Большая история автомобиля. Рождение и развитие автомобиля

Эта повесть — о рождении и развитии автомобиля.

Когда встречаешься с сочетанием слов «рождение автомобиля» в сознании могут возникнуть разные представления. То ли речь идет о процессе производства машины определенной марки, и о разработке новой опытной конструкции, то ли об истории автомобиля.

В понятие «рождение автомобиля» можно вложить и другой смысл. Прежде чем быть принятой к производству и выходить с завода в тысячах экземпляров, каждая модель автомобиля проходит сложный путь — от замысла конструктора до опытной партии машин. Повесть о создании новой модели автомобиля — это повесть о жизни большого коллектива людей, об их радостях и горестях, успехах и неудачах, об огромной неустанной работе и скупом отдыхе, об опасностях испытаний, о творческих исканиях, сомнениях, настойчивости, чувствах. В наше время жизнь дает материал для десятков таких повестей. И все они могут быть разные, ибо к производству ежегодно принимают десятки новых разных моделей автомобилей, созданных разными людьми.

Начинается жизнь нового автомобиля, переплетенная с жизнью десятков людей. И о каждой такой жизни тоже можно написать увлекательную повесть. Тысячи повестей о рождении и существовании автомобилей. Но все они будут иметь похожие первые главы о рождении героя. Такие же похожие, как стандартные поршни и диски колес, фары и шестерни, кабины и шины сходящих с одного конвейера автомобилей. И только с появлением в повести человека за рулем биография каждой машины приобретает свои собственные черты.

Но, повторяем, наша повесть не об этом. И в отличие от рассказа о производстве или о создании того или иного автомобиля содержание нашей повести должно быть определенным, неизменным (если оно исторически верно), хотя ей можно придать любую форму.

С чего началась история автомобиля? Первый автомобиль

История автомобиля описана во многих книгах на всех языках мира. В каждой книге авторы сообщают, что в таком-то году в таком-то городе такой-то изобретатель построил первый самодвижущийся экипаж. В поисках названия для новой машины изобретатель обратился к латинскому и греческому языкам — классическим языкам науки. По-гречески «сам» будет «аутос», а «подвижный» по-латыни — «мобилис». Так новорожденный автомобиль получил свое название.

Французские авторы видят начало истории автомобиля в паровой повозке конца XVIII века, построенной в Париже; английские — в паровых дилижансах, курсировавших по дорогам Англии в первой половине XIX столетия; немецкие — в «безлошадных экипажах» с двигателями внутреннего сгорания, появившихся в Германии в 80-х годах 19-го века. Наиболее «отсталыми» оказываются представители «автомобильной нации» — американцы. Упоминая лишь мимоходом о различных европейских, китайских, египетских предшественниках автомобиля, они подробно описывают его развитие, начиная с самого конца XIX века, с бензиновых тележек своих соотечественников — Хайнса, Форда, Олдса.

Русские историки могли бы начинать свою повесть с любой стадии развития автомобиля — с мускульно-силовой самокатки Кулибина, предвосхитившей схему первых бензиновых автомобилей; с изобретения Ползуновым первого универсального двигателя — паровой машины непрерывного действия; с постройки двигателя для жидкого топлива на Охтенской верфи в Петербурге или с «бензиновой повозки» Путилова и Хлобова.

Но чаще всего, и вполне справедливо, они начинают историю автомобиля с самой ранней стадии — с появления повозок, движимых мускулами пассажиров. Такие повозки были построены в XVI—XVIII веках в России и в других странах.

Следует исходить из того, что возникновение и развитие автомобиля нельзя изучать, не зная происхождения таких важных его частей, как двигатель, силовая передача, тормоза, колеса и их рессорная подвеска, кузов. Эти части и механизмы в том или ином виде существовали до автомобиля в других областях техники, насчитывающих иногда сотни лет, существовали и в ранних самодвижущихся повозках. Значит, для того чтобы уяснить историю автомобиля, нужно внимательно изучать его предшественников.

Кто они, эти предшественники, и что получил от них автомобиль?

