Изобретение автомобиля

| Категория реферата: Рефераты по транспорту
| Теги реферата: реферат, реферати курсові
| Добавил(а) на сайт: Будзинский.

К недостаткам двигателя Отто относят его тихоходность и большую массу.
Газовый двигатель Отто, так же как и первый его вариант, был непригоден для установки на автомобиль, однако получил широкое распространение в стационарных условиях.

ДВС стал годным для применения на транспорте, после того как заработал на жидком топливе, приобрёл быстроходность, компактность и лёгкость.
Наибольший вклад в его создание внесли инженеры-машиностроители ХIХ века – технический директор завода Отто в Дойце Г. Даймлер (1834-1900) и его ближайший сотрудник В. Майбах (1846-1929) позднее основавшие собственную фирму. В официальной фирменной (1935) биографии Даймлера сказано: «В1881 году Даймлер объездил Россию, чтобы на месте познакомиться с нефтью, ему уже тогда продукты нефти представлялись топливом для транспортного двигателя. 1882 год стал поворотным в жизни Даймлера. Этот год можно считать годом рождения автомобильного двигателя, хотя сам двигатель был готов только в следующем году». Первый двигатель Даймлера годился и для транспортного, и для стационарного применения. Работал на газе и на бензине. Все позднейшие конструкции Даймлера рассчитаны исключительно на жидкое топливо. Изобретение бензинового двигателя внутреннего сгорания справедливо считается одним из важнейших.

Одним из первых конструкторов российского керосинового двигателя был лейтенант военно-морского флота Е.А. Яковлев, которому удалось в 1884 году основать в Петербурге первое в России отечественное производство двигателей собственной конструкции, главным образом небольшой мощности. В 1891 году завод Яковлева перешёл на серийный выпуск двигателей.

Изобретение и совершенствование автомобиля.

«Автомобиль… нужно считать сыном паровоза, давшего ему душу, и велосипеда, снабдившего его телом», - так образно об автомобиле писал в
1902 году один из русских журналов.

Зарегистрировано 416 претендентов на почётный титул «изобретателя автомобиля». Из них наиболее заметный след в истории создания автомобиля оставили не более пяти.

Зигфрид Маркус (1831-1898) был чиновником, инженерных знаний ему не хватало. Его «безлошадная повозка» имевшая 2 - цилиндровый, лежачий четырёхтактный бензиновый двигатель, ѕ л.с. и готовая к действию, оказалась неспособной ездить без помощи лошади. Её копию, можно видеть в техническом музее в Вене. Вторая повозка Маркуса созданная в 1887 году, кое-как действовала, но Маркус предложил интересные решения отдельных механизмов машины например – карбюратора.

Джордж Селден (1846-1932) живший в городе Рочестере (США) был тоже чиновником нотариусом, и его самоходный экипаж тоже никто не видел. Но, будучи хорошо знаком, с законами в 1877 году он сделал патентную заявку на устройство автомобиля. По ней оказывалось, что любой экипаж с бензиновым двигателем оказывался изобретённым Селденом. Повозка Селдена хранится в музее Института Стивенса в США.

В литературе можно встретить упоминание о математике Эдуарде Деламаре-
Дебутвиле
(1856-1901) которого вместе с механиком Л. Маланденом называют первоизобретателем автомобиля. В связи с этими именами к столетию автомобиля 1984 год объявили «французким годом автомобиля», тогда как
«всемирным годом» официально считался 1986-й год.

Ни Маркус, ни Селден, ни Деламар-Дебутвиль, ни прочие 411 претендентов не были признаны изобретателями автомобиля. Этой чести удостоены Готлиб
Даймлер и Карл Бенц (1844-1929). Оба построили самодвижущиеся повозки в
1885 году и должным образом выправили патенты. Бенц – на «экипаж с газовым двигателем» (немецкий патент №37435 от 29 января 1886года), Даймлер – на
«одноколейный» экипаж (№34926 от
3 апреля 1885 года), а в 1886 году и на четырёхколёсный. Силовыми установками, построенными по этому принципу, сегодня снабжены полмиллиарда автомобилей. С примитивных машин Даймлера и Бенца, выпущенных в 1885-1886 годах начинается отсчёт автомобильного века. При жизни они так и не познакомились, хотя созданным ими автомобильным фирмам суждено было в 1926 году слиться в известную ныне компанию «Даймлер – Бенц».

