колеса по диаметру были меньше их, поворачивались посредством связанных с рулевым механизмом цепей вместе с осью: от их размеров зависел объем пространства под рамой, нужный для поворота оси с колесами. После Мальцовского завода дальнейшие эксперименты с паровыми автомобилями в России вел в 1901 году московский велосипедный завод «Дукс»; на построенном там легковом паровом автомобиле удалось совершить не только поездку в Крым, но и восхождение на Ай-Петри.

Последней же попыткой в этом направлении стала постройка Коломенским машиностроительным заводом перед самым началом первой мировой войны нескольких дорожных локомотивов со 110-сильными паровыми машинами системы Штумпфа. Они применялись при строительстве восточной части Амурской железной дороги. Использование же электрической энергии для самоходных экипажей в России началось на рубеже 19 и 20 веков. Живший во Франции русский изобретатель-электротехник Павел Николаевич Яблочков (1847—1894) занимался разработкой электродвигателя для экипажа и на одну из выдвинутых им идей электромобиля даже получил авторский документ-привилегию. Многие инженеры, конструировавшие в те годы электромобили, в своих исканиях шли на ощупь, путем экспериментов. Известный теоретик в области электротехники Владимир Николаевич Чиколев (1845—1898) разработал в 1879 году теорию регулирования скорости движения электрических экипажей с помощью контроллеров и создал конструкцию для пуска электродвигателей. Но наибольших успехов добился Ипполит Владимирович Романов.

Изобретение первого автомобиляПетербургским изобретателем были спроектированы четыре модели электромобилей: двухместная, четырехместная, а также 17-местный и 24-местный омнибусы. Двухместный кэб и 17-местный омнибус построены по его проекту в 1899 году. Малая модель следовала по конструкции наметившейся тогда оригинальной компоновочной схеме: передние колеса большого диаметра — ведущие, передача цепями от двух не связанных один с другим электродвигателей, под полом экипажа — силовая установка. Для управления машиной служили поворотные задние колеса меньшим диаметром, чем передние. Передние колеса подвешивались к стальной трубчатой раме на четырех винтовых пружинах, задние — на поперечной полуэллиптической рессоре. Все колеса — тележного типа, деревянные, со сплошными резиновыми шинами и бронзовыми втулками. В кэбе позади двухместного салона помещался объемистый отсек для батарей, над которым — пост управления с сиденьем для водителя. Сбоку ящика с аккумуляторами находились две ступеньки, по которым водитель поднимался к посту управления.

Для замедления и остановки экипажа служили электрический рекуперационный и механический тормоза. Регулирование скорости движения в диапазоне от 1,5 до 35 км/ч осуществлялось девятиступенчатым контроллером. Большое значение Романов придавал снижению массы электромобиля. Искушенный специалист по электротехнике, он прекрасно понимал техническую трудность создания легких аккумуляторов. Тем не менее именно в этом направлении он усиленно работал. Аккумуляторы конструкции Романова имели более тонкие пластины, чем большинство тогдашних батарей, и располагались не вертикально, а горизонтально. Масса решеток, составлявших основу этих пластин, равнялась 30% от общей массы, в то время как у аккумуляторов других конструкций этот показатель достигал 66%. Электродвигатель собственной конструкции, легкий и быстроходный, развивал мощность 4,4 кВт, эквивалентную 6 л.с., при 1800 об/мин. И наконец, легкая рама из труб, рациональная конструкция ходовой части и кузова позволили довести массу двухместного электромобиля до 720 кг, причем из них 350 кг приходилось на аккумуляторы.

Здесь следует отметить, что у одного наиболее совершенного электромобиля тех лет французского «Жанто» масса составляла 1440 кг, в том числе 410 кг приходилось на аккумуляторы. Своей малой массой электромобили Романова обязаны и специальному легкому листовому материалу для панелей кузова. Его получали путем спрессовки холста и древесины, пропитанных органическими клеями. Двухместный электромобиль Романова существовал в двух разновидностях: с полностью закрытым кузовом типа кэб и как коляска с жестким капюшоном над пассажирами, из которого выдвигались дополнительные панели, предохранявшие от непогоды. Передние ведущие колеса, управление водителя позади салона — своего рода «перевернутая» схема традиционного автомобиля тогда была не редкость. Ее можно было встретить, в частности, на американских электромобилях «Илектрик кэрридж» и «Моррис-Сэлом» середины 90-х гг. При этом надо иметь в виду, что на довольно распространенных тогда конных наемных экипажах-кэбах возница тоже сидел позади салона и выше его, благодаря чему имел прекрасную обзорность. И. В. Романов, как У. Моррисон и Ш. Жанто, продолжили в своих электромобилях эту традицию.

