Андрей Смирнов

О планах

2021-04-27T07:36:43.620Z

«Канонические», местами слишком длинные и избыточно подробные посты почти закончились. Осталось на пару-тройку. Не материал для блога закончился, нет: наоборот, чем больше я погружаюсь в это направление, тем больше нахожу интересного.

Но я прекрасно понимаю, что длиннопосты это слишком сложный формат. Не для современных соцсетей. А все опубликованные ранее посты это основа, база. Я прощупывал почву, я искал направление и оформление для него, анализировал отклик аудитории.

Со временем rustygauges станет чем-то большим, не просто личным блогом. Уже сейчас я набросал в первом приближении айдентику. Есть логотип, есть шрифт, есть цветовая гамма.

Вот этому рабочему варианту…

… идет на смену такой. Он тоже не окончательный, любое оформление имеет срок годности. Но на какое-то время хватит.

А этот пост о том, какие у меня ближайшие планы.

Первое
Формат, как я уже сказал, поменяется. Посты будут короче, а информация более точечной. Будет меньше текста и больше визуала. Продолжу искать свое, уникальное оформление: если вы обратили внимание, рисунки и фото я стараюсь выдерживать в едином стиле. И он будет развиваться дальше.
Да, к слову, название блога может не самое звучное, зато достаточно оригинальное и в первых строках поисковой выдачи по запросу rustygauges уже сейчас выпадают именно мои блоги, а не просто фотки ржавых приборов :) Название станет хештэгом.

Второе
Кроме общих постов появятся еженедельные/ежемесячные рубрики, то есть посты на определенную тематику. В зависимости от моих трудозатрат, уникальности контента и спроса на него часть таких постов будет доступна только по подписке на Boosty: подготовка материала на определенные темы (особенно исторические) занимает просто нереальное количество времени. Основная масса конечно же останется доступной бесплатно: это не то, на чем можно было бы заработать прям большие деньги, а вот лояльность аудитории и в целом формирование того или иного тематического сообщества — может быть. По крайней мере, надеюсь.
В общем, уже сейчас я придумал 6 различных рубрик. В комментариях пока можете предложить свои идеи: о чем вам интересно было бы почитать.

Третье
Вероятно, на этом этапе из личного блога rustygauges и вырастет в тематические сообщества и аккаунты: VK, Facebook, instagram, что-то еще. Естественно, будет и standalone, то есть автономный блог на независимой платформе. Какое-то время часть постов я продолжу публиковать в личных блогах на разных ресурсах, а затем направления полностью разделю. Как это будет — посмотрим.

Но до этого еще наверное далеко :)

#rustygauges

Спидометр слева, тахометр — справа. Или наоборот?

2021-04-19T08:13:12.244Z

Скажу банальную вещь: два главных прибора перед вашими глазами в автомобиле — спидометр и тахометр.

Никакие другие не борются за внимание так, как эта пара. Поэтому инженеры стараются размещать их в композиционном центре приборной панели, а с учетом ее небольших размеров (ограничены ободом руля и полем зрения водителя) вариантов не так много. Если точнее, всего четыре.

1. Спидометр слева, тахометр справа.

2. Спидометр справа, тахометр слева.

3. Спидометр в центре, тахометр слева/справа. Или отсутствует.

4. Тахометр в центре, спидометр слева/справа. В современном автомобиле отсутствовать не может по определению.

Соотношения диаметров приборов могут быть совершенно разными, но обычно в первых двух случаях приборы одинаковые, а в третьем-четвертом больше диаметр прибора, размещенного в центре.

К четвертому варианту относился до недавних пор, например, и Мини: тахометр перед глазами, а спидометр — в зависимости от расположения руля — пусть и по центру торпедо, то есть довольно далеко от тахометра, но все-таки справа или слева от него.

Различные комбинации, когда, например, скорость отображают цифрой, вписанной в окружность тахометра, я также в самостоятельный вариант выделять не стал.

Автомобили начала прошлого века это сплошь творческий поиск. Поэтому, как я уже писал ранее, в салоне, причем хоть под ногами, могли находиться приборы контроля чего угодно вплоть до разрежения во впускном коллекторе и давления жидкости в тормозной системе. Или отсутствовать вовсе. Или находиться за пределами салона.

Однако в течение десятилетий экспериментов автопроизводители пришли к упомянутым выше четырем основным вариантам.

Тахометр, как вы помните, появился впервые на спортивных автомобилях с предельно практичной целью: необходимо было (через механическую трансмиссию) наиболее полно реализовать потенциал двигателя. Соответственно, на автомобилях с автоматом в нем особой нужды нет. Для американских автомобилей середины прошлого века он первое время даже как опция не был доступен. Мода и спрос на тахометр появились вместе с первыми масл-карами, то есть по тем же причинам, что и на заре автоспорта: для эффективного ускорения и контроля предельных оборотов.

Обратите внимание на расположение тахометра в американских, то есть леворульных автомобилях: он установлен в центре приборки или справа от нее за редким исключением. Я пока просто делаю на этом акцент, а позже все объясню.

У европейцев парадигма автомобилестроения была немного иной, механики они не гнушались. А скорее ввиду отсутствия протяженной сети прямых и ровных хайвеев массовый потребитель просто не испытывал такой острой потребности в автоматах, поэтому и тахометр встречался чаще.

Сейчас тахометр обычно установлен и на автомобиле с АКПП независимо от ее вида (классика, типтроник, робот, вариатор), исключение составляют дешевые комплектации или модели у отдельных производителей. Современный тренд с заменой физических приборов анимацией на ЖК-экране вообще лишает смысла рассуждения о том, какие приборы с какой комплектацией соотносить: утрируя, себестоимость «установки» любого прибора на такую интерактивную панель — это несколько часов работы дизайнера интерфейсов.

Но вернемся в прошлое. Изучая фотографии, я со временем увидел определенные тренды и начал искать им подтверждение или опровержение.

Во-первых, естественно, расположение приборов на панели должно быть по возможности эргономичным, то есть удобным не только при монтаже...

... но и в использовании. Об этом догадывались еще более ста лет назад, то есть задолго до того, как эргономика оформилась в самостоятельную дисциплину. Вернее, догадывались не только лишь все, мало кто мог это сделать: судя по расположению, зачастую приборы ставили скорее для пассажира.

С вашего позволения этот период я рассматривать не буду, о нем выпустил уже достаточно постов. Сразу перейдем к приборам, размещенным в привычном современному водителю месте, то есть за ободом руля. В результате многочисленных экспериментов и наблюдений инженеры пришли к выводу, что именно это — компромиссное (поскольку обод руля существенно ограничивает пространство, в пределах которого можно разместить приборы), но все же самое удобное место для расположения приборов.

По мере совершенствования электроники появилась возможность разместить часть индикаторов за пределами руля, но без особого ущерба информативности. Например, над ним. Это вообще самое лучшее место для приборов, потому что отвлекает водителя от дороги менее всего, разве что места маловато. Вероятно, HUD в недалеком будущем решит эту проблему.

Отдельные производители ставили всю приборную панель в центре торпедо. Собственно, исторически она и размещалась чаще всего по центру, но так делали ввиду технических ограничений. Гибкий вал, например, был недостаточно гибким, чтобы спидометр и тахометр разместить за ободом руля. А вот к центру приборной панели он от двигателя или трансмиссии проходил практически без изгибов. Та же проблема и с амперметрами, которые, как вы помните, изначально подключались напрямую толстыми и довольно жесткими силовыми проводами, а не через шунт.

Такое расположение удобно тем, что обзор не ограничен рулем. Гораздо неудобнее другое: все приборы находятся за пределами поля зрения и, чтобы их увидеть, необходимо повернуть даже не глаза, а голову. Это лишняя нагрузка на мышцы шеи, да еще и от дороги отвлекает. Поэтому современные производители стараются главные приборы в центр передней панели не ставить, отводя это место мультимедийной системе и блоку управления климатом.

Итак, два очевидных тезиса.

Первый: ключевые для водителя приборы и индикаторы по возможности должны находиться за ободом руля или над ним.

Второй: В композиционном центре приборной панели или близко к нему размещают первостепенные приборы, то есть спидометр и тахометр.

И третий, менее очевидный, но это только на первый взгляд: центр внимания водителя, назовем его так, (не композиционный, это важно!) всегда смещен к центру приборной панели.

Чтобы было понятно, я проиллюстрирую сказанное тепловой картой: чем «теплее» цвет, тем больше внимания этой зоне уделяет водитель. На рисунке крестик это композиционный центр, а окружность — как раз центр внимания.

Если вы разбираетесь в эргономике водительского места лучше меня, подскажите, может есть более подходящее и устоявшееся определение?

Почему так? Потому, что:

- подавляющее большинство органов управления находится именно под правой рукой (на двери обычно только управление зеркалами и стеклоподъемниками).

- разумеется, и рычаг переключения механической КПП тоже под правой рукой, таким образом, при активном вождении левая рука, находящаяся на руле, постоянно будет перекрывать обзор приборов слева. Особенно актуально и заметно это на спортивных автомобилях. Теперь вспомните, где обычно ставили тахометры на масл-карах.

- пешеходы, велосипедисты, знаки, деревья, светофоры, примыкания второстепенных дорог, в общем, большинство источников дорожной информации или потенциальной опасности — тоже справа.

- пассажиры в салоне — и те по правую руку.

То есть во время движения водитель всегда будет немного косить взглядом к середине передней панели, вправо.

Соответственно, для стран с левосторонним движением все будет зеркально наоборот.

Конечно, производители об этом знают. Особенно заметно по спортивным автомобилям, где для водителя важна каждая секунда, а избыточное внимание к приборке чревато потерей управления или столкновением.

Вот, например, сравните важность для водителя информации, размещенной слева и справа от центра приборной панели.

Это не жесткое правило, как с теми же педалями: газ всегда будет под правой ногой, даже если машина праворульная. А вот со взаимной компоновкой приборов можно и нужно экспериментировать.

Поэтому, разумеется, много и исключений. Причины? Ну, например, каждый конкретный производитель может считать важными совершенно различные показания на приборной панели.

А еще, и это «во-вторых», взаимное расположение тахометра и спидометра может быть элементом фирменного стиля бренда, отличительной чертой или исторически сложившейся традицией. Так делают многие производители.

Например, на Мерседесах тахометр теперь всегда справа независимо от модели и расположения руля. А не так давно в центре был крупный спидометр.

У Ауди ровно наоборот.

Кого-то из производителей это сильно не парит, и тахометр может быть как справа, так и слева от спидометра. Например, на ЛендРоверах.

А вот на Порше, и я уже несколько раз упоминал этот факт, тахометр всегда будет украшением приборной панели, причем зачастую довольно сочным украшением. К слову, одни из лучших приборных панелей.

Таким образом, если производитель хочет подчеркнуть спортивный характер автомобиля или облегчить водителю задачу считывания информации, тахометр будет в центре приборной панели или ближе к центру торпедо: для левого руля — справа, для правого — слева.

Соответственно, на простом семейном автомобиле в этом месте наоборот будет размещен спидометр: в повседневной эксплуатации на дорогах общего пользования контроль скорости гораздо важнее оборотов.

Однако еще раз подчеркну: оба случая имеют множество исключений. Иногда это приводит и к дискомфорту, когда спокойного водителя раздражает спидометр слева, а Шумахера наоборот будет подбешивать размещенный слева тахометр. Для обоих более часто используемый прибор находится не на своем месте, эргономику не обманешь.

Впрочем, сейчас инженеров больше не сдерживают физические ограничения. Расположение, внешний вид, размер любого прибора на ЖК-экране настраивается водителем довольно гибко. И когда водитель может выбрать, что ему важнее видеть: спидометр или тахометр, слева, справа или по центру — это прекрасный тренд и я обеими руками «за».

Завершу пост также довольно очевидными тезисами: любому автору важно писать для читателей, а не в стол. Поэтому и мне важно получать обратную связь. Для вас может мелочь, а для меня каждый лайк, каждый репост и каждый комментарий — мощнейший стимул. Знак того, что труд пропадет не зря: Rusty gauges — на сегодняшний день едва ли не единственный блог, посвященный истории и развитию автомобильных приборов.

Собственно, по этой причине с настоящего момента записи буду публиковать сначала в своем блоге на Boosty, а уже потом, через две недели и с некоторыми несущественными ограничениями, на остальных площадках и зеркалах включая Драйв.
Также на Boosty в дальнейшем будет доступен по подписке эксклюзивный контент, который я не планирую публиковать более нигде.

Прошу отнестись с пониманием: подготовка авторского материала и иллюстраций занимает огромное количество времени, особенно если для этого нужно искать и переводить зарубежные источники или научную литературу.