Вплоть до ХХ века автомобиль рассматривали как занятную механическую игрушку, спортивный снаряд, экипаж для прогулок или торжественных выездов.
В США до первой мировой войны в официальных документах фигурировал термин
«плежер – кар» (т.е. «повозка для удовольствия»), обозначавший «легковой автомобиль». Его техническая характеристика соответствовала требованиям, обычным для конного экипажа.
В те годы более перспективными считались электрические и паровые автомобили.
В США, например, в 1899 году только 22% всех выпущенных механических экипажей составляли «бензиномобили», 38% - электромобили и 40% -
«паромобили». Но уже к
1905 году положение изменилось – 70% автомобилей с ДВС и по 15% электрических и паровых. «Взрывной двигатель» быстро совершенствовался, к началу ХХ века уже показывал удельную энергоёмкость до 60 Вт·ч/кг и мог обеспечить автомобилю запас энергии до 25 кВт·ч/кг с учётом типичного для того времени объёма бака. Так обозначился разрыв между автомобилем с ДВС и их соперниками. К 20-м годам запас энергии, и скорость автомобиля удвоились
(электромобилю потребовалась бы аккумуляторная батарея массой до 2 тонн).

Сходство автомобиля с конным экипажем сохранялось до начала ХХ века. Но в 1890-х годах Эмиль Левассор (1844-1896), главный конструктор французской фирмы «Панар-Левассор», предложил новую компоновку автомобиля: двигатель и радиатор охлаждения расположены спереди; усилие передаётся через механизм сцепления и коробку передач на промежуточный поперечный вал, а от него - цепями на задние колёса. Сцепление состоит из двух конических дисков, которые можно сблизить, «сцепить» во время движения автомобиля или отдалить при перемене передач и на стоянках. В коробке передач находятся два вала с набором шестерён различных диаметров на каждом (это вместо ремённых передач). Новая компоновка выдержала серьёзную проверку на гонках Париж –
Руан (127км) 1894 года. Из 102 машин с разными двигателями гонку закончили
13 бензиновых и 2 паровых автомобиля . Поделившие первый приз автомобили
Левассора и Пежо с двигателями Даймлера показали среднюю скорость 20,5 км/час, наибольшую экономию, безопасность и удобство обслуживания.
Впоследствии автомобильные соревнования стали обычным явлением.
Конструкторы извлекали из них полезные сведения для своей работы.

Гонка Париж – Руан подтвердила необходимость замены жёстких шин эластичными, рулевого поводка – штурвалом, ремней и хрупких приводных цепей
– каким-то другим, более надёжным видом передачи усилия от двигателя к колёсам. Французский конструктор Луи Рено (1877-1944) в 1898 году заменил цепной привод карданным валом, два вала в КП – тремя. Фабрикантам автомобилистам в конкурентной борьбе приходилось применять конструктивные новейшие решения, прогрессивные технологические процессы. Людей перестала удовлетворять скорость 30-40 км/час, шум двигателя утомлял и раздражал, расход топлива представлялся чрезмерным, тормоза – слабыми, тряска нестерпимой. От восторгов и благодарностей перешли к требованиям.

Профессии автомобильного инженера не было. Конструкторы автомобилей – они же нередко фабриканты – ранее были, например, специалистами по деревообработке (Панар), сантехнике (Бьюик), швейным и пишущим машинам
(фирма «Адлер» и др.), оружию (Гочкисс). В лучшем случае – по двигателям, локомотивам (Берлье), экипажам (Студбейкер) и велосипедам. Большинство новоявленных конструкторов терпело неудачу, лишь наиболее предприимчивые и талантливые добивались успеха – В.Лянча (Италия), Г.Ледвинка и будущий конструктор самого распространённого в мире автомобиля «Фольксваген»
Ф.Порше (Австро-Венгрия), Г.Ройс и Г.Остин (Англия), Р.Олдс и Г.Форд (США).
Проектирование и построение одного автомобиля занимали в ХIХ веке примерно
5 человека-лет работы, к концу века совершенствование технологии и унификации автомобилей каждой фирмы сократили трудоёмкость изготовления одной машины вдвое. «Форд», «Дженерал Моторз», «Додж» впервые предприняли крупносерийное, а затем и массовое производство автомобилей. Немалый вклад в изобретение автомобиля и его совершенствование внесли и российские изобретатели, но о них в следующей главе.

Развитие автостроения России до 1917 года.

Российские автомобилисты в 1996 году отметили столь знаменательную дату, как 100-летие отечественного автотранспорта, отсчитывающего своё рождение с
11 сентября 1896 года. Как установили историки, именно эта дата была ознаменована выходом в свет Постановлением Министра путей сообщения князя
М.И. Хилкова «О порядке и условиях перевозки тяжестей и пассажиров по шоссе ведомства путей сообщения в самодвижущихся экипажах».

Среди исследователей нет единого мнения относительно того, кого именно следует считать основоположником автомобилестроения в России. Некоторые из них пионером автотранспортной науки в России называют Василия Петровича
Гурьева. Другие исследователи называют Л.Л. Шамшуренкова и И.П. Кулибина.
Третьи – Путилова и Хлобова, Е.А. Яковлева и П.А. Фрезе.

