Спидометр, часть вторая

Теперь об отдельных интересных моментах. Данной темы я уже касался в записи про компоновку приборных панелей. Расскажу подробнее.

В 1974 году США приняли Национальный закон о максимальной скорости, который ограничивал максимально допустимую скорость автотранспорта до 55 миль в час на всех интерстейтах суть автомагистралях страны. При этом отдельные штаты вводили и более низкие ограничения, например, 50 миль в час. Закон был логичным ответом на нефтяное эмбарго 1973 года, и его целью было сокращение расхода топлива: надо полагать, даже далекие от истории автомобиля читатели знают, насколько прожорливыми были многолитровые двигатели американских автомобилей середины прошлого века. Я как бывший владелец двух подобных крокодилов примерно представляю настроения американцев, когда бензин из чего-то дешевого и само собой разумеющегося в одночасье стал дефицитом и роскошью, а далекая и непонятная геополитика — темой дня…

Те, кто знает историю этой страны лучше меня, пусть поправят, но я читал, что к соблюдению данного ограничения штаты принуждали путем выборочного федерального финансирования ремонта дорог. Поставил знак «55 mph» — получи деньги, не поставил — ремонтируй сам из местного бюджета. Мы с вами, будучи автомобилистами, прекрасно знаем собственную реакцию на любые ограничения прав, не так ли? А тут и вовсе Америка, страна свободы: ни тебе дешевого бензина, ни тапку притопить, послушать утробный рык любимого «ви-эйт».

Почему я делаю на этом акцент? Дело в том, что еще за полвека до начала нефтяного кризиса парадигмы автомобилестроения Старого и Нового Света окончательно разделились. Первый V8 придумали не американцы, однако массовое применение он нашел именно в США: в большинстве своем тесные и извилистые европейские дороги не позволяли реализовать весь потенциал многолитрового и многоцилиндрового двигателя, а скромность и рачительность были вполне устойчивыми чертами среднего европейца. Здесь большой двигатель стал скорее элементом статуса и закрепился в основном за престижными марками или спортивными. В массовом же сегменте производители десятилетиями оттачивали конструкцию малолитражных двигателей.

А за океаном уже в 20–30-х годах появляются сначала V12, а затем и V16. Великая депрессия слегка подкорректировала судьбу этих гигантов, но шести-, а чаще восьмицилиндровые V-образные двигатели со временем стали прочно ассоциироваться именно с американским автопромом. Страна прямых и ровных дорог: здесь требовался простой и неприхотливый, но при этом тяговитый, «эластичный» движок. Пусть архаичный и прожорливый, зато лей в него хоть сырую нефть из ближайшего фонтана в Техасе, а раскидать и починить можно в ближайшем сарае. И начиная с 50-х годов V8 становится прямым синонимом американского автомобиля, тогда как технический прогресс и предпочтения Старого Света серьезно подкорректировала Вторая мировая…

1 сентября 1979 года Национальное управление безопасности дорожного движения США (NHTSA) потребовало, чтобы на шкале спидометра была отдельно отмечена та самая цифра — 55 миль в час. При этом предел шкалы спидометра должен быть ограничен максимальной скоростью 85 миль в час.

25 марта 1982 года NHTSA отменило правило, поскольку соблюдение стандарта не могло дать «значительных преимуществ для безопасности».
При том, что в течение года после вступления в силу закона о максимальной скорости количество смертельных случаев на дорогах снизилось на 16 с лишним процентов. Но это тема отдельного поста, я уже начал писать о данной проблеме, да все ленюсь вторую часть закончить…

Тем не менее многие производители автомобилей (как американских, так и зарубежных, но для американского рынка) цифру 55 на спидометре продолжили отмечать отдельно, разве что предел шкалы больше не ограничивали.

В 1987 Конгресс принял Закон о наземном транспорте, который позволил штатам повысить допустимую скорость на отдельных дорогах в сельской местности до 65 миль в час. Следом большинство штатов — 41 — повышает порог до этого значения. В 1988 году список дорог с данным ограничением был расширен.

28 ноября 1995 года Конгресс США принимает очередной закон, отменяющий все федеральные ограничения скорости. С того момента в разных штатах ограничение скорости в основном занимало вилку 65–75.

В большинстве штатов в настоящее время действует максимальное ограничение скорости 70 миль в час. Такое же ограничение было введено, например, и в Великобритании с 1965 года. Первоначально в качестве эксперимента, а затем по мере сбора и анализа данных — на постоянной основе для всех дорог без исключений. Соответствующий порог был отмечен и на многих спидометрах автомобилей.