Указатель уровня топлива

2021-04-10T09:35:29.957Z

Указатели уровня, температуры либо давления технических жидкостей устроены гораздо проще, чем спидометры/тахометры или одометры. И хотя история их появления именно на автомобилях тоже насчитывает уже больше столетия, вряд ли я вас удивлю длинной и противоречивой историей их эволюции.

Начнем с уровня топлива. Чтобы у вас было примерное понимание, как ранние указатели уровня отображали этот самый уровень, вот вам несколько патентов на различные вариации. Уже применительно к автомобилям: на этот раз паровозы трогать не будем.

Как видите, в основном использован самый простой и удобный принцип — закон Архимеда — один из основных законов гидростатики: на поплавок в баке действует выталкивающая сила, равная весу объема жидкости, вытесненной частью поплавка, погруженной в жидкость. А на оси рычага поплавка размещен тот или иной привод, механически соединенный со стрелкой индикатора: трос, цепь, гибкий или жесткий вал, зубчатая рейка. Это решения, доступные на момент, когда возникла потребность в массовом применении дополнительных индикаторов кроме традиционных амперметра, спидометра с одометром и тахометра. Где-то в 20-х годах прошлого века автомобиль претерпел существенные изменения, среди которых был четкий тренд на повышение комфорта для водителя и пассажиров.

Как вы помните из прошлых постов, первоначально автомобиль с ДВС существенно уступал в комфорте и эксплуатационных характеристиках тем же электромобилям. Поговорка «лучше плохо ехать, чем хорошо идти» — это вот как раз про автомобили начала прошлого века: не избалованному комфортом автовладельцу ничего не стоило проверить уровень топлива на глаз или мерной рейкой. Или вовсе забыть проверить: характерные средние пробеги были мизерными, а остаться без топлива в черте города или в сотнях километров от него — это принципиально разные вещи. Но уже через десяток-другой лет массовый потребитель вполне ожидал увидеть целый набор индикаторов и датчиков, причем по возможности объединенных в кластер на приборной панели, а не бегать вокруг автомобиля и заглядывать то в бак, то за сиденье, то под капот, то на радиатор. Это с одной стороны.

А с другой — технический прогресс явно вынудил инженеров внедрить на приборную панель кроме индикатора уровня топлива еще и приборы контроля давления или температуры моторного масла и температуры охлаждающей жидкости: двигатели совершенствовались и усложнялись, становились мощнее и эластичнее. Ценой этому стала возросшая требовательность к качеству масла и топлива, а также более узкий диапазон рабочих температур. На водителя соответственно инженеры возложили бремя постоянного контроля этих показателей.

Были и другие индикаторы той или иной степени экзотичности/избыточности: давление в тормозной системе, высотомер, индикатор мгновенного расхода топлива или разрежения во впускном коллекторе. Приборные панели Дюссенбергов и некоторых других автомобилей, например, предлагали едва ли не весь набор возможных индикаторов. И часы, конечно часы. А лучше хронометр или хронограф, если речь идет о премиум-сегменте.

Однако результатом вековой эволюции приборных панелей стал вот такой «джентльменский набор», то есть самая распространенная комбинация приборов: спидометр с одометром, тахометр, уровень топлива и температура охлаждающей жидкости.

Итак, современный датчик уровня топлива по-прежнему имеет в основе поплавок, разве что стрелка на приборной панели теперь управляется электричеством: поплавок через рычаг приводит в движение подвижный контакт потенциометра. Но как и все контактные датчики рычажно-поплавковый не лишен недостатков: со временем резистивный слой истирается, а отдельные виды топлива (тот же этанол/метанол) еще и ускоряют процесс износа.

Поэтому используются и бесконтактные датчики, фиксирующие изменение магнитного (индуктивность) или электрического (емкость) поля, а то и вовсе ультразвуковые. Но это экзотика в основном для коммерческого и специализированного транспорта, такие датчики ставят совместно с установкой Глонасс-оборудования, а также при использовании электропроводящего или химически активного топлива. Точность таких датчиков на порядок выше традиционных, но выше и стоимость. Владельцу обычного легкового автомобиля нет нужды прецизионно контролировать уровень топлива: точности современных цифровых поплавковых датчиков вполне достаточно для повседневной езды.

Кроме рычажных датчики бывают и трубчатыми. Как привод клапана в бачке унитаза, совершенно верно :)
Датчик обычно монтируют в одном корпусе с топливным фильтром и насосом.

www.amazon.ca/Maxfavor-Premium-Assembly-1998-2004-Frontier/dp/B07PBJ83LZ

Вернемся к приборной панели, именно там самое интересное.

Конструкция самых первых индикаторов была обусловлена доступными на тот момент времени технологиями, поэтому водитель видел перед собой вертикальный столбик со шкалой и индикатором: контрастным флажком или просто уровнем жидкости в стеклянной колбе. Такой дизайн позволял разместить с разных сторон от индикатора две шкалы, размеченные в галлонах или литрах и в дробях от остатка топлива в баке. С круговой или секторной шкалой такой фокус дизайнеру сходу не провернуть. Помните, в одной из записей я вкратце рассказал о сложностях радиальной разметки спидометров под две системы: метрическую и имперскую?

Позже появились барабанные индикаторы. Конструктивно аналогичные ранним спидометрам.

С точки зрения классической эргономики именно такой индикатор дает минимальный (0,5–1,0) процент ошибок. Но с парой оговорок: если он расположен как можно ближе к центру поля зрения водителя, при этом достаточно крупный и контрастный. Например, как это реализовал Ситроен. Я уже рассказывал о такой приборной панели.

А на автомобилях начала века одновременно не выполнялись оба условия: циферблат крохотный и размещен вне поля зрения. На американских автомобилях еще и шкала была размечена обыкновенными дробями: отсутствие системы мер, кратной десяти, вынуждало использовать их даже здесь. А может просто по привычке так размечали, кто их теперь разберет. В любом случае вот, справа.

На смену барабанным пришли стрелочные индикаторы с линейной и радиальной разметкой шкалы, они-то и стали самыми массовыми. Позже, когда появилась эргономика как отдельная дисциплина, инженеры в результате экспериментов установили, что именно стрелочный индикатор с круглой шкалой является самым удобным для визуального восприятия. И процент ошибок сравнительно невысокий (10–11), и показания можно считывать периферийным зрением. Прекрасный компромисс. Именно поэтому многочисленные опыты автопроизводителей по замене круглых шкал другими вариантами отображения информации постепенно сошли на нет. Впрочем я забегаю вперед, это тема отдельного поста.

Разметка шкал была разнообразной.
Например, встречались такие варианты. Галлоны или литры — это уже особенности местного рынка.

Полагаю, ход мыслей был такой: если все приборы на панели размечены конкретными цифровыми показаниями, то почему бы подобным образом не оформить и указатель уровня топлива? Творческий поиск это прекрасно, но подход в итоге на аналоговых приборках массово не прижился: с одной стороны, в силу особенностей устройства датчика и формы топливного бака показания нелинейные, а погрешность достаточно высокая. С другой, это попросту избыточная для водителя информация.

Стрелка температуры антифриза в красной зоне или давления масла на нуле — это считанные минуты на принятие решения, и чем быстрее водитель заглушит двигатель, тем меньше будут повреждения. А езда на остатке топлива — чаще всего просто дискомфорт, когда придется искать помощи других водителей, и лишь в отдельных случаях грозит перегревом и выходом из строя топливного насоса. Но и замена сгоревшего топливного насоса это не ремонт перегретого двигателя, не так ли? Однако в помощь водителю со временем стрелочный индикатор все же дополнили контрольной лампой низкого уровня топлива (поначалу это была просто лампа, а сейчас — привычная нам пиктограмма бензоколонки).

В общем, галлоны/литры не рисовали массово, но так или иначе индикаторы уровня топлива с такой разметкой выпускались производителями в течение всего прошлого столетия.

Еще мне попалась пара вот таких необычных вариантов. О практичности рассуждать не буду, но выглядит забавно.

Самостоятельное, но тупиковое направление — цифровые электронные панели 80–90-х. На них (впрочем, иногда и на обычных приборках) остаток топлива был указан цифрой. Информация считывается прекрасно, но она опять же избыточна.

Современные инженеры творчески переосмыслили указатель и теперь бортовые компьютеры указывают запас хода. В самом деле, что толку знать, сколько у тебя в баке бензина, если в итоге его нужно пересчитывать в километры и мили, которые ты можешь проехать на этом количестве.

Хорошо, пусть не литры, но в любом случае шкала, если она есть, должна быть как-то размечена? Отдельный адъ, перекочевавший с самых первых индикаторов, вот:

1/4 и 3/4 это просто визуальный мусор. 1/1 и 4/4 для обозначения полного бака — тоже, к слову. Бывает даже на современных приборных панелях.

1/2 (или реже 2/4), то есть полбака это еще терпимо. Дроби в любом случае не самый лучший вариант, но одна дробь посередине шкалы это допустимый компромисс для приборной панели, а для указателя уровня топлива и вовсе, пожалуй, один из лучших вариантов. Поэтому и встречается массово.

Также лично мне непонятно использование единицы для обозначения полного бака (в том числе заряда батареи на электромобилях). Ноль разночтений не предполагает, но единица? С одной стороны, мы прекрасно понимаем, о чем идет речь. С другой — «один» что? Один полный бак? Одна полностью заряженная батарея? Да, придираюсь.

Однако надо полагать, и многие производители рассуждают так же. Поэтому для крайних значений шкалы устоявшийся вариант представлен двумя английскими словами empty/full, или сокращением e/f. Реже r/f или reserve/full.

Для европейских рынков это, например, leer/voll (немецкий) или vide/plein (французский). Сейчас такое вряд ли встретишь: унификация для глобальных рынков сбыта.

И без дробей вообще. Достаточно разметить шкалу пятью делениями, соответствующими остатку топлива в баке (0, 1/4, 1/2, 3/4 и 1) и обозначить только три важных значения: пустой бак, половина бака и полный бак.

На автомобилях конца прошлого века встречался полнейший минимализм. Только шкала и стрелка. Прикинуть в уме остаток топлива можно без проблем, но на поиск визуальных ориентиров и восприятие информации уйдет чуть больше времени.

А вот другая крайность, градуировка шкалы избыточна, считыванию это зачастую сильно мешает. Правый нижний угол: дизайнер конкретно заигрался в декор.

Или вот, современные специалисты по интерфейсам вспомнили хорошо забытое старое и вместо радиальной шкалы снова рисуют полоски. Ну, такое себе, если честно. Опять много лишних элементов, усложняющих считывание информации. Маркетологи рисовали, не иначе. Много есть спокойных и читаемых вариантов, здесь же я для наглядности собрал самый трэш, особенно в центральном и нижнем рядах на иллюстрации.

В поисках оптимального решения с учетом физиологических и культурных особенностей дизайнеры пробовали заменить буквы и цифры пиктограммами. С одной стороны неплохо. Универсально. Более-менее информативно. С другой — чего-то не прижилось…

А товарищи из местечка Сант-Агата-Болоньезе решили уровень топлива разметить и вовсе процентами. Это приборка Lamborghini Reventon. Мне не нра. Контрастно, лаконично, но можно было сделать еще нагляднее и информативнее. Однако не сидев ни разу за рулем супер-, гипер-, спорткара, судить об эргономике не возьмусь, честно. У них там вообще своя атмосфера, приборки многих подобных автомобилей ничего общего с обычными не имеют — и ничего, владельцы ездят как-то.

Ну, и завершить пост хотел бы упоминанием отдельной инженерной находки. Пусть это будет «вишенка на торте»: речь про стрелку-указатель расположения заливной горловины (владельцы УАЗов могут дальше не читать). Гениально простое и при этом крайне удобное решение. Полагаю, впервые появилось на американских автомобилях. Но это не точно.

Меня, например, указатель выручал не раз: больше двух-трех лет я на одном автомобиле езжу редко, за это время не всегда успеваешь привыкнуть к иному расположению горловины и иногда подъезжаешь к колонке не той стороной.

Лично для меня как дизайнера подобные изящные решения — просто эстетический восторг.

В следующих записях еще расскажу о подобных находках подробнее. На очереди указатели температуры и давления.

Цветные приборные панели

2021-03-09T10:58:05.341Z

Для разнообразия вместо увесистого лонгрида сегодня предлагаю вам #эстетикипсто, короткую и не перегруженную информацией запись о редких, но интересных приборных панелях.

Отдельные производители, создавая необходимую атмосферу в салоне, в своих экспериментах заходят несколько дальше привычных рамок. Я довольно подробно рассказал о том, как и на что влияет выбор цвета подсветки приборной панели, кнопок или салона вообще.

