2. ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ АВТОМОБИЛЯ

Исторически возникновение самостоятельных видов транспорта возможно происходило следующим образом: первоначально человек сам перемещался пешком и переносил жизненно необходимые грузы, обеспечивающие его существование. Позднее, с ростом потребностей, для целей перемещения стали использоваться рабы. Тогда путями перемещения были тропы, некоторые из них со временем становились дорогами, сначала примитивными, в дальнейшем развиваясь и совершенствуясь. Также постоянно предпринимались попытки повышения скорости передвижения с помощью технических средств, в том числе сухопутных [23].

Исходя из способа перемещения сухопутные средства передвижения можно разделить на 4 основных и 2 переходных класса. К основным классам относятся: ступательные, скользящие (волочимые), колесные (катящиеся), носилковые и вьючно-верховые (переносимые-

шипы, ходули и др., к ступательно-скользящим – коньки и лыжи [9].

10

носилки (паланкины и портшезы) широко применялись для перевозки именно пассажиров, в том числе в торжественных случаях [33].

Вьючно-верховой транспорт получил повсеместное распространение [9].

территориях современной Германии, Польши и в южнорусских степях. К более ранним, чем «месопотамские» (около 3500 лет до н.э.) относятся также модели колёс, обнаруженные археологами А. Д. Резепкиным на Северном Кавказе и А. В. Кондрашовым на Кубани. Всё больше материальных доказательств свидетельствуют в пользу того, что «самое первое» колесо появилось все же на Западе [23].

С появлением колеса появился гужевой транспорт.

Первые колесные повозки представляли собой одноосные арбы, за-

11

В XVII столетии впервые появились и наемные кареты (в 1652 г. в Лондоне их было около 200, а к 1718 г. – более 800). Во Франции такие кареты стали называться фиакрами. В том же веке появился и транспорт общего пользования – многоместные кареты, получившие название ди-

В 1662 г. в Париже было организовано движение городского общественного транспорта – больших повозок, названных омнибусами (в переводе с латинского «повозка для всех»), что стало воплощением идеи великого ученого Блеза Паскаля. Они за небольшую плату перевозили пассажиров, останавливаясь в любом месте по их требованию, причем каждому пассажиру должно было быть предоставлено место для сидения.

Строились тогда не только пассажирские, но и товарные повозки,

передвижения С человеческая изобретательность была направлена на

рость, но прест ж.

По мере разв т я городского о щественного транспорта произошло еще одно его техн ческое усовершенствование – конный омнибус уста-

поиск возможностей уменьшения зависимости от живой природы. Первым шагом на пути к автомобилю стали механические средства передвижения.

Первые механические средства передвижения появились достаточно давно, есть сведения, что в Древнем Китае существовали сухопутные парусные повозки, приводившиеся в движение силой ветра. Известно, что такой же способ передвижения использовал князь Олег во время похода на Царьград в 907 г., поставивший свои ладьи на колеса

12

[60]. В Европе подобные парусные повозки появились примерно в 1600 г., они были построены Симоном Стевином.

Применялись и другие виды энергии, например, часовщик из Нюрнберга Иоганн Хауч в 1669 г. создал механическую повозку, двигавшуюся с помощью большой часовой пружины, завода ее хватало

на 45 мин движения [23, 33]. Экипаж с аналогичным принципом движения был построен в 1748 г. французским механиком и изобретателем Жаком де Вокансоном [23].

военных целей (и, по мнению исследователейИ, стало прообразом современного танка). Движение его осуществлялось с помощью

Еще одним направлением развития механических средств

передвижения было использование мускульной силы человека [23, 33].

Первое известное транспортное средство, использовавшее этот источник силы, было сконструировано в 308 г. до н.э. древнегреческим механиком Деметриосом Фалернским и представляло собой

управляемый «мускулоход» с педальным колесом [23].

Однако первым в истории изобретателем подобного транспортного

средства считается Леонардо да Винчи. Оно предназначалось для

восьмерых бойцов, которые вручную поднимали груз, а тот, опускаясь, приводил « » в движение. Изобретатель предвидел даже

медицины Джованни да Фонтана в 1420 г., Г. Гантшель в 1649 г., часовщик Стефан Фафлер, создавший трехколесную модель в 1680 г. и четырехколесную – в 1688 г., француз Ля Рошель в 1693 г. [23].

средствам передв жен я: в 1752 г. в СанктПетербурге самобеглую коляску постро л Л.Л. Шамшуренков, а в 1791 г. там же была

XVIII в. впервые в мире разработана и практически применена шестерёнчатая коробка передач, тогда как на многих автомобилях конца XIX в. коробки передач были ременные [23].

