(495) 234-36-61
На главную страницу блога Почта

Блог «Умные мелочи»

История великих изобретений — автомобили

Рубрика: (Как рождались технологии) | Автор: moderator | Дата: 05-07-2013

Метки: , , ,

Какое изобретение ни возьми, про него можно сказать, что оно кардинальным образом изменило нашу жизнь. Электрифицированные железные дороги, метрополитен, авиация, космические корабли… И, всё же, пальму первенства следует отдать автомобилю. Достаточно представить себе – заглянуть в прошлое всё равно невозможно – каким был облик нашей планеты в веке XIX-ом. Если бы мы могли пролететь на самолёте (или хотя бы на воздушном шаре) над Европой и, тем более, над Северной Америкой, в году этак 1850-м, то не узнали бы абсолютно ничего. Леса, поля, кривые ниточки просёлочных дорог. Редкие европейские шоссе – мощёные камнем или укатанные грунтовые. Узкие улочки городов. Почти полное отсутствие каких-либо путей сообщения на территории России, на просторах Соединённых Штатов Америки, да и в других частях света тоже.

И вот – двадцатые годы минувшего столетия. Прошло 70 лет. Или чуть больше, если мы возьмём середину 30-х годов. Теперь уже настоящий, а не воображаемый самолёт, правда, полёт всё равно гипотетический… Дороги, сплошные дороги. Великолепные американские «хайвеи», европейские шоссе, соединяющие города и страны, пересекающие материки вдоль и поперёк.

Поднимемся в небо в наши дни. Если лететь на относительно небольшой высоте (с десяти километров ничего не разглядишь), то вся поверхность планеты, где бы мы ни находились, какую бы часть суши ни обследовали, сплошь покрыта серыми лентами дорог. И каких дорог! Скоростных, ровных, с удобными многоуровневыми развязками, эстакадами, сложной системой регулирования движения – светофорами, шлагбаумами, множеством дорожных указателей… И всё это заслуга невзрачной пыхтящей и чадящей самобеглой коляски – автомобиля.

Автомобиль превратился в главное транспортное средство планеты. Во многих областях он, практически, полностью вытеснил речной и даже железнодорожный транспорт. Грузовик способен доставить груз от заводских ворот к потребителю без промежуточных погрузок и накопления большого количества товара. Чтобы заполнить железнодорожный вагон и не перевозить по железной дороге воздух, надо собрать 60 тонн груза. Но один вагон через всю страну не повезёшь, приходится собирать в один состав двадцать, тридцать и более вагонов. А грузовик может взять в кузов четыреста килограммов груза (или 20 тонн – когда потребуется) и быстро доставить до места назначения. И затраты на такую «мелкооптовую» перевозку будут совсем невелики, а оперативность доставки просто вне конкуренции.

Что же касается пассажирского транспорта, то легковой автомобиль или  автобус давно уже используются в качестве основного вида городского и междугороднего транспорта. Кроме того, легковой автомобиль служит и транспортным средством, и предметом роскоши, и объектом увлечения миллионов, и едва ли ни самым востребованным товаром массового спроса.

Описать все марки автомобилей, даже по одному предложению на каждую, невозможно. Достойных моделей автомобилей очень и очень много. Это совершенно необъятная, хотя и крайне любопытная тема. Сосредоточимся на основных вехах развития автомобильного транспорта в ХХ веке, в хронологическом порядке.

В новое столетие автомобиль вошёл уже вполне сформировавшимся, но ещё довольно сыром виде. Четыре колеса, из которых два передних управляемые. Рулевое колесо как основное средство управления. Карданная или цепная передача на задние колёса и, что очень немаловажно, дифференциал.

Чтобы понять значение дифференциала, обратимся к простейшей железнодорожной колёсной паре. Два колеса жёстко закреплены на общей оси и часто изготовлены в виде единой неразъёмной конструкции. Когда колёса передвигаются прямолинейно, никаких проблем не возникает. Но вот впереди поворот. При повороте в какую-либо сторону оба колеса описывают траекторию, по форме являющуюся сегментом окружности, то есть правильную дугу. При этом наружное колесо (левое, если поворачиваем направо, или правое, если поворачиваем налево) проходит больший путь, чем колесо внутреннее – длина внешней дуги больше, чем длина внутренней. Если дуга имеет относительно небольшой радиус закругления, внутреннее колесо, вращающееся с той же скоростью, что и внешнее из-за общей оси, будет проскальзывать, вращаясь быстрей, чем нужно, а внешнее, наоборот, будет замедляться. В результате транспортное средство будет двигаться с неизбежной пробуксовкой – с повышенным износом колёс и путей. Чтобы избежать этого неприятного эффекта, железные дороги строят таким образом, чтобы радиусы закруглений рельсов на поворотах были как можно более пологими, большими. В этом случае и пробуксовка, и износ колёсных пар минимален. Когда мы едем в вагоне метро и слышим за окном свист – это и есть проявление этого эффекта поворота зависимых колёс, жёстко закреплённых на общей оси… Но как бороться с пробуксовкой на автомобиле? Устраивать перекрёстки с радиусом поворота в десятки метров? Но в момент появления автомобиля никаких дорог не было, кроме тех, по которым двигался гужевой транспорт. И конструкторам следовало приспособить автомобиль к дороге, а не наоборот.