А теперь давайте посмотрим, что будет если раскрасить саму подложку шкал. Приборки красят сравнительно редко, в основном производители сами этим не занимаются, позволяя многочисленным студиям тюнинга и стайлинга претворять в жизнь собственное (чаще конечно же клиентское) видение дизайна. Серийная сборка предполагает унификацию, стандартизацию и прочие скучные бюрократические мероприятия, тогда как придворное ателье может сравнительно быстро и просто реализовать практически любые пожелания взыскательного клиента.

Тем не менее цветные шкалы встречаются не единично, поэтому я сгруппирую приборные панели по цвету и их оттенкам, а не моделям или маркам.

Синий, фиолетовый. Фиолетовый вообще не встречался ни разу, а вот синие приборки наоборот распространены больше остальных. Уж не знаю, по какой причине, но такие массово бывают даже на серийных автомобилях. Праворульщики нулевых, например, вспомнят их по отдельным моделям Тойот, Ниссанов и Субару. А еще? Мазерати, Альпина, Порше, Вольво, Понтиак, Холден…

Зеленый. Порше, Лотус. Довольно редкий вариант оформления.

Желтый, оранжевый. Порше, Холден, Понтиак, Ленд Ровер. И конечно же наиболее часто встречается на Феррари: желтый тахометр по центру приборной панели — фирменная черта многих моделей.

Красный. Порше, Феррари, Холден, Понтиак, Фиат, Ниссан, Додж. А когда-то, например, и Дэлаэ. Или не так давно прекративший существование Висманн. Вообще, как и синий, красный встречается даже на серийных автомобилях или отдельных заряженных версиях: тот же Charger SRT Hellcat.

Список конечно же не исчерпывающий, в комментариях можете добавить собственные варианты.

Уже обратили внимание, что Порше упоминается очень часто? Дизайнеры этой марки выше всяких похвал на мой взгляд: направление, в котором эволюционируют их приборные панели, заслуживает отдельного поста, и я таки напишу об этом в дальнейшем. А различные ателье предлагают клиентам самое разнообразное оформление интерьера и экстерьера, и на мой взгляд получается у них это просто превосходно!

По мере вытеснения аналоговых приборов ЖК-экранами реализовать творческие задумки становится проще, успевай только скины в бортовой компьютер заливать. Но с другой стороны постепенно исчезает отдельное и самобытное направление дизайна. Я надеюсь, производители оставят нам еще на какое-то время возможность полюбоваться аналоговыми стрелками: слишком уж быстро прогрессирует и дешевеет одновременно технология изготовления ЖК и светодиодных матриц.
А скевоморфизм уже серьезно переосмыслен: почитайте, например, про опыт Бентли. Что это означает для потребителя? Нежная психика консервативных покупателей не так сильно будет травмирована заменой физических стрелочных приборов на анимацию. Но за экранами будущее, хотим мы этого или нет.

Так что полюбуйтесь аналоговой красотой пока еще есть такая возможность.

Спидометр, часть вторая

2021-03-02T10:46:03.435Z

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.

Спидометр, часть первая

2021-03-01T05:07:48.899Z

Спидометр изобрели гораздо позже одометра. И на автомобилях он появился тоже далеко не в первую очередь.

Первоначально практическая потребность в определении скорости возникла, надо полагать, у моряков: в открытом море, имея в распоряжении лишь не самые совершенные приборы и звездное небо, определить местоположение довольно сложно. Зная скорость, можно вычислить пройденный за определенное время путь, а следом — соответственно, и местоположение. Пусть весьма приблизительно, но другого выбора ведь нет. Все ранние лаги были относительными, то есть показывали скорость движения относительно воды. Более точные абсолютные, измеряющие скорость относительно дна, изобрели гораздо позже. Равно как и хронографы. Вообще за изобретения в часовой сфере зачастую полагалась отдельная королевская премия: по мере развития навигации (и военного дела) вопрос точного измерения времени встал довольно остро.

На суше достаточно было иметь при себе часы, а при длительных переходах и вовсе вести суточный счет: средняя скорость движения каравана была невысокой и примерно постоянной, расстояния между населенными пунктами тоже заведомо известны. Ну, то есть рассчитать время прибытия в место назначения, если вообще возникала такая необходимость, можно было с достаточной по тем временам точностью. В основном цивилизация никуда не спешила, это сейчас времени перманентно не хватает. Время узнавали по колокольному звону монастырских башенных часов: циферблат на городских башенных часах впервые появился только в XV веке и с одной — часовой — стрелкой, а минутная появилась лишь в конце XVII века. Секундная — еще через столетие.
300 с лишним лет назад время стало «личным»: в 1675 году Христиан Гюйгенс зарегистрировал патент на карманные часы. Строго говоря, персональные часы использовались и до изобретения Гюйгенса, но это были довольно громоздкие и исключительно дорогие устройства…
В общем, не было задачи — и с решением никто не торопился.

Техническая возможность довольно точного измерения средней скорости появилась с изобретением одометров для повозок, а это уже XIX век, как мы помним из предыдущей записи. Принцип простой: одометр показывает пройденное расстояние, а часы позволяют измерить время, в течение которого мы преодолели это расстояние. Делим одно на другое — получаем скорость. А вот с мгновенной скоростью было немного сложнее.

Первые спидометры появились на паровозах где-то в середине XIX века, потому что самым распространенным и совершенным видом транспорта тогда был именно железнодорожный. Я встречал цифры 1853 и 1858. И даже 1835. Впрочем, в контексте постов моего блога это вряд ли важно, все-таки я пишу про автомобильные приборы, да и ход инженерной мысли интереснее, чем даты. Важно то, что примерно в это время возникла явная потребность контроля скорости поездов. А также положения их во времени и пространстве: основные принципы железнодорожной автоматики, сигнализации, блокировки и связи примерно в те годы и были заложены.

Возьмем, например, локомотивный индикатор скорости Уильяма Страудли. Конструктивно это стеклянная трубка с размещенной позади нее латунной шкалой. Шкала логарифмическая.

nationalrailwaymuseum.wordpress.com/2012/10/25/loco-speedometers-and-track-destroying-trains/img_0741-edited

По всей видимости, это обусловлено особенностями привода. Так, разные источники сообщают, что в трубке был размещен металлический шарик, который по мере роста скорости поднимался вверх давлением воздуха или смеси воды с глицерином. А давление создавалось насосом с приводом от крыльчатки, которую в свою очередь вращал набегающий поток воздуха. Чем выше скорость, тем выше и давление воздуха. Я не специалист в аэро- и гидродинамике, но возможно давление росло нелинейно, а компенсировать этот эффект Страудли не смог, поэтому и шкалу пришлось делать логарифмической. Подобный принцип — измерение давления напора — был ранее использован в трубке Пито.

А привод спидометра Страудли, я предполагаю, был реализован примерно похожим образом:

Но зачем вообще знать мгновенную скорость поезда? Дело в том, что прогресс зачастую бывает весьма неравномерным. Вот и паровозы совершенствовались куда быстрее, чем пути для них. Очевидно инциденты, связанные с превышением скорости, стали не единичными, а визуальная оценка скорости машинистом — слишком неточной. В общем, это крамольная для большинства водителей мысль, но то, что скорость убивает, знали достаточно хорошо еще несколько столетий назад. Да и мир все больше привыкал жить по расписанию, а не просто сменой суточных ритмов. Как составить расписание, если машинист не придерживается требуемой скорости и поезд приходит на станцию то раньше, то позже?
Одну из самых известных железнодорожных катастроф — крушение императорского поезда в 1888 году — не в последнюю очередь связывают с превышением скорости и разрушением пути вследствие чрезмерных нагрузок.
А редактор лондонской газеты The Times в статье, посвященной железнодорожной катастрофе 1853 года, прямо призывал к оснащению всех локомотивов регистраторами скорости.

Таким образом, требовался прибор контроля именно мгновенной, текущей скорости: на разных участках пути допустимая скорость могла существенно различаться. И если в середине XIX века регистрация скорости на поездах еще не была массовой, то уже в конце XIX — начале XX века локомотивы многих государств оснащались скоростемерами штатно.

Раскочегарить многотонное чудовище до 100 миль в час, пусть и в 1934 году — это вам не шутки. Хотя и скоростемер Страудли ограничен цифрой 55 миль в час: для начала XX века тоже весьма приличная скорость. Серийные автомобили к тому моменту едва осилили значение 50, причем в километрах.

Устройство, разработанное в 1878 году русским механиком-железнодорожником Осипом Графтио, уже было не просто скоростемером, а прообразом тахографов: кроме скорости прибор фиксировал и остановки. Оно приводилось в движение ременной передачей от оси паровоза. За отклонение рычага с грифелем отвечал центробежный регулятор — широко используемое аж с XVII устройство, преобразующее вращательное движение в поступательное: отклонение рычага с грузом от оси под действием центробежной силы.

bettybarklay.livejournal.com/94100.html

Через год инженер Виктор Залман усовершенствовал устройство Графтио. Стали меньше габариты, заодно появилась сигнализация: звонок или свисток сообщали о превышении скорости. А в дальнейшем к прибору подключили и автоматические тормоза.

files.school-collection.edu.ru/dlrstore/6fab5378-4511-4677-a31a-e77f7cb5c7af/ApparatKontrolnyjSistemyGraftio-Zalmana.jpg

Француз Николя Фламан в 1901 году запатентовал свой вариант регистратора. Уже через десятилетие подавляющее большинство локомотивов Франции (да и других государств) были оснащены индикатором Фламана. В устройстве было два часовых механизма: один отвечал за собственно время (с его помощью двигалась бумажная лента регистратора), а второй приводился в движение от кривошипного механизма на шатуне парового двигателя и отображал текущую скорость, а также управлял грифелем самописца.

blog.railwaymuseum.org.uk/wp-content/uploads/2012/10/img_0735-edited.jpg?w=493

Как и ожидалось, в результате широкого внедрения скоростемеров и регистраторов аварийность уменьшилась кратно.

Собственно, перед всеми разработчиками устройств измерения мгновенной скорости транспорта стояла интересная физическая задача: нужно было преобразовать вращение колес в форму, удобную для визуального восприятия. Контролировать скорость по вращению колес невозможно, движение слишком быстрое. Конечно скорость их вращения можно передать в салон через понижающий редуктор, но для оценки скорости все равно необходимы дополнительные действия: подсчет количества оборотов за определенный промежуток времени. Куда удобнее был бы наглядный маркер, движущийся по шкале, уже градуированной в нужных единицах измерения.

Как это сделать? Напрашивается очевидный вывод. Необходимо стремиться уравновесить силы, действующие на индикатор: шарик, стрелку, маркер на ленте и т.д. Чем сильнее воздействует на него та или иная сила, непосредственно связанная с движением транспорта, а значит, чем больше скорость — тем сильнее отклоняется от ноля индикатор. А пружина или сила тяжести нормирует усилие и возвращает индикатор на ноль при отсутствии движения.

Страудли для этого применил давление воздуха или воды и гравитацию. Графтио — центробежные силы и пружину. В дальнейшем, судя по многочисленным патентам начала прошлого века, этот принцип использовался довольно широко.

Тесла запатентовал две версии спидометра, использующие для отклонения стрелки вязкость среды (воздуха или жидкости) между двумя близко расположенными вращающимися дисками: один был прикреплен к стрелке, а другой приводился в движение от колеса.

Хорватский изобретатель Йосип Белушич в 1889 году патентует устройство под названием «велосиметр». Это был первый электронный спидометр.

В одном из патентов есть похожее предложение: использовать для отображения скорости динамомашину и вольтметр. Действительно, чем выше скорость вращения вала простейшего генератора — тем больше и ЭДС, действующая на катушку индуктивности в спидометре-вольтметре.

Широко применялись также хронометрические спидометры, подобные скоростемеру Фламана: часовой механизм «боролся» с противодействием пружины. К слову, и в тахометрах начала прошлого века использовался этот принцип.

Но самым распространенным стало устройство на основе индукции: отклонение стрелки осуществлялось магнитом, создающим при вращении приводного вала вихревые токи в алюминиевом кольце, а противодействовала вращению опять же пружина. Считается, что именно это и был первый автомобильный спидометр. Его запатентовал 7 октября 1902 года немец Отто Шульце. Такой механический спидометр и использовали автопроизводители в течение целого столетия, пока ему на смену не пришли электронные спидометры.