Известно, что Романов спроектировал также и четырехместный электромобиль, но его подробное описание не сохранилось. Однако детали устройства электрического омнибуса на пятнадцать сидящих и двух стоящих пассажиров известны. Эту машину, как и двухместный экипаж, изобретатель построил в 1899 году.

Изобретение первого автомобиляИзобретение первого автомобиляИсточником энергии служили 44 аккумуляторные батареи, размещенные в восьми ящиках в задней части кузова. Они обеспечивали без подзарядки пробег 64 км — показатель неплохой и для современных электромобилей. Два двигателя общей мощностью 12 л.с. сообщали омнибусу, снаряженная масса которого составляла около 1600 кг, скорость 11 км/ч и позволяли двигаться также и задним ходом. Подвеска колес у омнибуса была сделана на очень мягких продольных полностью эллиптических рессорах, дополненных винтовыми пружинами, а шины колес — сплошными резиновыми. Колеса вращались на шарикоподшипниках, для управления поворотом служила рулевая рукоятка. В оборудование омнибуса входили боковые сигнальные фонари, электрический прожектор, сигнальный звонок. Такой омнибус подвергся испытаниям в феврале 1901 года в Петербурге, признан представляющим удобство, безопасным для уличного движения и общественного пользования. Городская дума на этом основании разрешила И. В. Романову открыть в Петербурге регулярное движение их на десяти линиях. Романов предполагал организовать акционерное общество для эксплуатации в столице 80 электрических омнибусов.

Но довольно тяжелые финансовые условия, выдвинутые Городской думой, и отсутствие достаточных средств не позволили ему развернуть успешное начинание, хотя у него был готов и проект экипажа на 24 пассажира. Бесшумность и отсутствие отработавших газов уже в те годы для городского транспортного средства имели существенное значение. И поэтому в том же 1901 году на московском велосипедном заводе «Дукс» была изготовлена партия электрическх десятиместных омнибусов для обслуживания гостиниц. По конструкции машина «Дукс» была менее совершенной, чем электромобиль Романова. Там передняя ось поворачивалась целиком на вертлюге, как у конных экипажей, хотя к тому времени на автомобилях и электромобилях уже применялась рулевая трапеция Жанто. Правда, для управления поворотом «Дукса» служило рулевое колесо. Электромобили, как и паровые автомобили, сыграли определенную роль в развитии «безлошадных экипажей» в России. Но все же важнейшим этапом в истории создания отечественной транспортной техники является возникновение автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.

Нередко этот факт связывают с автомобилем Путилова и Хлобова, относя постройку ими такой машины к 1882 году. Однако документально эти сведения не подтверждаются. На основании надежных свидетельств можно утверждать, что первый русский автомобиль был построен в 1896 году петербургскими изобретателями — отставным морским офицером Евгением Александровичем Яковлевым (1857—1898) и инженером Петром Александровичем Фрезе (1844—1918). Яковлев, уволившись в отставку в чине лейтенанта в 1883 году, начал эксперименты с двигателями внутреннего сгорания. Позже, в 1891 году, он основал на Большой Спасской улице в С. Петербурге Первый русский завод керосиновых и газовых двигателей Е. А. Яковлева. Его стационарные двигатели изготовлялись в больших для своего времени количествах (к 1892 году поставил 20 моторов) и экспонировались на всех выставках в Петербурге и Москве. Керосиновый двигатель Яковлева в 1893 году находился в числе экспонатов Всемирной выставки в Чикаго, а на Всероссийской промышленно-художественной выставке 1896 году в Нижнем Новгороде его завод показал пять разных моделей, в том числе с горизонтальным цилиндром мощностью 1 и 6 л.с.

