Советский паровой автомобиль
Уникальный грузовик, о котором пойдет речь, появился на свет в далеком 1949 г. Тогда еще были остры воспоминания о суровом военном времени, когда транспортникам приходилось выполнять свои задачи в тылу и на фронте при нехватке жидкого топлива — бензина. Решить проблему частично помогали газогенераторные автомобили с тяжелыми и капризными установками, позволявшими получить светильный газ для питания традиционных двигателей и работавшими на дровах. Подобные машины выпускались тогда на Горьковском и Уральском автозаводах, они получили некоторое распространение на лесозаготовках Сибири, но из-за низкой мощности моторов отличались малой эффективностью. Конструкторам стало ясно: газогенератор свою историческую задачу выполнил, необходим более совершенный альтернативный двигатель, и вспомнили о паровых установках, применявшихся в ограниченном количестве за рубежом на грузовиках в 20-е-40-е годы, но потреблявших в качестве топлива не дрова, а уголь.
1949 год. Между Советским Союзом и Америкой — «холодная война», которая рискует перерасти в настоящую (как раз в этом году СССР испытал первую атомную бомбу). А в институте НАМИ строятся паромобили, работающие на дровах! В сейчас можно рассмотреть уникальные чертежи этих машин и отчеты об их испытаниях…
Можно ли построить паровой автомобиль, работающий на дровах? Подобную задачу никто и никогда в мире еще не решал. И специалистам головного отраслевого научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института НАМИ предложили взяться за новое, неизведанное дело. Руководителем темы был назначен энергичный инженер Юрий Шебалин, а за основу конструкции решили взять 7-тонный грузовик ЯАЗ-200, производство которого освоил Ярославский автозавод в 1947 г.
Грузоподъемность парового автомобиля должна была составлять не менее 6,0 т при полной массе не более 14,5 т, включавшей 350—400 кг дров в бункерах и 380 кг перевозимой воды в котле паровой машины. Максимальная скорость предусматривалась 40—45 км/ч, а расход дров, имевших влажность до 47%, предполагалось ограничить 4—5 кг/км.Одной заправки должно было хватить на 80 км. В случае успешного завершения работы над опытным образцом с колесной формулой 4×2 предусматривалась разработка полноприводной модификации, а затем и целого ряда паровых грузовиков разного назначения и грузоподъемности для работы в районах, куда доставка дизельного топлива и бензина была затруднительна, а местное топливо — дрова, имелось в избытке.
Перед нами — пожелтевшие от времени и вытертые на сгибах чертежи-«синьки». В нижнем правом углу выведено: «Паровой автомобиль НАМИ-012». Ниже аббревиатура БПА — Бюро паровых автомобилей. Три подписи: «конструктор», «проверил», «утвердил». И дата — 18 октября 1949 года.
Знаете, чем знаменателен этот день? Тогда летчик Тютерев на реактивном истребителе МиГ-15 впервые преодолел звуковой барьер!
Но вернемся на землю. Еще до войны, в тридцатых годах, НАМИ (который тогда именовался НАТИ) вовсю разрабатывал газогенераторные установки: они позволяли получить газ для карбюраторных двигателей из всего, что могло гореть. Уголь, торф, древесные чурки, даже брикеты прессованной соломы. Правда, установки были тяжелыми и капризными, а мощность двигателей после перевода на «подножный корм» падала почти на треть.
Прототипом паромобилей НАМИ послужил Sentinel S.4 из Англии (на его борту виден советский номер)
Учитывая громоздкость паросиловой установки, Ю. Шебалин и его основной коллега по этой работе Николай Коротоношко (впоследствии главный конструктор НАМИ по грузовым автомобилям высокой проходимости) приняли для грузовика компоновку с расположенной над передним мостом трехместной кабиной. За ней находилось машинное отделение с паросиловой установкой, включавшей в себя и котельный агрегат. За машинным отделением была установлена грузовая платформа. Вертикальную трехцилиндровую паровую машину, развивавшую 100 л. с. при 900 мин-1, разместили между лонжеронами, а водотрубный котельный агрегат, изготовленный совместно с топливными бункерами, устанавливался на задней стенке машинного отделения.