Дифференциал классической конструкции – это две большие конические шестерни, установленные на разрезанной на две части оси задних колёс, на которые передаётся крутящий момент с вала двигателя. Это ведомые шестерни, которые механически соединены между собой парой одинаковых конических шестерён малого диаметра – сателлитами. Ведущая шестерня, тоже коническая, соединённая карданным валом с валом коробки передач, опять же, через коническую шестерню, приводит во вращение обе ведомые шестерни. Во время поворота, когда внутреннее колесо притормаживается силами трения колеса о поверхность дороги, сателлиты приходят в движение и, перекатываясь внутри дифференциала, приводят к тому, что ведомая шестерня внутреннего колеса начинает вращаться медленнее, а внешнего – быстрей. Происходит перераспределение крутящего момента и устраняется эффект пробуксовки. Недостатком дифференциала является то, что при «вывешивании» одного из колёс (то есть утрате им контакта с дорогой), второе колесо останавливается – весь крутящий момент передаётся свободному колесу, а потому движение автомобиля прекращается. Чтобы избежать этого, позже был изобретён отключающийся, а затем и самоблокирующийся дифференциал. Все современные автомобили (с механической трансмиссией) оснащены самоблокирующимся дифференциалом.

Далее – первые автомобили, выпускающиеся в начале ХХ веерка, имели коробку передач. Совершенно необходимый механизм, позволяющий эффективно использовать крутящий момент двигателя. Дело здесь в том, что коленчатый вал даже самого тихоходного двигателя внутреннего сгорания вращается со слишком большой скоростью, чтобы его можно было напрямую соединить с колесом. Частота вращения старинных двигателей была относительно невелика – на уровне 1400-1600 оборотов в минуту. Но и это, повторяю, слишком большая скорость. Для её снижения была изобретена коробка передач (конструкцию позаимствовали у других механизмов, возможно, у токарного станка). Первая передача самая тихоходная, она понижает частоту вращения в десять и более раз. Это позволяет автомобилю тронуться с места и плавно набрать скорость. Кроме того, с понижением частоты вращения повышается крутящий момент – сила, приводящая колесо во вращение. То есть эффект здесь двойной – едем медленней, но тяга при этом сильней. Едем быстрей, но уменьшается и тяга. Первые коробки передач были двух и трёхступенчатыми. Примечательно, что задний ход появился не сразу и не в том виде, каким мы знаем его сегодня. Например, знаменитая «Жестянка Лиззи», «Форд-Т» американского конструктора и промышленника автомобилей Генри Форда имел столько же скоростей движения вперёд, сколько и назад. Специальной педалью водитель вводил в зацепление специальную реверсивную шестерню, и карданный вал начинал вращаться в обратную сторону, а автомобиль ехал назад – с теми же скоростями, что и вперёд, в зависимости от включенной передачи.

Рулевое управление у первых автомобилем было очень простым – велосипедного типа, поскольку переднее колесо было только одно. Но вскоре общее количество колёс увеличилось до четырёх, и появился классический механизм рулевого управления, с рулевым колесом, валом, соединённым с поперечной тягой и поворотными опорами, на которые устанавливались полуоси для крепления передних колёс. Тормоза с тяговым или тросовым управлением воздействовали только на задние колёса. Правда, и скорость движения была совсем невелика…

С 1900 по 1920 год в автомобильной промышленности происходят важные изменения, напрямую связанные и с конструкцией автомобилей. Прежде всего, из технической игрушки, забавы для богатых, автомобиль становится массовым средством передвижения, доступным миллионам людей.