В континентальной Европе используется метрическая система мер и другие ограничения скорости на дорогах. Европейцы в разное время и для разных государств отмечали 30, 50, 90, 100, 110, 130 км/ч: то есть и городские скорости кроме ограничений для автомагистралей. Впрочем, почему отмечали? Такая практика до сих пор есть.

Диапазонами на 30 и 50 км/ч размечали Порше и Мерседес. По крайней мере, я пока других вариантов не встречал.

Прочие — отдельными рисками.

Встречаются и вот такие варианты разметки: скорость выше ста обозначена цветом, обычно довольно ярким. Помните про сигнальные цвета из прошлых постов?

А еще я встречал обозначения римскими цифрами. Поначалу решил, что это момент переключения передач на механике.

Но нет, передачи отмечали вот так.

Хотя и здесь по некоторым позициям я не вполне уверен. В общем, для меня вопрос открытый.

К слову, американцы посередине шкалы спидометра часто размещали сигнал, назначение которого для меня пока непонятно. Думал, может тоже индикатор превышения скорости: часто расположен над цифрой 60. Но нет, встречались и другие варианты размещения: в зависимости от того, до какой максимальной скорости размечена шкала. Я предполагаю, что это high beam, то есть индикатор включения дальнего света: именно так индикатор и подписан в отдельных случаях. Подскажите в комментариях, пожалуйста, так это или нет. Забавно, что своим расположением он всегда делит шкалу ровно пополам, как и где она ни была бы расположена: максималка 90, значит будет на 45. Максималка 120, значит будет на 60.

Еще одна интересная штука — разметка спидометра для рынков сбыта с двумя разными системами: метрической и имперской. И американцы, и европейцы до поры совершенно не парились на предмет единиц измерения скорости. Но во второй половине прошлого века эту проблему пришлось решать: дополнительные рынки сбыта все же… Сейчас, по мере вытеснения привычных нам аналоговых приборов ЖК-экранами, отображение нужных единиц на спидометре и одометре настраивается в меню бортового компьютера за две-три манипуляции. Но в течение полувека начиная примерно с 70-х годов это было отдельной головной болью дизайнеров.

Теперь о тахометрах.
Наличие такого прибора в любом транспортном средстве с двигателем внутреннего сгорания обусловлено простыми физическими ограничениями.

Во-первых, диапазон рабочих оборотов вала/коленвала ДВС относительно узкий. Неважно, будет это судовой дизель или турбореактивный двигатель самолета: всегда приходится искать баланс между экономичностью, мощностью и ресурсом. Для автомобильного бензинового двигателя это обычно вилка от 2000 до 5000 оборотов в минуту. Дизели обычно менее оборотистые, характерный диапазон где-то от 1500 до 4000. И для тех, и для других я привел довольно широкий обобщенный диапазон, на самом деле у каждого конкретного двигателя он несколько меньше, так как напрямую зависит от многочисленных особенностей конструкции. Плато или пик на кривой графика мощности/момента тоже может быть смещен левее или наоборот правее: огромный V8 тянет с минимальных оборотов как дизель, а литровую турбозажигалку сначала нужно хорошенько раскрутить. Это если весьма приближенно и в двух словах.

Во-вторых, любой двигатель имеет верхний предел оборотов, при котором происходит механическое разрушение узлов цилиндро-поршневой группы (ЦПГ). Поэтому диапазон опасных оборотов на тахометре чаще всего обозначают яркими, контрастными цветами, а на многих спортивных автомобилях дополнительно еще и лампой-индикатором красного цвета.

Удивительно, но так делали не всегда. И сейчас встречаются тахометры без «красной зоны». При том, что запрос на улучшение информативности явно был: правый нижний угол, зона предельных оборотов на тахометре заклеена яркой лентой. Я встречал подобные наклейки, и вообще те или иные отметки неоднократно на фотографиях как минимум спортивных автомобилей прошлого.

Современный тренд на выравнивание характеристик двигателей автомобилей независимо от принципа их работы (электродвигатель, бензиновый, дизельный, газовый, гибридная силовая установка — в общем, любой) позволяет предположить, что тахометр в массовых серийных автомобилях для неискушенного потребителя будет встречаться все реже. Но пока еще он доступен даже с автоматической трансмиссией, а на механике и подавно. Не буду скрывать, что для меня как инженера это печальная тенденция. Банальный пример: по тахометру удобно отслеживать неполадки в работе двигателя еще до визита в автосервис. А если руки прямые — то и вовсе без его участия. Но что поделать, техногиков становится все меньше… Системы автономного вождения прогрессируют на глазах, водитель чаще становится наблюдателем процесса вождения автомобиля, а не его непосредственным участником.