Интернет утверждает, что уже в 1901 году Oldsmobile Curved Dash Runabout был оснащен механическим спидометром. Но я старательно прошелся по сайтам аукционов автоклассики (а это отличный источник преподробнейших фотографий предков современного автомобиля) и не нашел никаких спидометров ни непосредственно на «curved dash» творения Рэнсома Олдса, ни за пределами салона. Может, это была единичная установка? Но в целом примерно так и есть: именно автомобильным спидометр стал как раз в начале прошлого века, а где-то с 1910 года спидометры стали устанавливать как опцию. Уже к 20-м годам едва ли нашелся бы серийный автомобиль без спидометра. История примерно та же, что и с локомотивами: максимальная скорость к этому времени выросла в два раза по сравнению с началом века, до 50–70 км/ч, а отдельные автомобили преодолевали порог 100 км/ч. То есть скорость стала калечить и убивать достаточно массово, чтобы появилась необходимость в размещении на щитке приборов отдельного инструмента ее контроля.

Посмотрите, какая прелесть: патент на огромный спидометр, размещенный спереди на радиаторе. Понятно, что его назначение — сообщать о скорости не водителю, а тому, кто находится перед автомобилем. Для кого эта информация была бы исключительно полезной кроме полицейских? Это далекий предок радаров контроля скорости. Разве что я ни разу не встречал практической реализации такого устройства. А вы?

Не менее интересный вызов при конструировании спидометра, но уже скорее для дизайнера, а не инженера — отображение информации.

В этом плане все аналоговые спидометры делятся на три вида:

1. барабанный. Один из самых распространенных индикаторов на автомобилях начала прошлого века, а также Ситроенах 70–80-х: это вообще отдельная ветвь автомобилестроения, если вы понимаете, о чем я. Но о них позже. Надо полагать, прообразом таких спидометров был барабан с делениями как в одометре. Практически всегда цифры на барабане располагались горизонтально…

… но мне попался и вот такой, вертикальный вариант.

А это разновидность барабанного спидометра: деления нанесены на неподвижную шкалу, а на вращающемся цилиндре есть цветной сектор.

2. ленточный. Массово устанавливался на американские и европейские автомобили шестидесятых. И, например, на ГАЗ-24 до 1975 года.

На фото интересный вариант в правом нижнем углу: вместо ленты вдоль шкалы движется стрелка.

Я нарисовал иллюстрацию о том, как были устроены ленточные и барабанные спидометры, взгляните.

3. стрелочный. Самый распространенный индикатор. Инженеры по эргономике в результате многочисленных экспериментов все же пришли к выводу, что это наиболее удобный для визуального восприятия вариант прибора. Ничего лучше до сих пор не придумали. Разве что многие стрелочные спидометры прошлого были с линейной шкалой…

… а прижился в итоге вариант с круглой: и компактнее, и показания считываются надежнее. Да и во времена барабанных спидометров не менее часто встречались именно круглые стрелочные.

Отдельное направление это цифровые спидометры на ЭЛТ-экранах, а также на ВЛИ или электро-вакуумных индикаторах. Вам они хорошо знакомы и по бытовой электронике конца прошлого века.

Такие использовались во времена бурного расцвета микроэлектронной промышленности, то есть начиная с конца 70-х, но это все же эволюционно тупиковый вариант: несмотря на различные попытки заменить цифрой аналоговую стрелку, цифровые спидометры в серийных автомобилях обычно являются только дополнением к традиционной шкале. В основном цифровое представление скорости распространено на суперкарах, где главный прибор на щитке — тахометр. А еще, как я выше писал, история спидометра именно с таких цифровых индикаторов начиналась. И те тоже не прижились, история циклична.

Впрочем, как дополнение к стрелочному прибору отображение текущей скорости цифрой — это прекрасный тренд. Так информацию представляют практически все современные приборки, где вместо физических стрелочных приборов установлен ЖК-экран. Это хорошо и правильно, разве что дизайнерам работы еще на годы вперед. В первую очередь над собой: пока еще слишком много ненужной графики и избыточной для водителя информации. Особенно избыточной в движении: принцип, заложенный шведами в night panel, о которой в одном из прошлых постов я уже писал, должен стать трендом на мой взгляд. Современный человек перегружен информацией, и если на парковке водитель может поиграться с экранами приборной панели и мультимедиасистемы, то в движении важнее дорожная обстановка. Но я отвлекся, на эту тему будут отдельные посты.

А репутацию первым цифровым приборкам основательно подмочила ненадежность тогдашней электроники. Привет, Лагонда!

Олды, вы уже вспомнили сцену про piece of junk из третьей части прекрасного «Назад в будущее»?

Что касается собственно оформления спидометров…
Самые первые просто прекрасны. Отдельный латунный корпус, молочно-белый циферблат, шкала с черными рисками и цифрами, черная же стрелка.
Обратите внимание: на фотографиях встречается дисковый одометр, а не барабанный. Как в паскалине. Помните, я рассказывал об этом в записи про одометры? Поклонники стимпанка, к коим и я себя отношу, надо полагать, оценят такой стиль.

Позже, между 1910 и 1920 годами, Генри Форд ввел моду на черный цвет. Это нижний ряд на иллюстрации.

Зачастую спидометр ставили за пределами салона, так проще было подключить: дело в том, что приводной вал поначалу вращался через редуктор, размещенный на ступице переднего колеса, и лишь в дальнейшем спидометр подключили к выходному валу коробки передач.

Спидометры пред- и послевоенных автомобилей все еще довольно сдержанны, хотя появляется больше хрома, никеля и форма становится смелее, а шрифты зачастую слишком декоративными.

А вот начиная с середины прошлого века творческие порывы дизайнеров похоже вообще никто не ограничивал. Полагаю, в оправившемся от второй мировой войны обществе царили и настроения соответствующие: если Европа, обремененная многосотлетней историей становления стиля, по-прежнему придерживалась довольно скромного оформления приборок, то молодые янки… Впрочем, смотрите сами:

Освоение космоса, ядерное оружие, расцвет научной фантастики (помните, я рассказывал о противостоянии синего и оранжевого?) — соответствующие тренды и в заокеанском дизайне.

Начиная с 70–80-х приборки, а вслед за ними и спидометры вновь стали сдержанными, если не скучными: эргономика… Да, эргономика: обилие хромированных свистоперделок значительно усложняло задачу считывания информации на тесных оживленных дорогах, ведь автомобиль стал популярным и массовым.

Ярким исключением среди серийных автомобилей, как вы помните, был Ситроен, а точнее несколько моделей или их отдельных версий: BX, CX, GS и GSA. Возможно, какие-то модели я упустил из виду. Поправьте в комментариях, если не сложно.

Современные спидометры достойны отдельного поста. Так что на этом моменте прошу меня извинить, но я заканчиваю первую часть про спидометры: объем информации довольно большой, приходится делить. В следующей расскажу об интересных находках и завершу обзор тахометрами.

Одометр

2021-02-07T07:22:13.621Z

Амперметры и вольтметры появились сравнительно недавно, в век электричества. А вот история одометра или одографа берет свое начало в глубокой древности.

С измерением сравнительно небольших геометрических величин (размеров дворца, храма, ЧСВ и т.д.) у наших предков особых проблем не было. Веревка с узлами-отметками, мерная цепь, мерная линейка, землемерный циркуль, собственные ноги — выбор богатый.

https://www.visionlearning.com/en/library/Math-in-Science/62/Measurement/257

Лишь измерение расстояний между городами и государствами представляло собой не самую тривиальную задачу. Бематисты, специалисты по измерению расстояний в древних средиземноморских государствах, первоначально использовали самый доступный способ: подсчет количества шагов. Но у него есть серьезный недостаток — невысокая точность.

Первые косвенные свидетельства использования тех или иных механических устройств для измерения расстояний принадлежат античным ученым Страбону и Плинию Старшему. В описаниях походов Александра Филипповича Македонского aka Александра III Великого они приводили очень точные расстояния между теми или иными местами: погрешность составляла единицы процентов, да и ту во многих случаях историки объясняют смещением полотна дороги вслед за меняющимся ландшафтом (как в прямом, географическом смысле, так и в переносном, общественно-политическом). В общем, подобной точности можно было достичь только использованием специальных измерительных приспособлений.

Историки затрудняются сказать, кто первым придумал использовать для измерения расстояний колесо, да это и неважно. Упоминаний об одометрах в письменных источниках древности достаточно много, а значит, и задача эта была для общества достаточно насущной, чтобы придумать то или иное простое и удобное решение. Почему именно колесо? Так оно круглое, кати да кати себе, успевай только мили считать...

А тот факт, что отношение длины окружности к диаметру единое для любой окружности и составляет величину чуть более 3 (величину позже определят точнее и назовут числом Пи), знали еще четыре-пять тысяч лет назад.
Собственно, поэтому и решение лежало на поверхности: достаточно собрать мерное колесо с заранее известной длиной окружности, равной или кратной применяемым в конкретном государстве и в конкретную эпоху мерам длины, и приспособить к колесу тот или иной механизм для наглядного подсчета оборотов. Обычно через систему шестерен и передач с рассчитанным передаточным числом, то есть через редуктор, чтобы конструкция была одновременно точной и компактной. Хотя бывали и монструозные конструкции по несколько метров габаритами.
Колокольчик, гонг, барабан, падающие в емкость камушки — в ход шел любой доступный индикатор пройденного расстояния. Различными были и варианты размещения самого одометра: двухколесная тележка для пешего землемера, колесо с рукояткой или механизм, приспособленный к гужевой повозке. А дальше только успевай считать сигналы и переводить их в расстояние. Заодно и скорость можно измерить, засекая время между сигналами.

В общем, есть веские основания полагать, что «фитнес-трекеры» Македонского Диогнет и Батон изрядно подзадолбались бегать по всей Азии за своим жадным до славы и власти главнокомандующим, и в очередной раз изобрели одометр.

Ученые Средневековья каких-либо письменных упоминаний об одометрах не оставили, хотя скорее прибор был довольно привычным, чтоб о нем трактаты писать, кто теперь разберет. Но позже, где-то в XIV–XV веках в Европе, а затем и в XVIII–XIX веках в США, вновь возникла явная и массовая потребность измерять расстояние. Кроме землемеров фактический путь, пройденный экипажем или дилижансом, измеряли переселенцы Америки, а вслед за ними и почтальоны. Но зачем понадобилось устанавливать одометры именно на транспорт?

Могу только предположить. Картография в Европе к тому моменту прочно устоялась, расстояния между крупными населенными пунктами были хорошо известны и отмечены дорожными столбами еще со времен римлян, если не египтян. А вот молодое северо-американское государство еще не имело развитой сети удобных и безопасных дорог, поэтому путь между двумя пунктами мог различаться. Иногда различаться существенно: капризы погоды, нестабильная политическая обстановка, налеты грабителей или индейцев — лучше отклониться от устоявшегося маршрута, но добраться живым, здоровым и желательно не обобранным до нитки. Да мало ли по какой причине возница отклонился от маршрута. Поэтому фактически пройденное экипажем расстояние могло существенно отличаться от значения на карте или в справочнике.

Так, например, один из отцов-основателей Соединенных Штатов Бенджамин Франклин, будучи некогда первым руководителем почтовой службы государства, а по совместительству талантливым изобретателем, где-то во второй половине XVIII века собрал прототип одометра для построения оптимальных маршрутов доставки почты.

https://invention.si.edu/benjamin-franklin-s-inventions

А в одном из писем не менее одаренного Томаса Джефферсона, датированном 1788 годом, упоминается носимое механическое устройство, прообраз «фитбита» или шагомера.
За несколько столетий до них итальянец Леонардо да Винчи, француз Жан Френель, британец Роберт Гук предлагали свои варианты устройства для измерения расстояний. Еще раньше в своих трудах одометр упоминали Витрувий, Архимед, Герон Александрийский. В общем, задача была насущной с давних времен и вариантов реализации было бесчисленное множество.

Похожий способ применил и мормон Уильям Клейтон при освоении территории Северной Америки в составе поезда переселенцев.
В 1847 он, предварительно посоветовавшись с математиком Орсоном Праттом, совместно с плотником Эплтоном Хармоном реализовал прибор roadometer (road — дорога):

I walked this afternoon in company with Orson Pratt and suggested to him the idea of fixing a set of wooden cog wheels to the hub of a wagon wheel in such order as to tell the exact number of miles we travel each day. He seemed to agree with me that it could be easily done at a trifling expense

Цель была довольно прозаичной: Клейтону поручили документировать пройденный мормонскими пионерами путь, а задача это, надо полагать, довольно нудная. Да и точность оставляла желать лучшего. Как-то Клейтон подметил, что на одну милю пути приходится определенное число оборотов колеса повозки, а именно — 360. Дело за малым: собрать механизм, переводящий обороты колеса в удобную для считывания форму — мили и четверти миль, отмеченные на шестернях соответствующими цифрами. Так они с Хармоном и поступили, изготовив конструкцию из дерева. На один оборот первичного вала приходилось 6 оборотов заднего колеса, а на 60 оборотов вала — один оборот первой шестерни. Таким образом, полный оборот составлял произведение 6 и 60, то есть те самые 360 оборотов колеса. А это и есть одна миля. Осталось добавить еще одну шестерню для отсчета четвертей мили — и прибор готов.