Общий вид паровой машины
Справа в машинном отделении конструкторы отвели место для водяного бака на 200 л и конденсатора, за которым располагалась вспомогательная паровая турбина так называемого «мятого» пара, с осевым вентилятором для обдува конденсатора и топочной воздуходувкой. Там же находился электродвигатель для вращения воздуходувки при розжиге котла. Как видно из перечисленных, непривычных для уха автомобилистов, названий агрегатов и механизмов, в грузовике НАМИ широко использовали опыт создания паросиловых установок для компактных паровозов того времени.
Трехдисковое сцепление
Все оборудование, требующее наблюдения и обслуживания в эксплуатации, было размещено слева по ходу машины. Доступ к местам обслуживания обеспечивали дверцы и жалюзи машинного отделения. Трансмиссия парового автомобиля включала в себя трехдисковое сцепление, двухступенчатый понижающий редуктор, карданные валы и задний мост. По сравнению с ЯАЗ-200 передаточное число моста было уменьшено с 8,22 до 5,96. Конструкторы сразу предусмотрели возможность отвода мощности на передний мост.
Редуктор имел прямую и понижающую передачу с передаточным отношением 2,22. Конструкция сцепления позволяла включать понижающую передачу без полной остановки автомобиля, что впоследствии положительно сказалось при испытании модификации НАМИ-012 — полноприводного автомобиляНАМИ-018, на бездорожье.
В сцеплении использовались ведомые и нажимной диски ЯАЗ-200. При этом нажимная пружина была очень мощной, тракторного типа, что позволяло передавать крутящий момент до 240 кгс•м. Грамотная конструкция привода сцепления позволила снизить усилие на педали до 10,0 кгс.
Управление паровым автомобилем, несмотря на то, что по числу рычагов и педалей оно было идентично ЯАЗ-200, требовало от водителя специальной подготовки. В его распоряжении находились: руль, рычаг переключения отсечек парораспределительного механизма (три отсечки для движения вперед, обеспечивающие 25, 40 и 75% мощности, и одна реверсивная — для движения задним ходом), рычаг включения понижающей передачи, педали сцепления, тормоза и управления дроссельным клапаном, рычаги центрального стояночного тормоза и ручного управления дроссельным клапаном.
Во время движения по ровному участку дороги водитель пользовался главным образом рычагом переключения отсечек, изредка педалью сцепления и рычагом включения понижающей передачи. Трогание с места, разгон и преодоление небольших подъемов производилось только воздействием на дроссельный клапан и на рычаг отсечек. Постоянно оперировать педалью сцепления и рычагом переключения передач не требовалось, что облегчало труд шофера.
Под левой рукой водителя у спинки сиденья устанавливались три вентиля. Один из них являлся перепускным, и служил для регулирования подачи воды в котел приводным питательным насосом, а второй и третий обеспечивали пуск на стоянках прямодействующего парового питательного насоса и вспомогательной турбины. Справа между сиденьями имелась манетка регулирования подачи воздуха в топку. Перепускной вентиль и манетка использовались только при отказе автоматического регулирования уровня воды и давления.
Паровая машина двухстороннего действия имела три цилиндра размерностью 125×125 мм. Она включала блок-картер, коленчатый вал, шатунный механизм, крышку блока с клапанами и парораспределительный механизм, прикрепленный к блоку. В картере находился кулачковый вал, получавший вращение от коленвала с помощью двух пар косозубых шестерен и приводного вертикального валика. Этот вал имел три группы кулачков, обслуживающих отдельные цилиндры. Изменение отсечек и реверс достигались осевым перемещением кулачкового механизма.
Однако были районы, где от 40 до 60 процентов грузовиков работало на газогенераторах. Знаете почему? Ведь тогда в СССР было всего два основных месторождения нефти — в Баку и Грозном. И как оттуда доставляли горючее куда-нибудь в Сибирь, трудно даже представить.
Но газогенераторные автомобили, как ни крути, были созданы на основе бензиновых. А нельзя ли построить машину, которая устроена, как паровоз: кидаешь в топку горючее, а давление пара в котле крутит колеса?
Сразу после окончания Великой Отечественной Научному автомоторному институту (НАМИ) было дано задание создать для леспромхозов паровой автомобиль. В капиталистических странах такие автомобили существовали уже давно. Для НАМИ (именовавшегося тогда НАТИ) проектирование паровых автомобилей было не в диковинку. Еще в 1939 году на основе шасси автомобиля ЯГ-6 был создан паромобиль, который должен был работать на жидком топливе либо антраците. В 1938 году НАМИ приобрел для исследований «шеститонный самосвал английской фирмы Сентинел с котлом низкого давления» (так он именовался в отчетах). Машину топили отборным донецким углем (для чего требовался кочегар), и, несмотря на чудовищный расход угля — 152 кг на 100 км пути, — эксплуатация оказалась выгодной. Ведь литр бензина тогда стоил 95 копеек, а килограмм угля — всего четыре копейки.