Но наиболее совершенное воплощение идея транспортных средств, приводимых в движение мускульной силой человека, нашла в велосипеде [23].

«Велосипед как «самобеглая коляска» использовался еще в Древнем Риме для передвижения войск при совершении манёвров» [23].

13

Принято считать, что прообраз современного велосипеда – селерифер (дословно «производитель скорости») был создан во Франции в 1791 г. графом Меде де Сирваком и представлял собой двухколёсный самокат с деревянной рамой, не имевший ни руля, ни педалей [23].

В России первый двухколесный металлический велосипед предположительно был построен крепостным слесарем ИНижнетагильского за-

вода Е.И. Артамоновым в 1801 г., за что он был освобожден от крепостной зависимости [23, 33].

В 1817 г. в Германии лесничий Карл фон Дрейз создал двухколесную

повозку, которую назвали по фамилии ее изобретателя дрезиной. Она бы-

современным: с колесами одинаковыхДразмеров и цепной передачей, связанной с задним колесом.

ла очень похожа на современный велосипед, т.е. наличествовали рама, удобно расположенное сиденье, колеса, управление осуществлялось с помощью руля. Немаловажно, что колеса были одинаковых размеров и рас-

полагались последовательно один за другим, хотя педалей конструкция

Дрейза еще не имела. В современном понимании название «дрезина» применяется лишь к повозкамА, передвигающимся по рельсам.

В конце 60-х годов XIX в. деревянные детали велосипедов были

заменены стальными. Затем появились цепные зубчатые передачи меж-

ду педалями и передним колесом, что позволило заметно снизить его размеры. И, наконецбыл, изобретен велосипед, который можно назвать

В 1893 г. американец из Бостона У. Г. Либбей изобрел паровой велосипедназывались. В полном снаряжении с топливом и водой машина весила 6 пудов (96 кг) разв вала скорость – 15 …20 миль в час (22 …30 км/ч).

По матер алам французских журналов, на Сене в 1894 г. был испытан водяной велос пед.

Француз Валер сконструировал велосипед, в котором усилия от по- Сступательно-возвратного движения рук передавались к ведущему колесу. В Росс подобный велосипед был построен конструктором Г. На-

летовым.

В конце XIX . широко стали применяться самокаты (так велоси-

педы России) в армии.

овершенствование велосипеда продолжалось. Электромеханик Пиньоль разработал электровелосипед, приспособив к ведущему колесу электрический мотор, специальные аккумуляторы были помещены в плоскую металлическую коробку и укреплены на раме. Мотор располагался под седлом, а движение передавалось к заднему колесу.

14

Были и успешные попытки замены цепной передачи, например валом с коническими шестернями или качающимися педалями с рычагами, передающими движение на втулку колеса.

В 1898 г. был сконструирован даже самокат, предназначенный для индивидуального воздухоплавания. Как сообщалось в литературе, приоритет в создании подобных летательных аппаратов принадлежит русскому ученому К.Я. Данилевскому, усовершенствовавшему его до такой сте-

В семнадцатом веке стали активно проводитьсяИразличные опыты над паром, и в 1643 г. Эванджелистом Торричелли было открыто силовое действие давления пара. Еще через 47 лет Кристианом Гюйгенсом спроектирована первая силовая машина, приводившаяся в действие

пени, что в безветренную погоду появлялась возможность летать [33].

Первыми же настоящими «самодвижущимися» транспортными

средствами стали повозки, приводимые в движение силой пара [23].

На возможность создания подобных средств передвижения многие ученые Древнего мира и Средневековья указывали задолго до появления первых действующих моделей. Например, древнегреческий ученый Герон Александрийский использовал в числе других источников дви-

взрывом пороха в цилиндре и ставшаяДпервым прототипом двигателя внутреннего сгорания. Чуть позже Дени Папен предложил заменить силу взрыва на менее мощную и разрушительную силу пара, и в 1690 г. построил первую паровую машину, известную также как паровой котел [23, 40]. Исаак Ньютон тоже не о ошел вниманием эту задачу, в 1663 г.

жения паровую турбину [33].

