Содержание
Введение
1. Даймлер и Бенц — основоположники автомобилестроения
2. Техническая инициатива — в руках Франции
3. Британия: от «Lanchester» до «Rolls-Royce»
Введение
С появлением первых цивилизаций у людей сразу же возникла потребность в более быстром и комфортном перемещении по земле.
Первым изобретением в сфере автомобилестроения, несомненно, является колесо. Никто не знает, когда оно появилось. Большинство ученых предполагает, что колесо (или круг) впервые применили около 3500 г. до н.э. Гончары в Месопотамии либо в Центральной или Восточной Европе. Первый датированный документ об использовании колеса для перевозки — месопотамская мозаика (3200 г. до н.э.). На ней изображена повозка на цельных колесах, соединенных металлическими скобами.
В Америке колесные повозки вообще не были известны до появления там в конце 15 в. европейских мореплавателей. Отчасти это объясняют тем, что в Америке не было домашних животных, которых можно было бы запрячь в повозку. Деревянные повозки использовались людьми до 17 в.
Очень важную роль в развитии автомобилестроения сыграло изобретение парового двигателя. Изобрели их около 300 лет, и действие их основывалось на «внешнем» сгорании. Вне двигателя сгорал уголь или дерево, и при этом закипала вода, образуя пар. Поскольку пар может занять объем в 2000 раз больший, чем вода, то его силу можно использовать для толкания поршней.
Таким образом, идея создания прототипа автомобиля витала в воздухе еще со средних веков. Первые известные чертежи «самодвижущейся» тележки принадлежат известному итальянскому ученому Леонардо да Винчи. В то время редко можно было встретить подобные машины. Они использовались лишь для участия в различных празднествах и маскарадах. Постепенно появлялись тягачи, использующие пар и другие машины, но все они в силу своей маленькой скорости, большого веса и дорогой эксплуатации широкого распространения не получили.
В конце XIX столетия развитие автомобилестроения двигалось медленно и неповоротливо: с современным его роднил разве что двигатель внутреннего сгорания. Однако в 1914 году, с началом первой мировой войны, — спустя всего 29 лет с момента появления первой незатейливой модели Бенца — фактически уже были заложены основополагающие принципы современного автомобиля.
Это воистину великие автомобили, ибо без их вдохновляющего примера нынешний прогресс был бы невозможен. А начиналось все в 1885 г. с трехколесного автомобиля Карла Бенца.
1. Даймлер и Бенц — основоположники автомобилестроения
Отрасль автомобилестроения была заложена в Германии, где в 1885 году Карл Бенц (Karl Benz) (1848-1929) сконструировал свою трехколесную «повозку с бензиновым двигателем». Тогда же Готлиб Даймлер (Gottlieb Daimler) (1834-1900) построил велосипед с мотором, а год спустя — «повозку» на моторной тяге.
Задолго до них уже были созданы механизмы, приводившиеся в движение двигателем внутреннего сгорания, но Бенц был первым, кто предложил покупателю годный для эксплуатации прообраз современного автомобиля, а Даймлер первый запустил в производство функциональный автомобильный двигатель.
Задолго до них уже были созданы механизмы, приводившиеся в движение двигателем внутреннего сгорания, но Бенц был первым, кто предложил покупателю годный для эксплуатации прообраз современного автомобиля, а Даймлер первый запустил в производство функциональный автомобильный двигатель.
В трехколесном автомобиле Бенца (1885 год) использовался двигатель с водяным охлаждением. Он располагался горизонтально вместе с огромным горизонтальным маховиком и открытым коленвалом. Двигатель приводил в движение задние колеса, с помощью ремня и цепей посредством простого дифференциала. Величайшим достижением конструкторской мысли можно было считать наличие электрического зажигания и впускного клапана с механическим приводом. В изначальном варианте рабочий объем двигателя составлял 985 куб. см, величина недостаточная даже для разгона машины. Поэтому, когда машина была запущена в производство, на ней установили более мощный мотор рабочим объемом 1,7 литра, а также двухступенчатую коробку передач. Мощность двигателя год от года возрастала: от 0,75 л. с. до 2,5 л. с. Этого было достаточно для езды (довольно опасной) с максимальной скоростью 19 км/час. Однако Бенц продолжал поиск, и скоро его детище успешно выступило в известных тогда гонках London-to-Brighton Run, обладая средней скоростью 13 км/час. Промышленное (в современном понимании этого слова) производство автомобиля началось в 1890 году.