Позже Клейтон отразил свои наблюдения в таблице расстояний Пособия для эмигрантов, а роудометр стали использовать и другие пионеры Америки, а также геодезисты. Конечно, конструкцию предварительно усовершенствовали. Разметили полноценную шкалу, применили вместо дерева латунь. А сам прибор был в дальнейшем размещен на отдельной тележке, в которую запрягали лошадь: не пешком ведь мили по просторам Америки наматывать, это не Европа все же.

https://www.bikeforums.net/road-cycling/757939-i-don-t-think-i-m-totally-happy-my-garmin-500-a-4.html

Ну, а к концу XIX века изобретения посыпались одно за другим словно из рога изобилия. Патент за патентом, об этом я уже писал в первой части про амперметры.
Вот так, например, реализовали одометр дилижанса: устройство 1879 года выпуска монтировалось прямо на оси колеса. А от пыли и грязи его закрывали кожаным чехлом.

Конструкция могла быть такой. Или вот такой.

https://artsandculture.google.com/asset/stagecoach-odometer-1879-roach-john-1813-1891/IQEoSGtknsTBSA

Все это прообразы ступичных одометров (hub odometer или hubometer), которые получили широкое распространение в США, реже — Европе и еще меньше у нас. Дело в том, что расчетливые и прижимистые американцы широко практикуют аренду грузовых полуприцепов и шин для автобусов. Очевидно, что пробег в этом случае проще и надежнее считать не по одометру тягача или автобуса и записям в журналах, а непосредственно с колеса. Конструкция простая, себестоимость копеечная, а экономический результат от использования довольно ощутимый.

https://www.flickr.com/photos/72339533@N03/33738284716

Но ступичный одометр встречался не только на грузовиках или дилижансах: вот такую прелесть я обнаружил на фотографии одного из колес легкового автомобиля Brasier 16 HP Limousine 1913 года.

https://www.instagram.com/p/CKUL03hl3OI/

Кроме автомобилей одометры стали использовать, например, на локомотивах. Но о них я более подробно расскажу в следующей записи про спидометр: дело в том, что фиксации лишь пробега и текущей скорости поезда было недостаточно, поэтому прибор реализовали в виде локомотивного самописца или скоростемера. Позже подобный прибор, тахограф, появился и на коммерческом автомобильном транспорте.

Вы уже обратили внимание, в чем принципиальная разница между одометром Клейтона и современными ступичными одометрами?
Расположить на круге цифры от нуля до 9 (десятичный счет) приходило в голову многим изобретателям. Так, например, поступил немецкий ученый, астроном и математик Вильгельм Шиккард, собрав в 1623 году счетное устройство или арифмометр.

А француз Блез Паскаль, не зная о механизме Шиккарда, через пару-тройку десятилетий после него разработал собственную конструкцию, но с одним важным усовершенствованием: паскалина после полного оборота колеса переносила остаток на следующее колесо (то есть разряд), а оно в свою очередь на третье, и так далее. Паскаль начал с пяти кругов, а на поздних версиях устройства разместил уже 8 разрядов. В дальнейшем именно этот принцип стали использовать в разнообразных счетчиках, и в одометрах естественно тоже. Несмотря на преимущества, которые предоставляла подобная автоматизация действий, паскалина широкого распространения не получила. Высокая стоимость, сложность использования. Но главное — денежная система Франции тогда была не десятичной в отличие от прибора сына сборщика налогов: в одном ливре было 20 су или 240 денье. Для коммерческого успеха изобретения необходима возможность его широкого практического применения...

А что у нас? Крепостной изобретатель и механик-самоучка Егор Кузнецов-Жепинский в 1801 году сконструировал дрожки с верстомером и музыкальным органом. Верстомер показывал пройденное расстояние в единицах, десятках и сотнях саженей и верст, а каждую версту отмечал звон колокольчика. Все как на ранних одометрах.
В том же году результат его 16-летних изысканий показали императрице Марии Федоровне. Изобретение большого успеха не получило, но все же сохранилось до наших дней и находится в Государственном Эрмитаже, а мастер через три года получил за свои многочисленные изобретения вольную.

Но все эти устройства предоставляют информацию о пройденном пути в довольно неудобном виде: отдельная шкала со стрелкой на каждую единицу измерений.
Инженерная мысль на месте не стояла, вместо отдельных циферблатов со временем предложили использовать сгруппированные по разрядам цифры, размеченные на окружности, а затем и на цилиндрических барабанах. Так конструкция стала компактной, а информация — гораздо более наглядной.

Со временем одометр принял привычный нам вид: набор цифр от нуля до девяти, сгруппированных в разряды. Поначалу до тысяч, то есть максимальное значение было 9999, после чего счетчик обнулялся. И обратите внимание: уже с отдельным счетчиком суточного пробега.

https://www.antiquesnavigator.com/archive/2016/04/08/252340558006.jpg

Гибкий приводной вал одометра первоначально подключали к оси колеса, такое решение позаимствовали с экипажей. Со временем его подключили к валу коробки передач, ведь так гораздо надежнее: меньше грязи, пыли, вибрации и изгибов вала при движении автомобиля по неровностям.

Естественно, первые одометры были механическими: вспомните запись про амперметры, век электричества начался не так давно, меньше пары сотен лет назад, а до массового бытового применения прошла еще почти сотня. И вот тогда, уже в XX веке, одометры стали электромеханическими, а недавно — и вовсе электронными.

Первые серийные автомобили, оснащенные одометрами (а это, надо полагать, начало прошлого века), также как и на повозках имели четыре разряда для общего пробега. А счетчик суточного пробега обычно был двузначный. Крайней правой цифрой уже тогда начали обозначать сотни метров: именно поэтому барабан и/или сами цифры красили в другой цвет, контрастный основному. И эта практика, похоже, перекочевала с одометров конных повозок. Впрочем, с началом массового использования принципа, заложенного Паскалем в счетную машину, десятые доли какого-либо показателя наверняка отмеряли подобным образом не на одних только одометрах.

Вот кстати для меня до сих пор открытый вопрос: американцы что обозначали цветной цифрой «после запятой»? Ведь известно, что сухопутная миля, как и практически все единицы измерения имперской системы, кратно десяти не делится ни на футы, ни на ярды. Даже Клейтон отметил на своем одометре мили и четверти миль. Поделитесь мнением в комментариях, пожалуйста.

Позже, где-то в 20-х годах одометру добавили еще один разряд. Обратите внимание на пробеги: 70–80 тысяч километров. Четырехразрядный одометр совершил бы уже несколько полных оборотов. А счетчик суточного пробега пока по-прежнему двузначный, характерные ежедневные пробеги были небольшими.

Впрочем, встречались пятизначные одометры без счетчика суточного пробега, и даже без сотен метров.

Или вот такой на Мерседесе: без сотен метров, но с трехзначным счетчиком.

С сотнями и там, и там.

Хотя самыми распространенными, по всей видимости, были такие варианты:
1. Полный пробег — десятки тысяч целым числом, а суточный — три целых разряда и сотни метров. Именно такое представление стало общепринятым.

2. Полный пробег десятичной дробью, суточный вовсе отсутствует. В основном так делали на американских автомобилях середины прошлого века. Встречались такие одометры и на отечественных машинах.

80–90-е — и одометры становятся шестизначными. Это уже привычный нам вариант реализации одометра.

Хотя в 90-х встречались и такие. Как по мне, не самое удобное решение: многовато цифр в ряд.

Ну, а с электронным одометром все предельно просто, механических ограничений по количеству разрядов нет. И хотя средний пробег постоянно увеличивался, необходимость добавлять седьмой разряд не возникла до сих пор. И не возникнет, надо полагать: шанс увидеть полный оборот современного одометра выпадет не каждому из нас.

Поэтому принято указывать шесть знаков для общего пробега, а также десятичную дробь с четырьмя знаками перед запятой — для суточного. Причем электроника позволяет реализовать и два счетчика суточного пробега: их обозначают обычно Trip A и Trip B. Технически можно и больше, просто на практике такой необходимости нет. Я, например, суточным вообще практически не пользуюсь.

Ну, а сейчас по мере вытеснения сегментных индикаторов полноценными ЖК-экранами преодолены вообще все возможные ограничения по размещению и компоновке показателей пробега...

На этом все, о спидометрах и тахометрах в следующей серии.

Амперметр, часть вторая

2021-01-15T04:18:34.671Z

Что ж, продолжим. Остановились на автомобиле Бенца, а это 1885 год. Вернемся в прошлое, лет на 50.

Англичанин Майкл Фарадей в 1831 году открыл принцип работы электромагнитных генераторов. Русский ученый Эмилий Ленц в 1833 году сформулировал принцип обратимости электрических машин: одно и то же устройство в зависимости от того, какую энергию к нему приложить — механическую или электрическую — может быть и генератором, и электродвигателем. Появляются и совершенствуются генераторы, с 1851 года постоянные магниты меняют на электромагниты. В 1866–1867 годах патентуется несколько конструкций генераторов с самовозбуждением. Изобретен коммутатор (щеточно-коллекторный узел), успешно используются генераторы постоянного и переменного тока.
Удивительно, но все эти устройства инженеры-конструкторы упорно используют как стационарные, зажигание автомобиля по-прежнему работает на батареях или горелках.

Еще один англичанин, Герберт Стюарт, экспериментируя со способами избавления двигателя от свечей зажигания (да, проблема зажигания была именно проблемой), в 1886 году изобрел полудизель или нефтяной двигатель, где смесь воспламенялась в специальной камере — калоризаторе. Преимущества, которые дает высокая степень сжатия, он тогда не оценил.

1890 год: Рудольф Дизель предлагает свой способ реализации принципа, сформулированного французом Сади Карно, в 1892 патентует разработку, а через пять лет успешно испытывает на практике. Так появился мощный и сравнительно экономичный дизель. Изящное решение проблемы искрового зажигания, не так ли? Нет свечи — нет проблемы.

Наконец в 1889 году Роберт Бош «переизобретает» магнитоэлектрический генератор (магнето), значительно совершенствуя его конструкцию. Насколько я могу судить, кроме установки более мощных магнитов, о чем пишут все и везде, Бош усовершенствовал и привод якоря. Т-образный с двумя пружинами он заменил на Г-образный с газонаполненным амортизатором. А заодно и привод прерывателя для системы зажигания реализовал по-другому. Буду признателен, если кто-либо из читателей сможет подтвердить или опровергнуть мои выводы. Но так или иначе, устройство становится компактнее и одновременно значительно мощнее. Благодаря последовавшему коммерческому успеху Бош запускает мелкосерийное производство магнето. Но его устройство все еще имеет изначальный конструктивный недостаток: якорь с обмоткой осциллирует, то есть совершает колебательные движения. Ввиду значительной массы якоря использовать такое магнето на оборотистых двигателях не получалось, ведь вращение коленвала для привода магнето преобразовывали в поступательное движение, а оно приводит к разрушительным вибрациям.

Поэтому в дальнейшем инженер мастерской Боша Арнольд Церингер дорабатывает конструкцию: теперь вместо массивных якоря и обмотки колебания вокруг них совершает легкая металлическая гильза. По сути экран, меняющий напряженность магнитного поля. Такое устройство работало гораздо быстрее, как и требовалось промышленности: по мере совершенствования ДВС кратно, а затем и на порядок-другой росли обороты, к этому времени все уже отчетливо понимали, что для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания необходимо увеличивать частоту вращения коленвала. В этом его коренное отличие от электрических и паровых двигателей, дающих тягу с минимальных оборотов. За прогрессом не успевала только система зажигания, именно поэтому магнето как источник (причем в отличие от гальванических элементов, требующих периодической замены, автономный источник!) тока и искры оценили так высоко. И только в 1897 году Даймлер узнает о магнитоэлектрических генераторах Боша, после чего предлагает ему разработать на основе магнето систему зажигания для двигателя трицикла De Dion-Bouton. С переменным успехом, но систему зажигания таки смонтировали и опробовали.