15

Первая паровая машина, используемая как транспортное средство, была сконструирована французом Николя Жозефом Кюньо, инженером и военным. В 1763 или 1765 г. он построил автомобиль, который мог

перевозить четырех пассажиров при средней скорости 3,5 км/ч и максимальной – 9,5 км/ч. Позднее, в 1769 г., он разработал второй автомобиль для транспортировки артиллерийских орудий. Получившаяся повозка могла перевозить 2,5 т груза со скоростью И5 км/ч. Она представ-

ляла собой трехколесный экипаж с передним ведущим колесом и сферическим катком, расположенным перед транспортным средством. Но автомобиль Кюньо обладал существенными недостатками: неудобное расположение топки и недостаточная паропроизводительность котла. Изобретателю так и не удалось получить поддержки властей и финансистов, но его автомобиль в 1801 г. поступил в качестве экспоната в музей

Повозка Р. Тревитика могла развиватьДскорость 16 км/ч, и в ней впервые в историибмеханических повозок был использован шестеренчатый привод. К сожалению, уже в 1804 г. она потерпела аварию и была запрещена [33].

[23, 33, 40].

В то же время в Англии совершенствовалась паровая машина, было нескольких безуспешных попыток Мура, Уильяма Мердока и Уильяма Саймингтона усовершенствоватьАмашину Уатта. Наконец, в 1801 г., появилось рельсовое транспортное средство Ричарда Тревитика, которое было создано по заказу Уэльской угольной шахты [25, 33, 40].

зрасходовано кокса на сумму 78 фунтов стерлингов, перевезено 2670 пассаж ров, получен доход в 202 фунта стерлингов [33].

К началу 40-х годов XIX в. а втомобили достигли скорости в эксперименты30 км/ч. В это время появились паровые дилижансы, которые совершали около 400 дневных рейсов. Ими было покрыто расстояние 5680 км,

Все чаще паровые транспортные средства стали использоваться и в США. В 1790 г. ж тели Филадельфии были удивлены моделью парового автомоб ля Натана Р да. А спустя четырнадцать лет еще более прослав лся его соотечественник – Оливер Эванс, который изобрел авто- мобиль-амфибию. Во время наполеоновских войн «автомобильные » не проводились, а по окончании их работа по изобретению и совершенствованию паровых машин началась вновь, так что к

концу 1821 г. эти транспортные средства можно было считать достаточно надежными [23, 40].

Особого успеха среди первых конструкторов паромобилей достиг англичанин Вальтер Хэнкок из Коннингтона, который построил девять автомобилей в течение десяти лет. Шесть из них предназначались для перевозки пассажиров и были использованы при организации регулярного движения по дорогам округа. За шесть месяцев их суммарный про-

16

бег составил 7654 км [23, 33].

Коробка переключения передач на автомобиль была установлена в 1843 г.

В1835 г. французским конструктором Шарлем Дитцем был впервые применен эластичный бандаж, который представлял собой войлок, вату и каучук, обернутые вокруг колес и стянутые стальной полосой.

Ав 1869 г. Томсоном был выпущен автомобиль с вулканизированными резиновыми бандажами. И

Втот же период велась работа по увеличению пассажировместимости безрельсовых транспортных средств, так был разработан безрельсовый поезд, локомотив его называли трактором. Он выполнял регуляр-

ные поездки между Парижем и Сен-Жерменом, а позже, в 1891 г., между Либурном и Бордо. Вес такого поездаДдостигал 10 т [23, 33].

ВРоссии также велись работы по изобретению паровых экипажей. В 1830 г. в Санкт -Петербурге Казимиром Янкевичем был разработан совершенный для своего времени проект «Быстроката» – тягача, пред-

назначенного для буксировки прицепов. Оборудован тягач был паровым трубчатым котлом, болееАбезопасным по сравнению с уже существо--Наиболее-вового автомо зарубежноголя ыла в 7 раз дешевле бензинового [23, 33].

чески мгновенному парообразованию, при нажатии на педаль акселератора пропорционально изменялось количество подаваемой в испаритель воды и керосина в горелках. В России серийный выпуск легковых па-

17

ромобилей был освоен к концу XIX в. на московском заводе «ДУКС». Однако к началу XX в. паровые автомобили подошли практически к пределу технических решений.

В советское время предпринимались попытки построить подобные автомобили, одной из наиболее удачных конструкций стал грузовик

Практически параллельно с изобретением паромобилей успешно развивалось и другое направление – конструирование и производство транспортных средств, использующих в качестве источника энергии электричество, накопленное в аккумуляторах [23, 33].

Первый свинцово-кислотный аккумулятор был изобретен французским физиком и электротехником Гастоном Планте в 1859 г. Но в отличие от стационарных аккумуляторных установок на электромобилях ощутимо проявился их существенный недостаток – большой собственный вес, в результате чего значительная часть энергии расходовалась на перемещение самого аккумулятора. Также значимым недостатком был

Сныхпартийиз-за недостатков источников тока (после 1982 г.);

− пятый – определенный спад работ, вызванный резким изменением конъюнктуры на нефтяном рынке и неудачами в эксплуатации опыт-

− шестой – рост производства гибридных автомобилей и совершенствование электрических, благодаря созданию новых видов электрических батарей».