Три года спустя "Benz" выпустил первые четырехколесные автомобили. Созданные на основе трехколесной конструкции, к тому времени они казались откровенно старомодными. Однако, несмотря на тихий ход и примитивность, они отличались простотой, доступностью в техническом обслуживании и ремонте и долговечностью. Позднее появилась двухцилиндровая модификация, но, по настоянию Бенца, первоначальные технические решения в основном оставались неизменными.
В 1909 году фирма столкнулась с затруднениями. Несмотря на волю Бенца, была набрана группа французских инженеров, спроектировавших более совершенную модель автомобиля. Ее попытались внедрить в производство в 1903 году, но все кончилось неудачей, что заставило Карла Бенца забыть о своих амбициях: он предложил современный четырехцилиндровый рядный двигатель, отвечающий требованиям нового шасси. После запуска в производство «гибридной» модели дела компании медленно пошли в гору.
В отличие от Бенца, Даймлер не рвался вперед. Проявляя большой интерес к стационарным двигателям, он вместе со своим соратником Вильгельмом Майбахом (Wilhelm Maybach) (1846-1929) в 1889 году создал свой первый функциональный автомобиль "Daimler", запустив его в производство в 1895 году. Одновременно компания широко лицензировала свои двигатели, тем самым закладывая фундамент для выпуска таких невиданных прежде моделей, как французские "Panhard" и "Peugeot". Через год (в 1889-м) появился гоночный автомобиль мощностью 24 л. с., который, благодаря заложенным в него техническим новинкам, в частности четырехцилиндрового двигателя, развивал скорость более 80,5 км/час. "Daimler-Benz" был громоздким и таил в себе определенные опасности. Впоследствии совладелец фирмы, австрийский банкир Эмиль Еллинек (Emil Ellinek), заявил о необходимости производства более легкого по весу и послушного в управлении автомобиля. Он занялся тщательным изучением рынка, и вскоре нашлось много желающих иметь такой автомобиль.
В итоге родилась широко известная ныне модель, названная в честь его дочери, Мерседес. Она вышла в свет в самом конце 1900 года и стала, по мнению историков, прототипом современного автомобиля.
Модель "Mercedes" 35 л. с. соединила в себе: переключение передач, сотовый радиатор и зажигание от магнита низкого напряжения — от прежних моделей Даймлера — и технические новшества — низко расположенную легкую штампованную раму и механический привод впускных клапанов (хотя от этой новинки впоследствии пришлось отказаться). Комбинация этих технических решений дала жизнь автомобилю, который отличался от своих предшественников более надежной эксплуатацией и был необыкновенно послушен воле водителя. Резко повысилась эффективность тормозов, и надежность управления новой моделью вскоре вошла в поговорку.
С того времени все модели "Daimler" стали называться «Меrcedes».
2. Техническая инициатива — в руках Франции
Пока в Германии Бенц переживал кризис, а Даймлер, несмотря ни на что, стремился к совершенствованию своих моделей, Франция приняла эстафету технической инициативы. Самой сильной была фирма "Panhard et Levassor", которая поначалу специализировалась на выпуске ленточных пил и деревообрабатывающих станков. В 1890 году она приступила к производству двухцилиндрового V образного двигателя "Daimler" и тогда же представила публике два экипажа, в каждом из которых вместо гужевой тяги использовался двигатель" Daimler", установленный в середине кузова.
На следующий год появился еще один автомобиль с вертикальным двигателем, но расположенным уже спереди. Такая конструкция повышала устойчивость автомобиля, как и сам характер управления (с поворотными кулачками и трапецией), однако другие технические решения все еще сохранялись от конных экипажей.