1 октября 1908 года из ворот «Форд Мотор Компани» выехал первый автомобиль модели «Форд Т». Это был итог пятилетней работы Генри Форда (годы жизни 1863-1947), создавшего и само предприятие, и выпустившего к тому времени целых 19 моделей автомобилей, продававшихся по весьма демократичной цене – машину мог купить любой американец среднего достатка, поскольку машина стоила в среднем от 500, до 850 долларов (правда, доллар в то время «весил» гораздо больше, чем доллар сегодняшний). В 1913 году «Форд Т» (с введением конвейера) стал основной продукцией компании и продержался в производстве до 1927 года. За 19 лет было произведено около 18 миллионов автомобилей, при этом 15 007 033 экземпляров было продано в США. Эта великая (хотя и совсем небольшая) машина сделала Америку ведущей автомобильной державой. А главным изобретением Генри Форда, помимо самого автомобиля «всех времён и народов», стало введение конвейерного производства.

До начала 30-х годов автомобиль окончательно приобрёл классические черты. Рамная конструкция шасси, металлический, а не деревянный, кузов из штампованных листов, соединённых между собой болтами и сваркой, электрическое зажигание, аккумулятор и генератор, электрическое, а не ацетиленовое, освещение, штампованные, а не оспицованные, колёса, барабанные тормоза с механическим, а к концу 30-х годов и гидравлическим приводом. В качестве необязательных дополнений появляются система обогрева салона водой из системы охлаждения двигателя. Стеклоочистители, электрические указатели поворота (поначалу они были механическими в виде откидных стрелок, либо отсутствовали вовсе). Определилось и расположение рулевого колеса – даже в Америке, где движение было, как и в Европе, правосторонним, руль располагался с правой стороны салона автомобиля. Но вскоре (к 10-м годам ХХ века) руль сместился влево.

Кстати, а почему в Англии и в ряде других стран движение левостороннее, а руль в автомобилях расположен справа? Ответ уходит в глубокую древность – в Древний Рим, где уже к началу нашей эры существовала специальная дорожная полиция и правила дорожного движения. Эти правила предписывали возницам передвигаться по левой стороне дороги, дабы кнутом, который удерживали в правой руке, случайно не зацепить пеших путников. Эти «римские правила» и сохранила консервативная Великобритания, а с ней и её колонии.

К концу 30-х, началу 40-х годов ХХ века появились автомобили нового типа – с несущими кузовами, в которых отсутствовала отдельная рама из балок или труб. В Европе, прежде всего, во Франции и Германии, появились переднеприводные машины. Это были небольшие автомобильчики массового спроса, в которых привод на передние колёса осуществлялся посредством шарниров с равными угловыми скоростями. Классический шариковый шарнир утвердился позже – в 50-е годы.

Война, как всегда, послужила катализатором развития технологий. В Америке и в России появился джип – открытый автомобильчик для разведки и командного состава с приводом и на передние, и на задние колёса. Мощные и лёгкие грузовики наводнили военные дороги Европы… Но война остановила немецкий проект Фердинанда Порше, создавшего знаменитый «Жук» — автомобильчик «Фольксваген» с несущим кузовом, двигателем воздушного охлаждения, установленным сзади. Это самый долгоживущий автомобиль на планете – он выпускался десятки лет. Его до сих пор можно увидеть на дорогах, хотя, спору нет, время его давно прошло…

Автомобиль изменил не только лик планеты, но и структуру промышленности и даже психологию людей. Автомобильная промышленность сложна и многопланова. Это не только производство моторов и кузовов, но и производство резины, красок, светотехники, электроники. А следом идёт дорожное и градостроительство, создание сервисной структуры. Но главное — широкомасштабная добыча и переработка нефти. Причём, до такой степени широкомасштабная, что сегодня, всего через сотню лет после начала массовой автомобилизации, мы стоим на пороге истощения природных запасов нефти. И это не какая-то гипотетическая опасность или печальные перспективы завтрашнего дня. Это – наша реальность.

Но не будем заканчивать рассказ об автомобиле на этой грустной ноте. Знаете ли вы, как появилась мини-юбка? Сама мода на коротенькие озорные одежды? Она появилась исключительно благодаря автомобилю. В конце 50-х годов английский инженер Иссигонис придумал маленькую машинку, назвав её «Мини». Сегодня мы можем видеть её подросшую и повзрослевшую сестру на дорогах наших городов. А та, старая «Мини» стала полноправным партнёром английского комика (и, между прочим, серьёзного автомобильного обозревателя) Роуэна Аткинсона – мистера Бина… Так вот, машинка настолько полюбилась восторженной публике, что сама идея минимализма тут же получила продолжение в одежде. Появились те самые крошечные юбчонки, получившие название «мини»… Кстати, у той первой машинки была интересная конструкция подвески колёс – резиновые пружины вместо рессор. Словно упругие резиновые мячики, вместо пружинных железок. Действительно, милая получилась машинка…




Оставить комментарий

 
По всем вопросам, связанным с работой сайта, обращайтесь по адресу: webmaster@elcode.ru