За кабиной находилось машинное отделение со «смотровым люком»
Поэтому уже в следующем году на шасси ЯГ-6 был создан (или скопирован с английского?) паромобиль, который должен был работать на жидком топливе либо антраците. Но построить его не успели: в последние предвоенные годы стране было не до экзотических паромобилей…
Во время войны, видимо, об этом вспоминали с сожалением – бензина в СССР сильно не хватало. Достаточно значительную часть автомобильного парка даже перевели на газогенераторные установки (которые, кстати, в НАТИ также разрабатывались).
Вот после войны и вспомнили о паровых автомобилях. Только в качестве топлива решили использовать не уголь, а дрова – автомобиль ведь предназначался для леспромхозов (этакое безотходное производство).
Однако после Победы перед конструкторами института поставили задачу: создать для леспромхозов автомобиль, работающий… Правильно, на дровах. Безотходное производство! Особенно если учесть, что лесорубов в стране было хоть отбавляй: лагеря ломились от политзаключенных и пленных…
В отличие от газогенераторных машин, паромобиль должен был топиться не маленькими чурочками, а так называемыми швырками. Швырок — это полуметровое полено диаметром до 20 сантиметров. Примерно такие использовались в стационарных паровых машинах (локомобилях), но автомобили ими еще не топил никто!
На автомобиле НАМИ-012 применили котельный агрегат необычной конструкции. У водителя не было необходимости постоянно наблюдать за процессом горения и подавать дрова в топку по мере их сгорания. Дрова (чурки размером 50×10×10 см) из бункеров по мере выжига под действием собственного веса опускались на колосниковую решетку сами. Процесс горения регулировался изменением подачи воздуха под решетку автоматом давления воздуха или водителем из кабины.
Одной заправки бункеров дровами влажностью до 35% было достаточно для непрерывного пробега по шосседо 80—100 км. Даже при форсированных режимах работы котла химический недожог составлял лишь 4—5%.Правильно выбранная производительность котла при работе на дровах повышенной влажности (до 49%) гарантировала нормальную работу автомобиля. Паропроизводительность котельного агрегата составляла 600 кг пара в час при 25 атм давления и перегреве в 425°С. Испаряющая поверхность котла составляла 8 м2, поверхность пароперегревателя — 6 м2.
Удачное размещение поверхностей нагрева и хорошая организация топочного процесса позволяли эффективно использовать горючее. При средних и форсированных нагрузках котельный агрегат работал с КПД более 70%. Температура уходящих газов при тех же режимах не превышала 250оС. Масса котельного агрегата составляла 1 210 кг, включая 102 кг воды. Он закреплялся на раме в трех точках на упругих опорах, что исключало возможность нарушения его каркаса при перекосах рамы. Холодный котел должен был разжигаться до полного давления за 30—35 мин, а паровой автомобиль обязан был начать движение с низкой скоростью, когда давление пара достигнет12—16 атм. Конструкция топочного устройства допускала после небольшой переделки его перевод на такое низкокалорийное топливо, как торф или бурый уголь.
НАМИ-012 образца 1949 года на зимних испытаниях. Интересно, если загруженный лес пустить на топливо, на сколько километров хода его хватит?
Итак, 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».
Пожалуй, нет смысла подробно рассказывать об устройстве самой паровой машины с массой такого экзотического оборудования, как «турбовоздуходувка» или «турбина мятого пара». Время подобных агрегатов давным-давно прошло…
Эксплуатация паромобиля была проста - сначала надо было накидать полный бункер швырков (швырок — полуметровое полено диаметром до 20 сантиметров), а потом раскочегаривать машину около получаса — и то если дрова не были сырыми. Наверняка все это хозяйство нещадно чадило и коптило… Зато кочегар в пути не требовался: дрова по мере сгорания опускались на колосники топки «автоматически», под собственным весом.
Поскольку момент трогания паромобиля зависит от давления в системе, при аккуратном нажатии акселератора паромобиль трогался плавно, словно с коробкой-«автоматом».
