Паровой автомобиль (паромобиль, локомобиль) — автомобиль, использующий паровой двигатель (тепловой двигатель внешнего сгорания), на этом же двигателе передвигаются пароходы, паровозы и т. д.
Технология
История
XVII век
Фердинанд Вербист, член иезуитской общины в Китае в своей рукописи Astronomia Europea, которая была закончена в 1681 году и напечатана в 1687 году в Германии, рассказывает, что около 1672 года он разработал в качестве игрушки для китайского императора паровую тележку, которая возможно была первым работающим паровым транспортным средством. В этой работе Вербст впервые упомянул термин «мотор» в его нынешнем значении. На одной заправке угля машина могла двигаться больше часа. Поскольку её длина составляла всего 65 см она представляла собой масштабную модель, не предназначенную для перевозки пассажиров, водителей или грузов, и называть её «машиной» не совсем точно. Несмотря на это, это был первый автомобиль, силовой установкой которого стал тепловой двигатель. Поскольку паровой двигатель ещё не был известен в то время, Вербст использовал принцип простейшей активной турбины. Пар генерировался в шаровидном котле и выходил из трубы сверху, откуда направлялся на простую открытую «паровую турбину» (как водяное колесо), которая приводила в движение задние колеса — Note that the vehicle pictured is the Brumm model, not a replica of Verbiest’s design.
Первым применённым на производстве паровым двигателем был «огневой двигатель», сконструированный английским механиком Томасом Севери в 1698 году.
XVIII век Английский кузнец Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Это был усовершенствованный паровой двигатель Севери, в котором Ньюкомен существенно снизил рабочее давление пара. Попытки Ньюкомена использовать возвратно-поступательное движение поршня для вращения гребного колеса на судах оказались неудачными. Однако заслуга Ньюкомена в том, что он одним из первых реализовал идею использования пара для получения механической работы. Паровые машины Ньюкомена получили широкое распространение: к 1735 году только в Англии их было более сотни. На русском языке описание насоса Севери появилось в 1738 году в книге академика Георга Вольфганга Крафта (1701—54) «Краткое руководство к познанию простых и сложных машин», а в 1760 году в книге Ивана Андреевича Шлаттера (1708—68) «Обстоятельное наставление рудному делу…» появилось и первое описание пароатмосферной машины Ньюкомена. Это описание судя по всему было основано на материале из сочинений Лейпольда (1674—1727), либо же Белидора (, 1698—1761), где была описана машина, установленная в 1721—1724 годах англичанином Поттером на рудниках в Восточной Пруссии.
Джеймс Уатт усовершенствовал паровую машину Ньюкомена. Первым значительным усовершенствованием, которое Уатт запатентовал в 1769 году, была изолированная камера для конденсации. Он изолировал паровой цилиндр, а в 1782 году он изобрёл машину двойного действия. Вместе с более мелкими усовершенствованиями это изобретение позволило увеличить производительность паровой машины более чем в четыре раза. Кроме того, машина стала значительно проще в управлении.
Карл Маркс в своём труде «Капитал» так описал значимость этого изобретения:
В 1769 году французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо испытал первый образец полноразмерной машины с паровым двигателем (усовершенствованная машина Ньюкомена), известный как «малая телега Кюньо», а в 1770 году — «большую телегу Кюньо». Сам изобретатель назвал её «Огненная телега» — она предназначалась для буксировки артиллерийских орудий.
«Телегу Кюньо» считают предшественницей не только автомобиля, но и паровоза, поскольку она приводилась в движение силой пара. Паровая телега Кюньо () имела привод на единственное переднее колесо. Однако из-за тяжёлого массивного котла, подвешенного прямо на переднюю поворотную ось, управлять «телегой» было чрезвычайно тяжело, что и послужило причиной первой в мире автомобильной аварии: на испытаниях изобретатель не справился с управлением, и чудо техники XVIII века снесло стену Арсенала. Правда, некоторые авторы ставят факт аварии под сомнение.
К 1784 году в Редруте Уильям Мёрдок построил работающую модель паровой кареты.
В 1791 году русским изобретателем Иваном Кулибиным была изготовлена «самокатная повозка». Иван Петрович Кулибин начал работу над каретой с паровым двигателем и педалями в 1780-х. В числе его особенностей маховик, тормоз, коробка передач и подшипник, из которых состоит любой современный автомобиль. Его конструкция имела три колеса. Как и со многими другими его изобретениями, государство не видело потенциала этих разработок, и они не получили дальнейшего развития.
Первый патент на автомобиль в Соединённых Штатах был предоставлен Оливеру Эвансу в 1789 году.
XIX век
Оливер Эванс демонстрировал свою первую успешную самоходную машину (землечерпалку) в 1805 году, которая считается не только первым автомобилем в США, но также и первой машиной-амфибией в мире, так как была способна передвигаться на колёсах по земле (ограниченно) и посредством лопастей на воде. После доставки землечерпалки заказчику колесный ход на ней был демонтирован и больше никогда не применялся.
В 1801 году Ричард Тревитик ездил на полноразмерной машине по дорогам . Такие машины какое-то время были в моде и на протяжении следующих десятилетий были разработаны такие новшества как ручной тормоз, многоступенчатая трансмиссия и улучшенное рулевое управление.
Некоторые были коммерчески успешны в обеспечении общественного транспорта, пока общественное сопротивление против этих слишком быстрых машин не повлекло принятие в 1865 году Закона о локомотивах, требующего, чтобы на общественных дорогах Великобритании перед самоходными машинами шёл человек, размахивающий красным флагом и дующий в сигнальную дудку. Это решительно подавило развитие дорожного автотранспорта практически на всю оставшуюся часть XIX века. В итоге усилия инженеров и изобретателей были брошены на железнодорожные локомотивы. Закон не отменялся вплоть до 1896 года, хотя необходимость в красном флаге была устранена в 1878 году.