У автомобиля были и недостатки: сцепление представляло собой грубый механизм, хотя в коробке передач использовались неизвестные ранее скользящие шестерни. Главная передача была цепной, причем дифференциал был самой простой конструкции.
Несмотря на консервативные технические решения, в 1891 году "Panhard" заложил основу конструкции легкого автомобиля, которой суждено было стать почти универсальной на шестьдесят последующих лет: расположенный спереди двигатель и задние ведущие колеса. «Система Panhard» в своем первом воплощении была трудноуправляемым автомобилем, в сравнении с непритязательным «тихоходом» «Benz». Зато у него был потенциал для бесконечного совершенствования.
Процесс модернизации проходил в следующей последовательности: сначала появились боковые цепи и дифференциал с коническими шестернями, затем — конусное сцепление, похожее на то, что использовалось на токарных станках. Затем, в 1898 году, появилось управление посредством рулевого колеса, которое приводит в действие систему рычагов, тяг и шарниров, передающую движение от рулевого механизма к управляемым колесам. Конструкторы постепенно научились подбирать наклон шкворня поворотной цапфы в продольной плоскости, делая машину послушной рулю. Таким предстает перед нами зародыш современного автомобиля.
Почти в то же самое время граф Де Дион (Comte Albert de Dion) (1856-1946) объединяет усилия с инженером Жоржем Бутоном (Georges Bouton) (1847-1938). Результатом такого тандема явилась фирма "De Dion-Bouton". Начав с конструирования паровых машин, "De Dion-Bouton" в 1885 году сконструировала скромный на вид двигатель мощностью 0,5 л. с., чем внесла существенный вклад в создание легкового автомобиля: это был первый быстроходный автомобильный двигатель, работающий в режиме 1500 об. /мин., но способный работать и на 3000 об. /мин., при этом не разваливаясь на части. Для сравнения: двигатель "Daimler" мог похвастаться только 700-900 об. /мин. Этот облегченный силовой агрегат сразу поставил бензиновый двигатель впереди газовых и паровых прародителей, обойдя их по своим техническим и скоростным характеристикам: конструкцией кривошипного механизма, продуманностью механической части и, главное, прерывателем зажигания (для предотвращения произвольного роста числа оборотов). Такой двигатель был установлен на трехколесном автомобиле Де Диона 1895 года, причем его мощность постоянно возрастала: от 0,75 л. с. до более внушительных 2,75 л. с.
Новые транспортные средства, недорогие, легкие в обслуживании и простые в обращении, пользовались устойчивым спросом. Вскоре некоторые фирмы стали переделывать их в четырехколесные автомобили, сооружая место для пассажира над новой передней осью. "De Dion-Bouton" сразу откликнулась на запросы рынка и уже в 1899 году выпустила четырехколесную машину («voiturette»).
Новая улучшенная модификация мощностью 3,5 л. с. представляла собой известную модель "De Dion", с оригинальной конструкцией заднего моста и удачно скомпонованную, что позволило уменьшить ее массу. Это не было открытием — такое решение уже использовалось на паровых автомобилях, — да на него и не претендовали ни Дион, ни Бутон; зато была нащупана весьма удачная схема заднего моста — в этом инженеры целого ряда известных фирм, таких как "Lancia" и "Rover", убедились много лет спустя.
Тщательно разработанные Де Дионом и Бутоном небольшие одноцилиндровые машины завоевали популярность и продержались на рынке до 1912 года, несмотря на появление двухцилиндровых и четырехцилиндровых моделей. Причиной тому были надежность, комфортность, простота в управлении и достаточная мощность. Помимо этого двигатель "De Dion-Bouton" с 1898 по 1908 год дал жизнь сотне разных модификаций, а они, в свою очередь, — многим весьма престижным автомобилям.
Один из них — "Renault", имевший веские основания для гордости. Луи Рено (Louis Renault) (1877-1944) не был техническим гением, однако в молодые годы, занимаясь производством автомобилей, не побоялся проявить новаторский подход, доказательством чего стала его модель 1898 года. Речь идет об автомобиле с двигателем "De Dion" мощностью в 1,75 л. с. на трубчатой раме.