Изобретение первого автомобиляКонструкция этих моторов мощностью от 2 до 25 л.с. представляла несомненный технический интерес, а новые идеи, реализованные Яковлевым, были отмечены Привилегиями № 11 и № 12 за 1892 год. Среди особенностей этих двигателей — электрическое зажигание рабочей смеси, смазка под давлением, съемная головка цилиндров. Что касается Фрезе, то он возглавлял известную в Петербурге фабрику конных экипажей, основанную К. Неллисом в 1827 году. Она размещалась в доме № 10 по Эртелеву переулку и была известна высоким совершенством колясок, карет, дрожек (до сих пор в С. Петербурге сохранена карета, изготовленная в 1866 году фабрикой «К. Неллис» для жены русского царя Александра III). Фрезе, склонный к изобретательству, разработал немало усовершенствований в конных экипажах. Например, среди предложенных им оригинальных технических решений — «новая система увески экипажей на лежачих рессорах», защищенная Привилегией № 10408 от 28 декабря 1883.

Экипажи Фрезе, как и двигатели Яковлева, демонстрировались в 1893 году в Чикаго, где был представлен и один из первых в мире автомобилей серийного производства — немецкий «Бенц» в августе 1895 года. Элиаш Зеленый выписал из Германии «Бенц-Вело» N9 178. Так что знакомство с новинкой состоялось на стенде чикагской выставки, если не считать отрывочных сведений из технических журналов. Решение совместными усилиями построить автомобиль родилось быстро. Однако осуществить его удалось только через три года. Яковлев изготовил двигатель и трансмиссию, Фрезе — ходовую часть и кузов. Четырехтактный двигатель с одним горизонтальным цилиндром находился в задней части кузова. Для охлаждения цилиндра служила вода, а теплообменниками — две латунные емкости, размещенные вдоль бортов в задней части машины. Рабочую смесь воспламеняла электрическая искра. Карбюратор был простейшим, так называемого испарительного типа (в отличие от современных карбюраторов распылительного типа). Его цилиндрический корпус возвышался в заднем левом углу кузова.

Двигатель, построенный Яковлевым, развивал мощность около 1,5—2 л.с. Если соотнести его показатели с параметрами тоже одноцилиндрового двигателя «Бенц-Вело» (1,5 л.с. при 400 об/мин и рабочем объеме около 700 см3), то можно считать, что при равном уровне форсирования он имел рабочий объем около 1000 см3. К сожалению, дошедшие до нас сведения о двигателе весьма скудны. Это обстоятельство дало основание предполагать (историки В. И. Дубовской, В. Н. Беляев), что на автомобиле просто стоял двигатель «Бенц-Вело». Яковлев мог приобрести его в торговом доме Карла Шпана, открывшемся в Петербурге в 1894 году. Но какой смысл в этом шаге владельцу завода, который сам не только делал двигатели, но и внедрял на них свои оригинальные новшества? В таком поступке нет логики, тем более, что на нижегородскую выставку, куда готовили свое детище Яковлев и Фрезе, допускались только изделия отечественной промышленности.

Другое дело, что скорее всего компоновка двигателя с трансмиссией была навеяна Яковлеву бенцевской конструкцией, но весь силовой агрегат Яковлев выполнил сам, причем отказался от ремней сыромятной кожи в трансмиссии, заменив их ремнями из прорезиненной ткани. Трансмиссия состояла из ремней со шкивами, посредством которых можно было получить две передачи вперед и холостой ход, ременная трансмиссия выполняла также функции сцепления. Передачи включали рычажками, помещенными на стойках слева и справа от рулевой колонки. Задний ход отсутствовал. Под сиденьем водителя и пассажира располагался поперечный ведущий вал трансмиссии с дифференциалом. Насаженные на его концы звездочки через цепи передавали вращение ведомым звездочкам, соединенным со спицами задних ведущих колес шестью стремянками каждая. Судя по соотношению диаметров цепных звездочек, видимых на сохранившихся фотоснимках русского автомобиля, передаточное число главной передачи составляло около 5,45. Машина имела два тормоза.