Гурьев не был конструктором автомобилей, но он внёс немалый вклад в развитие самой стратегии автомобилизации. По его предположению автомобильные дороги следовало покрывать деревянной торцовой мостовой, что для своего времени являлось весьма прогрессивной идеей. Он также уделял внимание безопасности перевозки пассажиров и грузов, подготовке водительских кадров. Автомобилей с ДВС тогда ещё не было, и Гурьев ориентировался на паровые автомобили, которые он называл «сухопутными пароходами». В междугородном сообщении он предусматривал широкое применение грузовых и пассажирских автопоездов. Построенная им карта транспортных связей России отличалась удивительно точным предвидением дальнейшего промышленного развития страны. Однако, единственное, что удалось осуществить Гурьеву из своих проектов, так это построить торцовую мостовую в Петербурге на Невском проспекте, Дворцовой набережной и некоторых других улицах.

У талантливого русского самоучки, крепостного крестьянина Нижегородской губернии Леонтия Лукьяновича Шамшуренкова (1685-1757) было много механических изобретений, но самая интересная это самобеглая коляска, изготовленная из «железа сибирского мягкого», «стали самой доброй»,
«проволоки железной толстой», кожи, сала, холста и гвоздей. Коляска была представлена в Петербурге 1 ноября 1752 года: она была четырёхколёсной и приводилась в движение мускульной силой двух человек через устройство, напоминающее ворот. Коляска могла развивать скорость до 15 км в час.

Замечательной конструкцией колёсного самоходного экипажа являлась также самокатка русского конструктора, выдающегося изобретателя и инженера Ивана
Петровича Кулибина (1735-1818), на которой он разъезжал по улицам
Петербурга в 1791 году. Его самоходный экипаж имел трёхколёсное шасси, переднее сиденье для двух пассажиров и место сзади для стоящего человека, управляющего ножными педалями – «туфлями». Педали через рычаги и тяги действовали на храповой механизм (собачку с зубчаткой), закреплённый на вертикальной оси специального маховика; последний был расположен под рамой коляски, выравнивал толчки от храпового механизма и поддерживал, таким образом, непрерывное вращение оси. От вертикальной оси маховика вращение передавалось парой зубчаток на продольный горизонтальный вал, на заднем конце которого находилась зубчатка, цеплявшаяся за один из трёх зубчатых венцов барабана, закреплённого на оси задних ведущих колёс. Таким образом, конструкция русского механика содержала почти все основные узлы будущего автомобиля, многие из которых были введены впервые – перемену передач, тормозное устройство, рулевое управление, подшипники качения. Чрезвычайно ценным является оригинальное применение Кулибиным маховика для обеспечения плавной работы трансмиссии и осуществление торможения при помощи пружин типа часового механизма. Самокатка Кулибина при одном обороте колеса в секунду могла развивать скорость до 16,2 км в час.

Русский лафетный мастер К. Янкевич со своими двумя товарищами- механиками на основе разработок паровых двигателей И.И. Ползунова, П.К.
Фролова, Е.А. и М.Е. Черепановых в 1830 году вплотную подошёл к созданию самоходного экипажа с паровым двигателем. Принципиальной особенностью быстроката Янкевича являлся паровой котёл, состоявший из 120 трубок, предусматривались места для пассажиров и водителя, расположенные в крытой повозке, отапливаемой посредством системы тепловых трубок. Также изобретатель отошёл от общепринятого способа расположения оси под корпусом: он пропустил ось непосредственно через корпус, что сместило центр тяжести повозки и существенно повысило её устойчивость против опрокидывания.

Однако работы русских техников по созданию колёсного самохода с механическим двигателем показали, что громоздкие и тяжёлые паровые установки не позволят получить компактную и простую машину. По-прежнему стояла задача создания лёгкого и мощного двигателя, который в конце ХIХ века стал необходим не только колёсному транспорту, но и зарождавшемуся самолётостроению.

Русские изобретатели разработали качественную рабочую смесь для двигателей внутреннего сгорания, они использовали достижения отечественных химиков – Менделеева, Кокорева, Зелинского. В частности, идея использования в качестве жидкого топлива нефти своим осуществлением во многом обязана известному русскому инженеру В.Г. Шухову, который в 1891 году получил патент на созданную им технологию переработки нефти методом крекинга.

В конце ХIХ века большой вклад был сделан русскими химиками и в разработку методов получения автомобильной резины. Так, российский учённый
С.В. Лебедев разработал способ промышленного производства синтетического каучука, а Б.В. Бызов – способ получения синтетического каучука из нефти.

Русский инженер Шпаковский ещё в 1836 году впервые выдвинул и осуществил идею пульверизационной подготовки жидкого топлива для сжигания. Позднее над совершенствованием карбюраторов трудились Э. Липарг, который имел собственное производство в Москве, варшавский инженер Г. Потворский и др.