18

Предвестниками электромобилей, характеризующими первый этап их развития, можно считать экипажи, созданные американцами Девенпатором и Пейджем, а также шотландцем Робертом Девидсоном в

1837 г. [23, 33, 39].

В 1838 г. опыты с двигателем, работающим от батареи гальваниче-

ских элементов, проводились Б. С. Якоби и в России.

Второй этап можно охарактеризовать значительнойИконкуренцией в области создания автомобилей. Стало заметно возрастать их производство, начался серийный выпуск электромобилей. Так, в 1897 г. в Лондоне появились и успешно работали такси на электрической тяге, внешне практически не отличавшиеся от традиционных английских кэ-

Начиная с 1880 г. развитие электромобилей происходило параллельно с транспортными средствами, работающими от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) – автомобилями. В это время автомобили еще не были серьезными конкурентами ни электро- , ни паромобилям. Это обусловлено тем, что конструкция электромобилей была проще, а сфера использования автомобилей и электромобилей на тот период была одинаковой – передвижение в радиусе 10–15 км, т.е. только в городах, а

скорость этих экипажей не превышала 20 км/ч [23, 33, 39].

19

Третий период характеризуется тем , что к началу 30-х годов XX в. производство электромобилей резко сократилось. Только в отдельных странах, в том числе в Великобритании, Германии, США, продолжался их выпуск небольшими партиями. Электромобили применялись в случаях, когда требовались небольшие пробеги и невысокие скорости движения. Однако в 1939 г. в Германии количество электромобилей было более 9 тыс. ед., а к 1944 г. достигло 20 тыс., поскольку правительство страны хотело уменьшить свою зависимость от нефтяного импортного топлива.

В этом периоде наблюдался рост количества электромобилей и в

В нашей стране в период с 1930 по 1960 гг. периодически проводи-

20

Все это послужило причиной того, что в период с 1966 по 1971 гг. разработано значительное количество опытных образцов электромобилей, хотя и без заметного использования в дальнейшем. Часто такие разработки носили рекламный характер. Основной причиной отсутствия заметного продвижения в развитии современных конструкций электромобилей в это время было отсутствие новых источников тока небольшой стоимости, но высокой энергоемкости [39, 44].

Далее вновь последовал небольшой спад интенсивности конструкторских разработок, обусловленный резким изменением конъюнктуры на нефтяном рынке и неудачами в эксплуатации опытных партий [39].

Последующему повышению интереса к электрическим транспортным средствам в значительной мере способствовали законодательные акты в защиту окружающей среды. Эти законы принимаются практически во всех странах мира [44].

В настоящее время такие компании, как Ford, General Motors,

обычных

имел СледуетИ все же до с х пор электромобиль не является идеальным транс-

портным средством. По-прежнему у него низкая энергоемкость и высокая себесто мость. Также отрицательным фактором будет неэкологичность аккумуляторных батарей. Эти факторы затормаживают развитие электротранспорта. По множеству причин и топливные элементы не могут считаться эффективным источником тока для массового потребителя. А внедрение хотя бы 15-процентной доли электротранспорта в мировой автопром потребует весьма значительных капиталовложений и изменения в энергосистемах всех государств [43].

отметить, что современный электромобиль обладает и рядом сильных сторон. Электродвигатель имеет высокий КПД – 85…95%, высокий крутящий момент, доступный уже на старте; он экологичен, если энергия получается из альтернативных источников; практически

21

бесшумен, прост в конструкции, а следовательно, более надежен, чем ДВС. Электромобиль не нуждается во многих узлах, таких как дифференциал, раздаточная коробка, блокировочная муфта – достаточно установить компактные электромоторы на каждое колесо под управлением специального блока [43].

Во многих крупных городах Европы фактически уже началось полноценное функционирование сети обслуживания и заправки электрических или гибридных (работающих от симбиоза ДВС и электрического двигателя [59]) автомобилей. Едва ли сейчас можно найти известного автопроизводителя в модельном ряде, которым не был бы представлен

чем история создания парового двигателя. ИзвестноИ, что первые опыты с ДВС опережали опыты с паровой машиной, чуть позже, наоборот, опыты с паровым двигателем стали опережать опыты с ВС. Произошло это по ряду обстоятельств, одним из которых стала способность па-

электрический или гибридный автомобиль [43].