В части физических основ работы тахометр развивался аналогично спидометру за несущественными различиями, поэтому подробно на этом вопросе я останавливаться не буду. Тахометры появились в век электричества, хотя вполне можно предположить, что изначально свое применение они нашли еще на паровых двигателях. Первые патенты, что я нашел, датируются семидесятыми годами XIX века. Обычно источники утверждают, что самый первый тахометр появился аж в 1817 году за авторством немецкого инженера Дитриха Ульхорна.

Я нашел еще более раннее упоминание: впервые слово «тахометр» употребил изобретатель Брайан Донкин в 1810 году. Донкин использовал самый простой и доступный для XIX века физический принцип — центробежную силу, разве что индикатором была капля ртути, а не рычаг: по мере роста оборотов она меняла форму, растекаясь над шкалой, по которой можно было судить о скорости вращения вала двигателя. Предыстория, надо полагать, была прозаичной: как я уже сказал, превышение допустимых оборотов приводит к разрушению механизмов, значит, необходимо обороты контролировать. Вот для этого и нужен наглядный индикатор оборотов.

Собственно, и первые центробежные спидометры локомотивов, о которых я писал в предыдущей записи, по принципу действия ни что иное, как тахометр, просто шкала размечена километрами или милями в час, а не оборотами в минуту.

На автомобиль тахометр установили тогда, когда возникла идея использовать его для гонок, а не просто как средство передвижения: по определению водителю гоночного автомобиля необходимо реализовать максимальный потенциал двигателя и трансмиссии, а как это сделать без средства контроля оборотов двигателя?

Я не возьмусь судить, кто первым решил установить тахометр на автомобиль, но так или иначе он со временем прочно занял свое место на приборной панели автомобиля. За исключением, пожалуй, американских автомобилей середины прошлого века и с автоматом: и автопроизводители, и (наверняка) потребители считали его избыточным, ведь должным образом настроенная система управления автоматической трансмиссией полностью снимает с водителя бремя контроля оборотов, на которых необходимо переключать скорости.

В общем, лучше для разнообразия порассуждаем о визуальных решениях.

Первое, что бросается в глаза, это единицы измерения. Шкалы ранних тахометров, особенно на британских автомобилях, иногда были размечены в тысячах. Реплика (в правом верхнем углу) тоже градуирована по канонам.

Плюс в том, что множитель не нужен: на шкале сразу указаны нужные единицы измерения. Минус тоже достаточно очевиден: шкала перегружена лишними символами, то есть нулями, усложняющими восприятие информации.

Поэтому более распространенным вариантом стал вот такой, с десятками и множителем х100.

Десятки используются до сих пор, хотя и с ними выявился еще один довольно предсказуемый недостаток: если два прибора — тахометр и спидометр — расположены рядом, имеют примерно одинаковые размеры и оформлены похожим образом, то скорость запросто можно перепутать с оборотами. В следующих записях про эргономику я расскажу об этом подробнее.
Тем не менее, такая шкала используется до сих пор, пусть и реже.

Самый подходящий с точки зрения эргономики вариант — единицы с множителем x1000. Именно такое представление и является наиболее распространенным.

Спорное, но интересное решение применили американцы на Pontiac GTO и Pontiac Firebird: тахометр был размещен прямо на капоте. Зачем? Да кто про что. И в авиации мол так делают. И переключать передачи на одном из первых масл-каров так удобнее, не отрывая взгляд от дороги. Я больше верю в маркетинговый ход: фишечка, такое решение не встречается на других серийных автомобилях. Значит не сильно-то и нужно. Тахометр на американских машинах вообще встречался нечасто. А вы как думаете?

Какие еще необычные решения встречались? Ну, например, иногда изображали тахометр в виде стилизованной кривой или прямой линии на графике мощности.

И такое тоже не прижилось. Зрелищно, более-менее информативно, но для среднего обывателя совершенно избыточно. Поигрались в инфографику под конец прошлого века на серийных и мелкосерийных автомобилях, а сейчас и вовсе оставили такое представление мощности и оборотов на отдельных суперкарах или кастомах. Я уже не раз подчеркивал: главная задача панели приборов — за минимальное время предоставить водителю всю необходимую во время движения информацию. А для этого в большинстве ситуаций достаточно лишь трех-четырех стрелочных приборов (спидометр, датчик температуры охлаждающей жидкости, датчик уровня топлива и тахометр как опция) и набора контрольных ламп.

У меня есть и другие интересные наблюдения, но об этом я расскажу в следующих записях и немного под другим углом.

На очереди датчики давления/температуры масла, температуры охлаждающей жидкости и уровня топлива.