Водотрубный котельный агрегат с топливными бункерами «седлообразно» устанавливался на раму
Испытания НАМИ-012, проведенные в 1950 г., показали хорошие результаты. Оказалось, что по динамике машина не уступает, а по разгону до 35 км/ч даже превосходит дизельный ЯАЗ-200. Недаром двигатель НАМИ-012развивал на малых оборотах крутящий момент 240 кгс•м при 80—100 мин-1, т. е. в 5 раз больший, чем дизельЯАЗ-200. При эксплуатации автомобиля на лесозаготовках снижение стоимости перевозки на единицу груза составило 10% по сравнению с грузовиками, имеющими бензиновые моторы, и более чем вдвое, если сравнивать с газогенераторами. Водителям опытного грузовика нравилось более простое управление машиной, которое оказалось, на удивление, очень надежным в работе.
Основное внимание, которое требовалось при уходе за машиной, — это следить за уровнем воды в котле и во время его регулировать.
С прицепом грузоподъемность автопоезда с тягачом НАМИ-012 составляла 12 т. Масса автомобиля в снаряженном состоянии равнялась 8,3 т. Благоприятное распределение снаряженной массы по мостам (32:68%) способствовало хорошей проходимости автомобиля по сухим грунтовым дорогам. С полностью гружеными прицепом и своей бортовой платформой автопоезд развивал скорость до 40 км/ч, что вполне устраивало транспортников на лесозаготовках. Расход дров в реальных условиях составил от 3 до 4 кг/км, воды — от 1 до 1,5 л/км. Запас хода с полной нагрузкой (без прицепа) на шоссе: по дровам 75—100 км, по воде — 150—180 км. Время, необходимое для начала движения автомобиля после ночной стоянки, равнялось от 23 до 40 мин в зависимости от влажности дров.
Водяной бак вместимостью 200 л — с турбовоздуходувкой, маслоотделителем и конденсатором
Рабочее место водителя
Так дрова загружали в бункер
Функцию рычага КПП (самой коробки здесь, разумеется, не существовало) выполнял рычаг переключения отсечек парораспределительного механизма: предусматривались три отсечки «вперед» (на 25, 40 и 75% наполнения цилиндра) и одна «назад». Педалей в кабине было три, как обычно, но сцепление требовалось выжимать только для включения понижающей передачи.
Грузовик (первый образец был бортовым) перевозил шесть тонн, однако максимальная скорость не впечатляла: в отчете указано, что она равнялась… всего-то 42,3 км/ч. При этом на сто километров пути уходило от 350 до 450 кг (это не опечатка) дров — полный бункер. Все эти дрова надо было напилить, наколоть, загрузить, разжечь котел… В холода еще и сливать воду (200 литров!) на ночь, чтобы она не превратилась в лед, а утром опять заливать.
Каторжная работа! Впрочем, если бы такие машины действительно пошли в леспромхозы, то и работали бы на них каторжники…
Вслед за опытным образцом были построены еще два (в конце 1949 и середине 1950 года): внешне они отличались более скругленными кабинами, с передка исчез массивный хромированный молдинг с «клювом». Любопытно, что оба экземпляра испытывались и как грузовики, и как тягачи-лесовозы: именно поэтому в исторической литературе можно встретить их фотографии как с бортовым кузовом, так и с лесовозным прицепом.
Испытания проходили в условиях, приближенных к боевым. Морозы доходили до 40 градусов, вода заливалась из ближайшего озера… Напоследок машины даже совершили пробег по маршруту Москва—Ярославль и обратно: всего же одна из них прошла 16 тысяч километров, другая — 26 тысяч.
Однако, как отмечалось в статьях того времени, «в порожнем состоянии вследствие большого веса, приходящегося на переднюю ось, паровой автомобиль обладает ухудшенной проходимостью». Судя по всему, на лесных дорогах машины попросту вязли!
Поэтому в 1953 году построили четвертый экземпляр — полноприводный лесовоз НАМИ-018 (разработка Н. Коротоношко). Его привод был подключаемым благодаря оригинальной «раздатке»: когда задние колеса буксовали, начинали «грести» передние. Как утверждают источники тех лет, по проходимости НАМИ-018 не уступал самому мощному дизельному лесовозу того времени МАЗ-501.