рового двигателя работать на любомДтопливе: дровах, торфе, угле, сырой нефти и т. д., тогда как для ДВС долго искали подходящее топливо, эксперименты проводились даже с порохом (в 1673 г. Х. Гюйгенс, а в 1688 г. Д. Папен), водородом, путем создания в цилиндре «гремучего газа» (Франсуа Исаак де Ривз в 1807 г.) и светильным газом. Вследствие чего первые ДВС стали называться газовыми [23].

Массово производятся гибриды такими крупнейшими компаниями, как Honda и Toyota. Транспортные средства, работающие на аккумуля-

торных батареях, выпускаются компаниями BMW и Tesla Motors [58].

История создания двигателя внутреннего сгорания не менее велика,

имел ДВСтал, даже некоторое время эксплуатировался, выполняя экскурсион-

ные поездки между Жуанвилем и Парижем в 1862–1863 гг. прекращение дальнейшего распространения автомобиля конструкции Э. Ленуара произошло из-за довольно большого веса мотора и невысокой скорости движения [23, 33].

22

С 1861 г. работал над устройством автомобиля, приводимого в движение парами керосина, Зигфрид Маркус [23, 33]. Двигатели З. Маркуса, которые называли тогда «взрывными машинами», производили сильный шум, вызвавший вмешательство полиции, запретившей ему продолжение столь опасных опытов. Тем не менее З. Маркус не ос-

В нашей стране первый ДВС был создан инженером О.С. Костовичем на Охтенской судостроительной верфи Санкт-Петербурга. нтересно, что этот двигатель предназначался для установки не на самодвижущемся экипаже, а на дирижабле.

В 1885 г. Готлиб Даймлер получил патент на двигатель, отличающийся большой частотой вращения и высокой степенью сжатия газовой смеси. В ноябре 1886 г. он совершил поездку на двухколесном автомобиле собственной конструкции. Первые двигатели Г. аймлера собра-

ного безрельсового транспорта [23, 33].

которых упом нается Хло ов, в не ольшом волжском городке в 1882 г.

По сведениям некоторых исследователей, первый российский автомобилькеросиновыхс ДВС, ра отающим на жидком топливе, был построен промышленн ком А.И. Пут ловым с группой русских инженеров, в числе

Но документальных подтверждений этого на сегодня нет [23, 33].

Трад ц онно сч тается, что первый отечественный автомобиль с ДВСбыл создан Санкт-Петербурге в мае 1896 г. Е.А. Яковлевым, хо-

зя ном небольшого завода по производству керосиновых и газовых дв гателей владельцем каретных мастерских П.А. Фрезе. В конце мая 1896 г. в газете «Новое время» появилось объявление «Первого русско-

го завода и газовых двигателей Е.А.Яковлева», в котором

шла речь о том, что в начале месяца в окрестностях Петербурга был испытан первый русский автомобиль [23, 33].

В июле того же года автомобиль «вполне русского производства», с двигателем мощностью 2 л.с. был представлен в качестве экспоната на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде, где им совершались демонстрационные поездки. Цена автомобиля составляла 1500 руб. (лошадь в то время стоила около 50 руб.), в то же время стоимость автомобиля Яковлева и Фрезе была в половину меньше цены автомоби-

23

лей, продаваемых в России фирмой Бенца, но никого из отечественных промышленников она не заинтересовала [23, 33].

После смерти Е.А.Яковлева его завод перешел в руки другого владельца, но дело по созданию российских автомобилей было продолжено П.А.Фрезе. В 1890 г. на его предприятии была налажена сборка единичных экземпляров автомобилей с использованием механизмов и трансмиссий фирмы «Де Дион Бутон». В 1902 г. на предприятии построен первый отечественный автомобиль с передним расположением двигателя, оборудованный карданной передачей, восьмисильным мотором и пневматическими шинами [23, 33].

Рижский коммерсант Лейтнер в 1899 г. пытался собирать автомобили в Риге. Им было выпущено 7 автомобилей, но из-за конкуренции

24

13.Перечислите основные этапы изобретения велосипеда.

14.Какие типы паровых двигателей предлагались изобретателями до создания первого парового автомобиля?

15.Когда, кем и с какой целью был создан первый паровой автомбиль?

16.Какой тип парового котла был предложен в конструкции «быстроката» Казимира Янкевича?

17.Охарактеризуйте широту распространенияИпаровых автомобилей в конце XIX – начале XX в.

18.Назовите основные этапы развития электромобилей. Охарактеризуйте их.

19.Опишите кратко историю создания двигателей внутреннего сгорания. ДА

25