Проблема была только в одном: все имеющиеся версии магнето были низковольтными, а для повышения напряжения использовалась катушка зажигания. «Свеча зажигания», а скорее даже (просто пара стержней) была контактной и для создания искры размыкалась прямо в камере сгорания. Поэтому в 1901 году еще один инженер мастерской Боша Готлоб Хонольд разрабатывает высоковольтный магнето с двумя обмотками, в котором уже нет кольца, но и якорь не осциллирует, а вращается. Получается магдино (магнето-динамомашина). А в 1902 году представляет уже полноценную систему зажигания с прерывателем (прообразом «трамблера») на 2–4 свечи и собственно сами свечи, конструкция которых принципиально не изменилась до наших дней.

На рисунке ниже я изобразил схематически эволюцию магнето.

И низковольтные, и высоковольтные магнето Bosch впоследствии получили широкое распространение, со временем для исполнения постоянно растущего количества заказов мастерской Боша пришлось открывать сборочные производства и в других странах.

Ранние системы зажигания на основе низковольтных магнето для двигателей с числом цилиндров более двух еще не имели коммутаторов, поэтому применялась интересная схема: за образование искры отвечала «buzz» или «trembler» coil. Простите, но я не знаю, как это перевести на русский. Может, «дрожащая катушка»?

Подобная конструкция применялась, например, в соленоидах дверных звонков. Только в данном случае от катушки требовалось размыкание контакта для возбуждения вторичной обмотки и создания высоковольтного напряжения для образования искры, а не для механических вибраций, приводящих в движение молоточек звонка. Так вот, в современном двигателе искра возникает только на одном такте рабочего цикла из четырех, а «трэмблер» лупил в камеру сгорания в течение всего цикла. Неэффективное использование энергии, зато дешево и сердито. Подобная система, например, использовалась на фордовском Model T. Позже там появился и коммутатор.

А вообще магнето-системы, пусть и с ручной регулировкой угла опережения зажигания, повсеместно применялись почти добрую треть XX века, пока их не вытеснила традиционная система с трамблером. Впрочем, магнето используется и сейчас, например, на бензопилах или мопедах. Широко использовали его и на самолетах. Автономная система зажигания, не требующая применения аккумуляторной батареи — это важно в определенных условиях. Впрочем, часто две системы дублировали: одновременно в автомобиле были и аккумулятор, и магнето. Итак, мы уже почти добрались до амперметра!

Как получить стабильную искру для зажигания топливо-воздушной смеси, мы уже знаем. Но чтобы магнето начало вырабатывать ток, нужно его раскрутить. Равно как и сам двигатель: первые два такта цикла Отто — сжатие и воспламенение — на заглушенном двигателе сами по себе не происходят, нужно приложить внешнюю силу. Для этого на ранних версиях ДВС вручную крутили огромный маховик.

А позже на серийных автомобилях появился «кривой стартер» — рукоятка с храповым механизмом для вращения коленвала вручную до тех пор, пока двигатель не запустится. Кривой стартер переломал немало пальцев. А на двигателях с достаточно высокой степенью сжатия еще и требовалось приложить немало сил, чтобы провернуть рукоятку. Более того, я уже упоминал тот факт, что автоматической коррекции угла опережения зажигания еще не было, его выставляли вручную рукояткой на руле. Забыв выставить позднее зажигание перед запуском, можно было получить рукояткой не просто по пальцам, но и по голове. Обратная вспышка такая обратная. Впрочем, вакуумный регулятор угла опережения зажигания реализовали довольно быстро. По сути с момента появления дешевого Форда Т и не менее дешевого бензина для него сложности с запуском, управлением и обслуживанием двигателя внутреннего сгорания были единственной и последней причиной, по которой электромобили все еще пользовались большой популярностью.

В воздухе уже буквально витает идея запуска двигателя чем-либо кроме мускульной силы: предлагали идеи раскручивать коленвал сжатым воздухом или спиральной пружиной А в 1899 американский конструктор Клайд Коулман предлагает использовать для этого электрический пускатель. Устройство большого интереса не вызвало, конструкция оказалось «сырой». Все потому, что тогдашний электродвигатель, способный провернуть коленвал, размерами был едва ли не больше двигателя внутреннего сгорания. Понятно, что ни один автопроизводитель в здравом уме такой агрегат ставить не будет. Тем не менее в 1901 году Коулман патентует прообраз стартера: как мы помним из предыдущей части, лучше это сразу сделать. На всякий случай…

Так продолжалось до 1911 года. Утверждают, что поводом для форсирования работ по разработке стартера стала смерть Байрона Картера, давнего друга Генри Лиланда, основателя компании Кадиллак. В 1910 году Картер предложил помощь незнакомой девушке: у нее заглох двигатель… Кадиллака. Нелепая случайность: Картер не счел нужным или забыл проверить тот самый угол опережения зажигания. Вероятно, это была не первая и не последняя подобная смерть. Однако штатным инженерам Кадиллака создать такое устройство не удалось и Лиланд обратился к изобретателю Чарльзу Кеттерингу: несколькими годами ранее тот автоматизировал привод кассовых аппаратов.
Забавно, что и в этом случае инженеры в голос утверждали: понадобится двигатель размерами с кассовый аппарат, нецелесообразно. Что придумал Кеттеринг? Во-первых, он решил, что электромотор не должен работать непрерывно. Для работы кассового аппарата достаточно будет интенсивно раскрутить двигатель. Значит, его размеры можно уменьшить. Во-вторых, чтобы уменьшить потери энергии и износ узлов, Кеттеринг оснащает привод муфтой свободного хода и магнитным реле.

На рисунке ниже представлен один из его патентов. Работая над автомобильным стартером, Кеттеринг предположил, что одно и то же устройство можно использовать как для запуска двигателя, так и для питания бортовой электросети и зарядки аккумулятора. Решения применены довольно изящные для тех лет, но поначалу их восприняли скептически.

Как работал стартер Кеттеринга? Через систему шестерен электромотор вращает маховик двигателя. Это важно: почему ранее инженеры не могли реализовать стартер? Потому что пытались подключить его к коленвалу напрямую. Естественно, чтобы прокрутить коленвал, нужна мощность в несколько лошадиных сил. Не каждый аккумулятор начала XX века мог дать такой ток, а вместе система запуска весила бы почти как сам автомобиль. Кеттеринг применяет редуктор, требования к мощности двигателя кратно снижаются.

Далее после запуска шестерня стартера выходит из зацепления с маховиком, только используется для этого не втягивающее реле как на современном двигателе, а вытягивающая педаль, позже — опять же вытягивающее реле. Казалось бы, обычная схема. Как бы не так: прежде инженеры не знали, как решить проблему практически мгновенного разрушения коллектора стартера. Ведь после запуска ДВС его обороты резко растут, вывести шестерни из зацепления технически сложно и двигатель раскручивает теперь уже сам стартер до огромных оборотов: передаточное число ведь не 1:1, а от 15:1 до 20:1. Храповики, обгонные муфты, «бендикс» — все это было придумано не сразу, и не сразу приспособлено к двигателю автомобиля.

Но как использовать принцип обратимости электрических машин на практике? Как из стартера сделать генератор? Для этого Кеттеринг сделал вал электромотора сквозным. С одной стороны это стартер, принцип работы которого я выше описал, а с другой — генератор. По сути электромотор подсоединен к коленвалу двигателя с двух сторон, различается только передаточное число редукторов, иначе проблема была бы та же: заведенный двигатель мгновенно уничтожит коллектор и обмотки электромотора. А храповики и муфты свободного хода механически разобщают два редуктора.
Управление электрическими параметрами осуществлялось через угольный регулятор и специальный коммутатор: электромотор нужно было приспособить к пиковым нагрузкам. Эти устройства Кеттеринг также запатентовал.

И в 1912 году Лиланд предлагает рынку Cadillac Model 30. Вид спереди принципиально важен: смотрите, у нас нет «кривого стартера»!

С этого момента электромобиль, впервые представленный публике в 1830 году, окончательно обречен и постепенно уходит с рынка на целое столетие… А неутомимый Кеттеринг тем временем улучшает стартер и генератор, патентует привычный нам прерыватель-распределитель зажигания суть трамблер, улучшает электросистему автомобиля. С 1910 года и фары становятся электрическими на основе вольфрамовой нити (первые, угольные, были слишком чувствительны к вибрации), сменяя керосиновые и газовые. Бортовая сеть на основе аккумулятора 6.3 В (3 банки по 2,1 В) становится стандартом. Он в свою очередь основан на более раннем стандарте для радиоприемников.

А в 1913 году все же появился дина-стартер от фирмы USL: генератор и стартер, установленные на коленвал вместо маховика. То, что пытались и не могли реализовать до Кеттеринга. Устройство было ненадежным, но какое-то время использовалось на автомобилях DKW.
1916 год, американский инженер Винсент Бендикс предлагает устройство, которое позже назовут его именем: инерционную обгонную муфту, препятствующую передаче крутящего момента обратно от ведомого вала к ведущему, если ведомый начинает вращаться быстрее. С этого момента появляется возможность использовать два независимых устройства в автомобиле: источник энергии для заведенного двигателя (генератор) и потребитель энергии для его запуска (стартер). Забавно, что обгонную муфту на генератор стали устанавливать сравнительно недавно, буквально 10–15 лет назад. Дело в том, что автомобильный двигатель постоянно меняет обороты, так как меняются условия движения. А у генератора довольно массивный ротор со значительным моментом инерции. Поэтому при снижении оборотов двигателя шкив генератора проскальзывает, что приводит к преждевременному износу ремня. Обгонная муфта позволяет снизить нагрузку на ремень.

Но несмотря на все эти новшества только с 20-х годов прошлого века автопроизводители начинают оснащать свои автомобили электрическими стартерами.

До конца 30-х годов стартер приводился в движение педалью и переключателем или кнопкой. Не самый удобный способ для современного автовладельца, но для начала прошлого века это был настоящий прорыв. Затем инженеры Крайслера и вовсе реализовали дистанционное управление с помощью кнопки. А в 1949 году появляется привычный нам механизм запуска двигателя поворотом ключа зажигания. А под капотом начиная где-то с 20-х годов и вплоть до 60-х занимает свое место генератор постоянного тока. И вот тогда жизненно необходимым устройством становится амперметр.

Дело в том, что коллекторные генераторы постоянного тока значительно грелись, а перегрев приводил к разрушению обмоток. Процесс заряда и разряда необходимо было контролировать, иначе привет, «кривой стартер». Ну, или с толкача. Как я уже говорил в предыдущей записи, удобнее всего контролировать работу генератора именно с помощью амперметра: тут тебе и ток разряда, и ток заряда, и возможный ток утечки. Мне сложно судить, но вероятно инженеры сочли, что вольтметр на автомобиле с ДВС не так важен, как амперметр. В отдельных случаях его конечно ставили, и даже с амперметром в паре. Вот, например, оба прибора на лимузине Panhard & Levassor X36 1922 года.

А на электромобилях вольтметр был обязательно, по определению:

Есть версия, что тогдашние аккумуляторные батареи и гальванические элементы были довольно надежными по сравнению с электросистемой и генератором автомобиля. Может быть поэтому не было особой нужды оснащать автомобили вольтметром. Поправьте, если я не прав.

В любом случае, о том, что постоянный контроль электросистемы для производителей и владельцев автомобилей был достаточно важной задачей, говорит простой факт: на ранних моделях многих автомобилей приборная панель оснащалась всего одним контрольным прибором, и это был именно амперметр.

Американская компания Невиль в 1946 году предлагает первую конструкцию автомобильных генераторов переменного тока, а в 1960 Крайслер выпускает более совершенную версию. С этого момента начинается постепенный переход на генераторы переменного тока: они компактнее, надежнее и мощнее. А нужный бортовой сети постоянный ток получают через выпрямитель. В английском языке он называется alternator от alternating current — переменный ток.
Поэтому и на приборных панелях зарубежных автомобилей амперметр обозначали как ALT. Были и другие варианты: GEN, battery, ammeter, amperes или сокращенно amp/amps. В зависимости от мощности стартера и генератора шкала оцифровывалась от -30…60 до +30…60, или просто D, DIS, discharge / C, CHG, charge: разряд / заряд.

Ранние амперметры подключались к электросистеме напрямую толстым проводом, а не через шунт. Собственно подключение шунтом изобрели в 1893 году, однако довольно длительное время ток в автомобиле шел через амперметр напрямую. Естественно, в этом случае принципиально важны надежность контактов и мощная изоляция, иначе не избежать короткого замыкания и пожара.

Может быть по этой причине, а может по мере совершенствования электросистем автомобиля где-то в 60-х годах начинается плавный переход с амперметров на вольтметры. Плюс ко всему в конце 50-х производители переходят с 6-вольтовой бортовой сети на 12-вольтовую: двигатели становились мощнее, соответственно мощнее нужен и стартер. Потребителей электроэнергии тоже становилось больше: фары, фонари, плафоны освещения и подсветки, радио, стеклоочистители и так далее. Чтобы не увеличивать сечение проводов под возросшую потребляемую мощность, увеличили напряжение бортовой сети.