На этой «малышке» была установлена революционная по тем временам коробка передач с высшей, прямой передачей. Крутящий момент на задние колеса передавали не цепи, а вал с карданными шарнирами. Таким образом Рено заложил новую схему главной передачи, которая осталась неизменной до настоящего времени, во всяком случае для убежденных сторонников привода на задние колеса. Необычным, но весьма функциональным был карданный вал, и популярность цепного привода постепенно пошла на спад. Однако этот процесс развивался неспешно: так, на состоявшейся в 1903 году в Париже автомобильной выставке более 60 процентов всех машин использовали задний мост с цепным приводом. Но это нисколько не умаляет заслуги Рено.
3. Британия: от «Lanchester» до «Rolls-Royce»
Англия оставалась позади Франции и Германии по производству легковых автомобилей. Первый "Daimler", созданный англичанами, появился в 1897 году. Он представлял собой всего-навсего копию модели "Panhard et Levassor", оснащенную двигателями "Daimler", которые первоначально импортировались из Германии.
На самый оригинальный из всех автомобильных инженеров, Фредерик Уильям Ланчестер (Frederick William Lanchester) (1868-1946) отличался весьма своеобразным подходом к вопросам конструирования автомобиля.
Первый "Lanchester" был изготовлен в 1895-1896 годах и не был похож ни на один автомобиль того времени. По свидетельству летописца автомобилестроения Энтони Берда, «это был первый легковой автомобиль в мире, созданный на научной основе как единое целое». Однако его промышленное производство было начато лишь в конце 1900 года.
Силовой агрегат представлял собой двигатель с двумя противоположно расположенными цилиндрами и двумя вращающимися в разных направлениях коленчатыми валами, каждый из которых — с тремя шатунами. Оба вала были соединены шестернями со спиральными зубьями, поэтому отсутствовала вибрация, что обеспечивало двигателю недосягаемую по тем временам уравновешенность. Мотор включал в себя также оригинальный клапанный механизм, обеспечивающий долговечность клапана, и полностью автоматическую систему смазки. Этот удивительный двигатель работал в паре с планерной коробкой передач, от которой крутящий момент передавался коротким карданным валом червячной передаче заднего моста, а сам задний мост был оснащен шарикоподшипниками и шлицованными полуосями, что в те годы казалось высшим достижением технической мысли.
Все узлы были стационарно смонтированы на раме, включая бензобак, что придавало конструкции дополнительную жесткость. Управлялась машина при помощи легкого и простого Т-образного руля. Новшеством также было и зажигание от магнето низкого напряжения, и простейший по своему устройству фитильный карбюратор, предотвращавший загрязнение топлива.
Несколько усложненная, но совершенная по своему техническому решению, двухцилиндровая модель "Lanchester" обошла своих конкурентов, благодаря своей надежности, мягкости хода и простоте эксплуатации. Но, к сожалению, она заявила о себе слишком поздно: промышленность уже взяла на вооружение компоновку по «системе Panhard». Последующие модели "Lanchester" уже в меньшей степени хранили нетрадиционный дух первого автомобиля.
В высшей степени консервативной и наиболее отвечающей британским вкусам, причем с ярко выраженной репутацией спортивного автомобиля, представлялась марка "Napier".
В 1901 году компания, испытывая серьезное противодействие, сконструировала первый британский гоночный автомобиль, добившийся на Gordon Bennett Trophy 1902 года внушительной победы. Только у самого финиша англичане пропустили вперед голландскую фирму "Spyker", которая к тому времени уже выпустила шестицилиндровый автомобильный двигатель. К сожалению, в соперничестве конструкторов за выпуск шестицилиндрового двигателя "Napier" проиграла из-за сильной вибрации коленчатого вала. Позднее недостаток удалось устранить, и машины "Napier" добились широкого признания, благодаря плавному ходу, хорошей управляемости, а также несложному переключению передач.