Лесовоз НАМИ-012
Автомобиль имел очень интересную конструкцию раздаточной коробки, с которой, безусловно, стоит познакомиться. Ее продольный разрез мы приводим. На задний ведущий мост крутящий момент передавался через вал 1, а на передний — через вал 2, на котором был установлен механизм отключения заднего моста при работе автомобиля без пробуксовки задних колес. Этот механизм состоял из двух роликовых муфт свободного хода, одна из которых работала при движении вперед, а вторая — назад. В первом случае шестерня 3 соединялась с наружным кольцом 4 муфты свободного хода, а во втором — с наружным кольцом 5. Изменение направления движения тягача достигалось реверсированием парового двигателя, вследствие чего вилка переключения наружного кольца муфт свободного хода кинематически была связана с рычагом управления реверсом.
Раздаточная коробка тягача НАМИ-018
Государственные испытания НАМИ-012 в 1951 году
Для того, чтобы при отсутствии буксования передние колеса были всегда выключены, общее передаточное отношение главной передачи переднего моста сделано на 4% больше передаточного отношения главной передачи заднего моста. Вследствие этого вал 2 при отсутствии буксования задних колес вращался быстрее, чем шестерня 3, и муфта свободного хода выключалась. При буксовании задних колес из-за уменьшения поступательной скорости тягача шестерня 3 вращалась быстрее вала 2, что приводило к включению в работу передних колес. С прекращением буксования передние колеса автоматически становились не ведущими.
НАМИ-018 в окончательном варианте — 1953 год
Существовал и вариант на жидком топливе (правда, только на бумаге): он изображен на одном из чертежей, попавших в наши руки. Поскольку дровяные бункеры ему уже не были нужны, то и кабина проектировалась более вместительной, двухрядной.
Статьи об удивительных машинах и подробнейшие расчеты их якобы фантастической производительности публиковались в автомобильных журналах и отчетах НАМИ до конца пятидесятых — в основном под фамилиями разработчиков, Шебалина и Коротоношко. А потом наступила тишина.
Сталин к тому времени давно умер, лагеря опустели, партия сменила курс… И паромобили попросту оказались никому не нужны.
В начале 50-х годов все работы по паровым грузовикам были свернуты. Судьбу опытных образцов НАМИ-012 и НАМИ-018, как впрочем, и огромного числа других интересных отечественных разработок, постигла грустная участь: они погибли, так и не став музейными экспонатами. Первый в мире паровой автомобиль, работающий на дровах, стал последним автомобилем такого рода, так как никто никогда больше подобных машин не делал.
Теперь уже невозможно установить истинные причины их появления на свет, но есть одно предположение. Не исключено, что паромобили должны были играть ту же роль в обороноспособности страны, что и бесчисленные паровозы, стоявшие на запасных путях. Если бы атомная война действительно началась, единственным топливом на территории страны оставались бы дрова. Тут-то и должны были пригодиться паромобили! Не пригодились.
И последнее. В Англии до сих пор сохранилось около десятка паромобилей Sentinel — той самой модели S.4, что посужила прототипом для машин НАМИ. Ухоженные и начищенные паровики участвуют в слетах ветеранов, их холят и лелеют.
А где и когда были порезаны на металлолом уникальные советские паромобили — история умалчивает…
Первыйэкземпляр отличался хромированным «клювом» и большой эмблемой
Кстати…
Любопытно проследить, как с годами менялось отношение к паровым автомобилям в советской научно-технической литературе. Открываем Краткий технический словарь 1934 года (когда ни о каких паромобилях в СССР и речи не было!): «Паровые автомобили имеют весьма малое распространение. Главнейшие недостатки — необходимость большого запаса тяжеловесного топлива, медленный пуск в ход вследствие длительного разогревания…»
В 1959 году составители Малой советской энциклопедии публикуют фотографию НАМИ-012 и поют ему дифирамбы: «Наиболее благоприятные показатели… Паросиловая установка выгодно отличается от других…»
А вот Политехнический словарь 1976 года ставит все на свои места: «Паровой автомобиль не получил распространения из-за конструктивной сложности». И точка!
источники
«Грузовик Пресс» №9/2004 www.gruzovikpress.ru
Вспомните еще по ходу дела историю про ЭЛЕКТРОПАРОВОЗ, а так же кто изобрел Первый в мире пароход. А вот такое техническое чудо - самоходный пожарный котел из Нью-Йорка
Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - http://infoglaz.ru/?p=19460