В XIX веке дилижансы на паровой тяге и рутьеры (паровые тягачи, то есть безрельсовые паровозы) для обычных дорог строились в Англии, Франции и применялись в ряде европейских стран, включая Россию, однако они были тяжёлыми, затратными и неудобными, поэтому широкого распространения не получили.
Среди других работ: паровая машина на жидком топливе, собранная в 1815 году профессором Пражского политехникума и четырёхместный паровой фаэтон, сделанный в 1813 году , разработчиком и оператором паровых автобусов Лондона.
В конце XIX века ЭСБЕ так описала ситуацию с паровыми автомобилями (см. также):
По мере увеличения количество парового транспорта на дорогах английское правительство стало издавать очень строгие правила для паровых дилижансов:Первое правило: впереди каждого парового дилижанса, на расстоянии 55 метров, должен идти человек с красным флагом. При встрече с каретами или всадниками он должен предупреждать путников о том, что за ним следует паровик. Второе правило: машинистам строго запрещается пугать лошадей свистками. Выпускать пар из машин разрешается только в случае отсутствия на дороге лошадей. Третье правило: скорость движения паровика не должна превышать в деревне шести километров в час, а в городе — трёх километров.
В 1850 году английский изобретатель Уильям Говард использовал для пахоты локомобиль. Во второй половине XIX века на полях Великобритании работало уже около двух тысяч таких машин.
Во время Русско-Турецкой войны 1877-1878 в Российской империи была сформирована военная часть в составе 12 угольных рутьерoв британского и российского производства. Локомобили работали в транспортировке тяжёлой артиллерии, разгрузке вагонов (один был с краном) и электростанциями. Позже рутьеры были направлены в Баку, где были переработаны на работу с мазутом, и отправлены на войну с текинцами.
Были отдельные случаи постройки легковых автомобилей, как предметов роскоши. Так, в историю вошёл La Marquise (официальное название — De Dion-Bouton et Trepardoux), построенный в 1884 году и работавший на паровой тяге.
Появление лёгкого, компактного и достаточно мощного двигателя внутреннего сгорания открыло широкие возможности для развития автомобиля.
В 1885 году немецкий изобретатель Готтлиб Даймлер, а в 1886 году его соотечественник Карл Бенц изготовили и запатентовали первые самодвижущиеся экипажи с бензиновыми двигателями. После появления бензинового двигателя конструкторы продолжили строить и совершенствовать паровые автомобили на протяжении ещё нескольких десятилетий. В частности, Леон Серполле изобрел парогенератор, имеющий форму змеевика, стальная трубка которого была сплющена до такой степени, что её полость имела вид узкой щели — шириной, не превышающей десятую долю миллиметра. Ввиду этой особенности конструкции, при нагревании трубки керосиновыми горелками, подаваемая в нее насосом вода очень быстро переходила в пар.
XX век
В первой четверти XX века автомобили с паровой машиной и электромобили получили широкое распространение. В 1900 году примерно половина автомобилей в США была на паровом ходу. Паровые, электрические и бензиновые автомобили конкурировали десятилетия, пока в 1910-х бензиновые двигатели внутреннего сгорания не стали доминирующими. (особенно, когда Генри Форд наладил массовое производство знаменитой «модели Т», выпускавшейся с 1908 года). Однако в 1920-е годы популярность паровых машин поднялась из-за роста цен на бензин по сравнению с керосином и мазутом, на которые тогда был небольшой спрос, и, поскольку бензин стоил в несколько раз дороже вышеупомянутых видов топлива, многие коммерческие операторы грузовых машин предпочитали использовать паровые машины, работающие на жидком топливе, тем более, что это упрощало их эксплуатацию.
Братья Стэнли производили около 1000 автомобилей на паровом ходу в год. В 1909 году братья открыли первую в Колорадо гостиницу люкс-класса, от железнодорожной станции до гостиницы гостей возил паровой автобус, что стало фактическим началом автомобильного туризма. Фирма Stanley выпускала автомобили на паровом ходу до 1927 года. Несмотря на ряд достоинств (хорошая тяга, многотопливность), паровые автомобили сошли со сцены к 1930-м годам из-за своей неэкономичности и сложностей при эксплуатации.
Дольше всего промышленность выпускала паровые грузовики — до 1960-х годов. Весьма активно паровики использовались фермерами США и Великобритании: насчитывается 6 типов сельскохозяйственной паровой техники, работавших на фермах до 1950-х годов.
В Великобритании паровые грузовики были особенно популярны до 1933 года, когда законодатели ввели налог на грузовой транспорт, основанный на массе машины, что поставило тяжёлые паровые грузовики в невыгодное положение по сравнению с карбюраторными машинами и, с другой стороны, в 1934 году уменьшили тарифы на импортные нефтепродукты (в то время когда паровые грузовики «Сентинел» работали на недорогом местном угле). Энтузиасты паровых автомобилей склонны объяснять это как результат политического давления со стороны США, которые в то время являлись главным экспортёром нефтепродуктов. Однако, несмотря на это, паровые грузовики использовались там до 1950-х годов, и многие из них продолжают работать и по сей день в качестве туристских автобусов и музейных экспонатов на ходу.
Советские проекты
В 1948 году был построен опытный НАМИ-012 на шасси семитонного ЯАЗ-200 (позже МАЗ-200). Характеристики трехцилиндровой паровой машины были вполне привычными: мощность — 100 л. с., обороты — до 1250 в минуту. А габариты и масса получились даже меньше, чем у дизеля с коробкой передач. Правда, эту экономию сводил на нет тяжеленный (около тонны) «котлоагрегат».
XXI век