Удивительный автомобиль с печальной судьбой — Tucker 48 — оснащен 6-вольтовой бортовой сетью. Уже тогда, в 1948 году, на его панели приборов был не амперметр, а вольтметр с соответствующей напряжению сети шкалой.

По мере совершенствования устройств автомобильной электросети многие автопроизводители и вовсе начали ставить вместо измерительных приборов контрольные лампы заряда. Совершенно логичный ход: индикатор «включено/выключено» или «исправно/неисправно» гораздо информативнее шкалы, об этом я уже писал в прошлых записях.

Тем более что на первых порах измерительные приборы ставили там, где удобнее инженеру, а не водителю: на полу или вовсе за пределами салона. Однако по мере роста скоростей и интенсивности движения, по мере оснащения автомобиля все новыми и новыми приборами, претендующими на внимание водителя во время движения, на первое место вышли безопасность и эргономика. Появились стандарты компоновки приборной панели. И со временем она приняла привычный нам вид.

На этом рассказ про амперметры и вольтметры я завершаю. Следующие в очереди — спидометр, одометр и тахометр.

Амперметр, часть первая

2021-01-15T04:11:38.540Z

Итак, почему комбинации приборов и кнопки светят тем или иным цветом, мы подробно разобрали. Но у каждого прибора, который вы видите перед глазами, садясь за руль автомобиля, была своя интересная история. А у отдельных устройств — еще и довольно драматичная, вполне достойная романа или экранизации.

Небольшое отступление. Все посты в этом блоге объединяет название rusty gauges: ржавые приборы или ржавые датчики. Это мое давнее, с детства, увлечение — приборы и их шкалы. Будь то наручные часы, радиола, пульт управления космическим кораблем или атомной электростанцией.

И начать новую серию постов я хотел бы с двух родственных приборов: речь пойдет сначала об амперметре как исторически более раннем индикаторе электрических параметров автомобиля, а затем перейдем и к вольтметру.

Но прежде два небольших уточнения.
Во-первых, я заранее прошу прощения у читателя за периодические отступления от основной темы, особенно в начальном посте: порой сложно понять, что и как появилось в автомобиле без знания физических основ, хода технического прогресса, а порой и курьезов истории. Надеюсь, от этого повествование не станет слишком скучным: я не собираюсь превращать свой блог в цитирование Википедии, однако без понимания основ нам не обойтись. Что ж, попробую найти этот хрупкий баланс.

Во-вторых, здесь и далее в блоге иногда будет идти речь о патентах и изобретениях. Так уж получилось, что еще с аспирантуры я в большей степени увлекаюсь историей науки и техники, а не их будущим. Возможно, где-то в тексте вам будут встречаться неточности, касающиеся приоритета ученых и изобретателей на те или иные изобретения. Я не против, если в этом случае вы поделитесь в комментариях своим мнением: посты в личном блоге отражают, соответственно, мой личный субъективный взгляд. Основная цель моего блога — показать, каким путем технически эволюционировал автомобиль или отдельные его узлы, претензий на историческую достоверность у меня нет.

Так в чем суть проблемы? Дело в том, что патентное, равно как и авторское право изначально имеют существенные недостатки и являются объектом дискуссий до сих пор. В средние века многие авторы считали свои изобретения и художественные произведения достоянием общественности. В самом деле, разве может человек владеть откровением, которое тогда считалось исключительно божественным? Поэтому авторское право в том или ином виде уже существовало, однако труды и произведения далеко не всегда юридически закрепляли за их авторами.

Развитое патентное право это прямое следствие промышленной революции XVIII–XIX века. Способы защиты своих профессиональных секретов существовали задолго до ее начала, однако именно в XIX веке бурное развитие науки и техники приводит к созданию отдельного направления деятельности. Произошло «изобретение изобретения» — простой и законный способ заработать, а то и сказочно разбогатеть. Первоначально на своих знаниях, а позже и на чужих. Направления противоречивого настолько, что в самый разгар викторианской эпохи, начиная где-то с середины XIX века, антипатентные настроения достигли своего максимума и грозили привести к отмене патентов. А в отдельных странах отсрочили введение патентной системы на десятилетия.

Просто представьте: эпоха бурных и впечатляющих открытий, многие из которых способны полностью перевернуть не просто отдельную отрасль промышленности, а жизненный уклад миллионов людей в десятках стран. Изобретение может принести баснословное состояние, а где большие деньги — там и большая власть. Так исторически сложилось, а позднее закрепилось и в международном праве, что есть три вида приоритета: научный (собственно изобретение), научно-технический или технический (полезная модель) и промышленный (промышленный образец). Первым закрепив или оспорив в суде чьи-то права на любой из трех объектов интеллектуальной собственности, можно сравнительно легко и изящно избавиться от конкурентов, обогатиться, получить признание в научной среде или власть.

Чем, собственно, и занимаются патентные тролли, по существу делая деньги из воздуха. Забавно, что первый патентный тролль, американский юрист и изобретатель Джордж Селден, появился именно в пору бурного развития промышленности в конце XIX века и решил поправить свое материальное состояние на стремительно взлетевшей к этому моменту автомобильной индустрии.

Различные патенты на конструкцию магнето

Поэтому и авторство многих изобретений приписывают одновременно нескольким людям. Во-первых, независимо друг от друга два конструктора или ученых действительно могли прийти к одинаковым выводам или по отдельности изобрести одну и ту же вещь. Во-вторых, прекрасно зная, что на этом можно неплохо заработать, не говоря уже о признании общественности и научного сообщества, многие изобретатели стремились как можно скорее юридически закрепить свой приоритет.

В нашей стране было и есть много талантливых инженеров, порой — самородков. Но большинство из них придерживалось мнения средневековых авторов: знания это общественное достояние, а основная задача ученого — осветить человечеству тернистый путь в светлое будущее. Да и не особо-то поизобретаешь в стране, где крепостное право отменили только в 1861 году, а фактически вплоть до революции подавляющее большинство населения было нищим, в лучшем случае небогатым. Что ж, это прошлое и его не изменить.

Наши ученые и конструкторы внесли огромный вклад в развитие науки и техники: нет технического или промышленного приоритета — есть научный, нет научного — есть технический или промышленный. Важно, что изобретение улучшило условия труда, спасло чью-то жизнь, расширило границы знаний — тем или иным способом движет прогресс. А споры об авторских правах оставим историкам: отечественный и зарубежный взгляды на приоритет изобретений разойдутся еще не раз.

Итак, амперметр появился в автомобиле одним из первых. Собственно, еще раньше его начали ставить на электромобили, но это отдельная история. Позже на смену амперметру пришел вольтметр, а со временем — и вовсе контрольная лампа.
В отечественных автомобилях амперметр можно было встретить на отдельных моделях ГАЗ или МЗМА/АЗЛК. Первый ВАЗ сошел с конвейера лишь в 1970 году, поэтому в стандартном оснащении амперметра уже не было: где-то в середине прошлого века производители как раз стали чаще ставить именно вольтметры. Не было амперметра и на прародителе модели — FIAT 124.

Впрочем, на первых УАЗах, тоже появившихся во второй половине XX века, амперметр еще был. Полагаю, он просто перекочевал с комбинации приборов ГАЗ-69, а на отечественный внедорожник — соответственно, с зарубежных прообразов. В принципе, амперметр более информативен, чем вольтметр и тем более контрольная лампа: он показывает ток заряда или разряда, а при заглушенном двигателе — еще и ток утечки, если таковой имеется. То есть обнаружить проблемы с генератором и вообще с бортовой электросетью можно несколько раньше, чем по стрелке вольтметра. Однако руководствовались ли заводские инженеры именно такой логикой или какой-то другой, я не знаю…

XIX век был веком впечатляющих открытий, багаж знаний человечества пополнился совершенно новыми сведениями об электричестве и магнетизме. Именно тогда электротехника стала полноценным и самостоятельным направлением физики, в том числе благодаря заметному вкладу отечественных ученых и изобретателей. Однако по ряду объективных и не очень причин автомобилестроение появилось и стремительно развивалось в отдельных странах Европы, а затем — и в США.

Например, «первый русский бензиномотор», представленный императору и публике в 1896 году на Всероссийской промышленно-художественной выставке инженерами-конструкторами Евгением Яковлевым и Петром Фрезе, большого интереса не вызвал. Интересно, что идея построить совместными усилиями безлошадный экипаж пришла к ним после посещения Всемирной торгово-промышленной выставки 1893 года в Чикаго. Фрезе к тому моменту был владельцем экипажной фабрики, а Яковлев — машиностроительного, чугунного и меднолитейного завода. На этой же выставке присутствовал и Готлиб Даймлер, однако по мнению исследователей прообразом российского «бензомотора» послужил автомобиль его соперника, Карла Бенца: Victoria.

Несмотря на дальнейшие конструкторские успехи Фрезе (Яковлев умер в 1898 году) и других русских инженеров, несмотря на мелкосерийное производство Руссо-Балтов и автомобилей Ивана Пузырева, сколько-нибудь массовый (да и тот — грузовой) автомобиль в народном хозяйстве появился только через пару десятилетий, уже после Гражданской войны и становления власти большевиков. Впрочем, и тогда отечественный автопром в основном базировался на готовых иностранных моделях и технических решениях, поэтому историю развития инженерной мысли мы можем отследить в большей степени по зарубежным автомобилям. Как мы помним, история сослагательного наклонения не терпит…

«Самым многообещающим типом автомобиля в будущем можно считать электрический, но пока он ещё недостаточно усовершенствован. Электрические двигатели не дают ни шума, ни копоти, они, бесспорно, удобнее и совершеннее всех других, но автомобиль должен везти свой источник энергии: аккумуляторную батарею, которая пока ещё слишком тяжела и непрочна»

Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона

Да, именно так. В конце XVII века большие надежды возлагали на паровой двигатель, а через столетие ему на смену пришел двигатель электрический. На рубеже XX века именно электромобиль был практичным, качественным и надежным транспортным средством для города. Недостаток аккумулятора, проблема, которой до сих пор нет надежного решения — значительный вес вкупе с недостаточной емкостью — тогда еще не был настолько критичным, как сейчас: ни в США, ни в Европе, ни в Российской империи, да нигде в мире еще не существовало развитой сети ровных и удобных дорог, хотя в крупных городах Америки уже была инфраструктура зарядных станций. При том, что бензин в то время продавался в аптеках или керосиновых лавках, а, например, первая американская АЗС появилась только в 1907 году в Сиэтле.

Для дальних путешествий больше подходил конный экипаж, а лучше — железнодорожный транспорт, да и в городах гужевого или парового транспорта было предостаточно.
И все же именно в городе тихий безлошадный, предельно простой в эксплуатации и, что немаловажно, безотходный электромобиль заслуженно пользовался спросом и популярностью. Минимальное обслуживание при среднем запасе хода 50 км — что еще нужно городскому жителю? Электромобили Baker Electrics, Rausch&Langs, Detroit Electrics годами не требовали ремонта силовой части.

Своей простотой они особенно привлекали женщин. Посмотрите видеоролик: там показан процесс управления. Пара рычагов, педаль и несколько кнопок. Освоится даже ребенок. Впрочем, покупатели с толстыми чековыми книжками не гнушались электромобилем независимо от пола.

Но города росли и развивались, формировался спрос на более емкие аккумуляторы, которые позволили бы увеличить запас хода электромобиля. И с 1900 года мистер Электричество Томас Эдисон полностью погружается в разработку «100-мильного» аккумулятора. Через четыре года Edison Electric Illuminating Company предлагает рынку железоникелевую батарею, и в самом деле двукратно превосходящую по емкости свинцовые аналоги. Но уже в 1905 батарею приходится отзывать: значительный саморазряд при хранении, отказы из-за окисления контактов, резкое падение емкости при низких температурах. Усовершенствованная версия щелочной батареи была представлена в 1909 году. Однако от коммерческого провала это ее уже не спасло: при всех недостатках обычная свинцово-кислотная Exide стоила почти в 4 раза дешевле.

Впрочем, были и другие причины. Здесь надо вспомнить о старинном друге Эдисона. Да, это мистер Автомобиль Генри Форд. 1903 год: появляется Ford Motor Company, а в 1908 — первый Model T. Позже «Жестяная Лиззи» разойдется по миру тиражом более 15 миллионов экземпляров. Именно Форд сделал автомобиль доступным средством передвижения.