Ручной тормоз (от рычага, расположенного у левого борта кузова) действовал на шины задних колес, прижимая к ним крохотные колодки. Ножной действовал на ведущий вал трансмиссии. Ходовая часть конструкции сохранила много общего с конными экипажами: деревянные колеса (задние по диаметру в 1,2 раза больше передних) со спицами, сплошные резиновые (непневматические) шины шириной 60 мм, ступицы колес — на втулках скольжения, то есть без шарикоподшипников, не пол у эллиптические, как мы привыкли видеть, а полностью эллиптические продольные рессоры. Переднюю и заднюю оси связывал подрамник, образуя своего рода шасси, на которое через рессоры опирался пассажирский кузов с силовой установкой. Очень оригинально было сделано рулевое управление. Если Карл Бенц применил запатентованное им в 1893 году устройство, где между осью и поперечиной кузова находилось поворотное упругое звено из двух маленьких рессор, то на автомобиле Яковлева и Фрезе передние колеса поворачивались вместе с рессорами относительно шкворней передней оси и втулок в расположенной над ней передней поперечине кузова. Для поворота служил установленный вертикально перед сиденьем рулевой рычаг на колонке.

В оборудование машины входили складной кожаный верх, гудок с резиновой грушей, фонари со свечами. Как следовало из рекламных объявлений, автомобиль Е. Яковлева и П. Фрезе имел массу около 300 кг, мог развивать скорость около 20 верст в час (21,3 км/ч) и располагал запасом топлива на десять часов езды. Что касается общности компоновки отечественной и немецкой машин, то многие автомобили тех лет — французский «Деляе», английский «Инглиш Микеник», немецкий «Лутцманн», австрийский «Нессельсдорфер», шведский «Скания-Вабис» были похожи на модель «Бенц-Вело». Заслуживает внимания вопрос о марке первого русского автомобиля. Судя по публиковавшейся в те годы рекламе, например в петербургской газете «Новое время» (с 27 мая 1896 года по 17 апреля 1900 года по старому стилю), машина однозначно была представлена как изделие завода Е. А. Яковлева. В то же время «Журнал новейших открытий и изобретений» (1896. № 24. с. 2—3) сообщал, что «за это дело взялась известная фирма в Петербурге «Фрезе и К» (бывш. Неллис), оканчивающая постройку двухместного экипажа с бензиновым двигателем, предназначающегося для отправки на нижегородскую выставку.

Фирма «Фрезе и К» построила только экипаж, двигатель же построен С. Петербургским заводом газовых и керосиновых двигателей Е. А. Яковлева. На основании этой цитаты следует предположить, что Фрезе принадлежит приоритет в создании машины. Однако спор помогло разрешить изучение фирменной латунной таблички на спинке сиденья. Она видна на хранящемся в Нижегородском областном архиве единственном негативе со снимком первого русского автомобиля. На табличке просматривается следующая надпись: «Экипажи. фабр. Фрезе и К машин но  строит. заводь Е. А. Яковлева. С. Петербургъ». Она разрешает все споры и дает право считать эту машину изделием Яковлева и Фрезе. Первый русский автомобиль с двигателем внутреннего сгорания прошел испытание в мае 1896 года, в июне отделка машины была закончена, 1 июля она экспонировалась на Всероссийской промышленно-художественной выставке в Нижнем Новгороде и совершала демонстрационные поездки. Автомобиль не вызвал интереса у официальных кругов царской России. Более того, все энциклопедии тоже обошли вниманием конструкцию Яковлева и Фрезе, даже не упомянув ее в статьях «Автомобиль».

Только в советское время историки-исследователи В. Н. Беляев, В. И. Дубовской, Н. Я. Лирман, Н. А. Яковлев отыскали и обнародовали материалы по первому русскому автомобилю. Был ли построен один экземпляр или партия машин? В рекламном объявлении «Нового времени» середины 1897 года завод Е. А. Яковлева предлагал самодвижущиеся экипажи с быстрым исполнением заказов и умеренными ценами. К сожалению, в 1898 году Яковлев умер, а его компаньоны не проявили интереса к дальнейшему развитию автомобильного производства. Тем не менее к 1900 году русские изобретатели не раз заявляли о себе как о специалистах, способных создать самодвижущийся экипаж не только с паровым или электрическим двигателем, но и с двигателем внутреннего сгорания. Конструкция Яковлева и Фрезе открыла новую эпоху в отечественном транспортном машиностроении, и с 1896 года мы вправе вести отсчет истории автомобилестроения России.

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Комментарии закрыты.