В конце XIX века бензин в основном применяли как антисептик, чистящее средство или топливо для примусов: основным продуктом перегонки нефти был керосин. Собственно о бензине к этому времени знали уже несколько десятилетий (официальным первооткрывателем признан физик Майкл Фарадей, синтезировавший из нефти в 1824–1825 году легко воспламеняющееся углеводородное соединение), да и двигатель внутреннего сгорания, пусть поначалу и работавший не на бензине, новинкой не был.

Но только в 1885 году Даймлер совместно с Вильгельмом Майбахом усовершенствовали его конструкцию настолько, что бензиновый ДВС можно было без затруднений использовать на транспорте. Ранние версии таких двигателей ввиду несовершенства конструкции работали недолго и обычно в лабораторных условиях, плюс зачастую были маломощными, но при этом довольно громоздкими. Попросту — стационарными, а не транспортными. Примечательно, что русский изобретатель Огнеслав Костович построил бензиновый карбюраторный двигатель в 1884 году, то есть за год до Даймлера и Майбаха, однако подал заявку на изобретение только через четыре года, а патент получил и вовсе в 1892 году. Так или иначе, миру был представлен легкий, сравнительно мощный и надежный двигатель внутреннего сгорания на бензине.

Однако на конец XIX — начало XX века пришелся пик расцвета электротранспорта: такси, личные электромобили, грузовики. На рубеже веков в структуре автопарка США примерно по 40 процентов приходилось на паровые и электромобили, а на бензиновые — чуть больше 20 процентов. Поэтому с 1912 по 1914 годы Форд и Эдисон вели совместную работу по созданию электромобиля с запасом хода до 100 миль и ценой 600–750 долларов. Эдисон вообще искренне считал, что за электричеством будущее.

С учетом опыта полутора столетий: так ли он был не прав? Разве что Эдисон возлагал надежды на постоянный ток, тогда как его конкурент Джордж Вестингауз на основе достижений и патентов гениального Николы Теслы отстаивал технические преимущества переменного тока. Их противостоянию, длившемуся в течение десяти лет, дали название «война токов» (Battle of the currents), а в 2017 году вышел фильм с одноименным названием. Я ведь вам говорил в самом начале поста, что эта история будет местами очень даже драматичной и захватывающей? 110 вольт в американских розетках — это заслуга Эдисона. К сожалению, сбыться планам Форда и Эдисона было не суждено.

1847 год. Возле Баку, на территории современного Азербайджана, а тогда Российской империи, промышленным способом начинают добывать нефть. В 1859 году Эдвин Дрейк успешно пробурил первую американскую скважину, а в 1887 году были открыты крупные залежи нефти в Техасе. Так начался нефтяной век. Буквально через несколько лет благодаря достижениям Бенца, Даймлера и Майбаха на одном континенте, и Форда — на другом, появляется спрос на бензин как топливо и из побочного продукта добычи нефти он становится основным. А увеличение спроса неизбежно привело к снижению цены на бензин.

На рубеже веков скорость и запас хода у электрических и бензиновых автомобилей были примерно одинаковые. С начала XX века в США постепенно увеличивается сеть дорог, появляются трансамериканские хайвэи, бензоколонки Standard Oil Company появляются в любой глуши. И если типичные характеристики электромобиля остаются прежними и уже недостаточны для длительных поездок, то автомобиль с ДВС стремительно совершенствуется: к 20-м годам скорость и запас хода удвоились.

«Золотая эпоха» электротранспорта подходит к концу, компании-производители электромобилей разоряются, объединяются или переориентируют производство на другую продукцию. Несмотря на попытки использования электрического транспорта в служебных целях (почтовые, развозные или внутризаводские), ближе к 1930 году серийное производство «электричек» прекращается почти на целый век. Электричество не выдержало конкуренции с дешевым бензином. Впрочем, отдельные историки вроде Деборы Кларк считают, что всему виной маркетинг по половому признаку.

В самом деле, каждая ли женщина захочет возиться с капризным и сложным бензиновым двигателем, а также запутанной системой управления трансмиссией, когда есть прекрасная альтернатива — тихий, комфортный, надежный и простой в управлении электромобиль? Но оставим этот вопрос за рамками поста. Что там с амперметром? Ну, амперметр с вольтметром со временем стали неизменными атрибутами электрического транспорта: как контролировать состояние батареи и процесс заряда без этих приборов?

www.mtfca.com/discus/messages/822076/857158.html?1524021724

Но зачем амперметр бензиновому двигателю? Увлекаясь наукой ближе к концу XIX века, я бы тоже задался этим вопросом.
Дело в том, что электричество для ранних двигателей внутреннего сгорания, где смесь воспламенялась от искры, вряд ли получали различными способами: самый простой из них на тот момент — применение химических источников тока.

Итальянец Алессандро Вольта в 1800 году собирает элемент, впоследствии названный его именем. Элемент Вольта и батарея элементов — «вольтов столб» долгие десятилетия были единственным химическим источником тока, совершенствовали только их конструкцию. В 1859 году французский химик Гастон Плантэ изобретает свинцово-кислотный элемент, ставший привычным нам автомобильным аккумулятором: в бензиновом ли автомобиле, дизельном или электрическом. В чем принципиальная разница между двумя элементами? Вольта реализовал первичный источник тока, то есть гальванический элемент. Его основной недостаток — необратимые физико-химические процессы, то есть такой элемент нельзя перезаряжать. А Плантэ собрал вторичный источник тока, перезаряжаемый. Это именно аккумулятор.

В середине XIX века французский изобретатель Этьен Ленуар, работая на гальваническом заводе, пришел к мысли, что топливо-воздушную смесь можно воспламенять электрической искрой. В его двигателе источниками тока были два гальванических элемента Бунзена (хром-цинковых химических источника тока, славу создания которых — привет, авторские права — делят три химика: Уильям Грове, собственно Роберт Бунзен и Иоганн Поггендорф). А для получения искры Ленуар использовал индукционную катушку Румкорфа.

В качестве прерывателя использовался скользящий контакт. Он двигался вдоль станины, жестко соединенный с шатуном, и замыкал контакты в двух конечных положениях коленвала. Почему в двух? Ну, вы наверное знаете, что у поршня в двигателе Ленуара были две рабочие стороны по аналогии с паровыми двигателями? То есть это была машина двойного действия: в свое время подобным способом добились примерно двукратного роста мощности паровых машин вкупе с уменьшением их веса и габаритов. Однако «зуммерная» система зажигания была ненадежной и при достижении коленвалом частоты вращения 100 оборотов в минуту работала с перебоями. Ленуар тем временем разбогател на успешной продаже своих двигателей, а деньги обычно плохо соседствуют с духом новаторства, поэтому от дальнейшей модернизации он отказался.

Примечательно, что Николаус Отто, приняв эстафету, переосмыслив двигатель Ленуара и добившись увеличения КПД, не имел при этом достаточных знаний электротехники, поэтому поджиг смеси осуществлял открытым пламенем с помощью горелки в запальной камере. Впрочем, это не помешало ему работать над совершенствованием конструкции дальше и запатентовать в 1877 году четырехтактный ДВС. Правда в 1889 году патент был аннулирован: оказалось, что француз Альфонс Бо де Роша опубликовал теоретические принципы работы четырехтактного двигателя на 16 лет раньше Отто. Заслуги Отто в дальнейшем все же признали и рабочий цикл назвали его именем. Но рабочим телом в двигателях Ленуара и Отто был газ.

А в 1883 году Даймлер создает калильный бензиновый двигатель, то есть двигатель именно на жидком топливе. Для его работы больше не нужен газогенератор или баллон со сжатым газом. И если первый двигатель Даймлера мог работать на газе или жидком топливе, то поздние версии были уже исключительно бензиновыми и специфически транспортными: компактными, оборотистыми, экономичными и с высокой удельной мощностью.

Чуть ранее, в 1881 году, конструктор посещает Российскую империю: двигателю нужен новый вид легкого нефтяного топлива, а Германии и собственно Даймлеру — потенциальный рынок сбыта двигателей. Успехи российских инженеров и предпринимателей по добыче и переработке нефти, надо полагать, тогда уже были на слуху. Например, в 1877 году химик Александр Летний патентует технологию пиролиза нефти, а после 1879 проектирует ряд заводов по ее переработке. Даже Дмитрий Менделеев одним только вопросам нефти и ее переработки посвятил порядка 150 работ!

Ну, и не из Штатов ведь бензин везти. Да, трансконтинентальная перевозка нефти парусными судами существовала с 1861 года. Но первый именно нефтеналивной паровой танкер «Зороастр» был спущен на воду всего лишь за четыре года до визита Даймлера в Россию и перевозил керосин из Баку в Царицын и Астрахань. Лишь в 1886 году на основании российского опыта постройки и эксплуатации нефтеналивных судов в Англии построили танкер «Glückauf», а к 1889 году более полусотни судов такого типа привозили в Европу североамериканскую нефть. В общем, бензин в необходимых объемах Даймлеру тогда было проще покупать в Российской империи. Похожим путем двигался и его конкурент Карл Бенц. Позже Даймлер и Бенц продали свои патенты французам. Так появился французский автопром, и он тоже оставил заметный след в истории.

В конце 70-х Бенц патентует двухтактный бензиновый двигатель, а позднее и другие новшества. Как собственные, так и других изобретателей, но на свое имя: патент дается на определенный срок. Так, 31 декабря 1878 года истекает срок патента Отто на четырехтактный двигатель, и в этот же день его на себя патентует Бенц.

Первый автомобиль Бенца (1885) был оснащен бунзеновскими элементами и катушкой Румкорфа, аналогичное зажигание применял, как мы помним, еще Ленуар. Недавно изобретенный кислотный аккумулятор на тот момент был слишком громоздким для легкого автомобиля с «велосипедными» колесами, основным его применением были электромобили. Двигатель с зажиганием от калильной трубки уже тогда общепризнанно считался огнеопасным и ненадежным, поэтому Бенц в начале изысканий пробовал применить свечи зажигания, но не сумел подобрать подходящие материалы для изолятора и электрода и на время оставил затею. Однако на его первом автомобиле уже присутствуют и свеча зажигания с прерывателем, и карбюратор, и коробка передач со сцеплением. Само собой, все подкреплено патентами: работая над устройством автомобиля, Бенц проявил себя и как предприниматель, то есть создавал именно коммерческий продукт.

Однако обороты двигателей постепенно росли, требовалась принципиально иная система зажигания с достаточным быстродействием и надежной искрой. Как решали проблему зажигания двигателей в конце XIX века?

Об этом я расскажу в следующей части.

Белый future UI. Что это?

2020-12-28T11:58:38.115Z

Помните, я сделал акцент на интерфейсе центра управления Зеона из второй части фильма «Матрица»?

Данный пост без особой смысловой нагрузки и текста: просто чистые, светлые, минималистичные, в основном монохромные интерфейсы из разных фильмов. #эстетикипсто

Та самая «Матрица. Перезагрузка» (2003). Стерильная чистота…

Еще один из моих любимых фильмов: «Меняющие реальность» (2011). Удивительный и совершенно непонятный planbook! Зачем простым смертным знать секреты Бюро корректировки?

Дизайнер явно вдохновлялся обозначениями принципиальных электрических схем. Вот, например, диодный мост.

«Человек-паук. Возвращение домой» (2015). Без Тоби Магуайра уже совсем не то. И на экранах не вполне интерфейс… Но красиво!

«Форсаж 7» (2017). Тоже опопсел, смотреть невозможно. Я и не стал, просто картинка зацепила:

А вот один из первых белых интерфейсов:

Это «Звездные войны» (1977), в прошлом посте я вам уже показывал эту красоту.

К сожалению, таких светлых интерфейсов мало. Я не знаю, по какой причине. Может, недостаточно яркие и плохо передают атмосферу момента. Не секрет, что интерфейсы в фильмах намеренно усложняют и перегружают информацией: должно быть динамично, ярко и зрелищно. Вспомните, как Тони Старк на пару с Джарвисом жонглирует дополненной реальностью. В научно-фантастических фильмах это едва ли не самый важный элемент, а интерфейсам в фильмах придумали отдельное название. Возвращаясь к заголовку: FUI (future user interface или fiction user interface) это вымышленный пользовательский интерфейс будущего. Переходите по ссылке, там можно позалипать на процесс создания такого интерфейса.

И обычно интерфейсы не слишком разборчивы, что-либо прочитать сложно или вообще невозможно. Этому есть объяснение: зритель должен видеть общую сюжетную картинку, а не вчитываться в текст детально. Иначе, например, русскоговорящая аудитория долго потом будет ржать над ляпами классного в общем-то фильма про Джейсона Борна.