Повозки всех видов дали автомобилю колеса с осями, рессорами и тормозами. На паровых дилижансах, самокатках и велосипедах были испробованы поворачивающиеся по отдельности передние колеса. Там же были применены:

• дифференциал — механизм, допускавший вращение колес, смонтированных на одной оси, с разными скоростями;
• цепная передача;
• сплошные резиновые и даже наполненные воздухом — шины

Шарнирная система управления, задуманная еще для конных и паровых повозок, была также приспособлена к автомобилю. От металлорежущих станков автомобиль получил коробку передач.

Даже корабли и те вложили свою лепту в конструкцию автомобиля: с кораблей на автомобиль переселился карданный шарнир, применяемый издавна для установки компаса. Наконец появился двигатель, созданный сначала не для автомобиля, а для горных разработок, насосов, фабричных силовых установок.

Среди предшественников автомобиля мы видим различные машины, в том числе и самодвижущиеся повозки: паровые дилижансы, самокатки, велосипеды. Но мы, как правило, не называем их автомобилями. Настоящий массовый безрельсовый самодвижущийся экипаж, который мы теперь называем автомобилем, стал возможным только в результате развития промышленности, способной производить сложные механизмы в больших количествах, и при наличии легкого, экономичного, всегда готового к действию мощного двигателя. Таким двигателем в течение последних десятилетий, бесспорно, является двигатель внутреннего сгорания. Недаром миллионы автомобилей снабжены бензиновыми и дизельными двигателями, а пар и электричество применяются в качестве движущей силы для автомобилей пока только на считанных тысячах машин. Поэтому заявления некоторых историков о том, что если бы Форд в свое время занимался паровыми автомобилями, то, может быть, все автомобили были бы теперь паровыми, совершенно абсурдны.

Возможно, когда-нибудь массовые автомобили будут передвигаться, используя энергию расщепления атомов или энергию токов высокой частоты, передаваемую на расстояние. Не будем упускать из виду и эти перспективы. Но современный автомобиль и автомобиль ближайшего будущего неразрывно связаны с двигателем внутреннего сгорания, работающим на жидком или газообразном топливе.

Следовательно, изучив предшественников автомобиля, нужно обратить главное внимание на историю развития собственно автомобилей, то есть самодвижущихся экипажей с двигателями внутреннего сгорания.

И еще одно важное обстоятельство. Труды русских ученых и изобретателей имели огромное значение для развития мировой науки и техники. Однако правящие круги царской России, преклоняясь перед достижениями иностранной техники, забывали о заслугах русского народа перед человечеством во всех областях науки и знания. Так было и с созданием автомобиля. Русские изобретатели и конструкторы не уступали иностранным инженерам и ученым и в этой области. Но русские имена если и упоминались, то лишь после ряда французских, немецких, американских.

Цель нашей повести — не только вообще рассказать историю автомобиля, но и показать достижения русской технической мысли в создании сухопутного безрельсового транспорта, показать широкие горизонты, которые открываются перед растущей отчественной автомобильной техникой.

Покачиваются грузовики на платформах железнодорожных поездов, теснятся на палубах барж на пути к потребителям. Непрерывной колонной идут по шоссе новые автомобили с табличками «транзит» за стеклами кабины, с адресами, написанными мелом на бортах кузовов. Сотни колес всех видов и размеров — нарядные, с блестящими колпаками; массивные, как у тяжелых орудий; сплошные и с отверстиями в дисках — катятся по асфальтовым магистралям. Тысячи лошадиных сил, возникших в двигателях, вращают эти колеса.

А навстречу автоколоннам, поездам и баржам с грузом новых машин, сверкающих полированной краской, хромированной арматурой и стеклами, движутся к автомобильным заводам груженые составы вагонов и караваны барж.

Ежегодно для производства автомобилей требуются миллионы тонн стали и других металлов, сотни тысяч кубометров дерева лучших пород, более 4 миллионов шин и камер разных размеров, сотни километров электрических проводов, десятки миллионов ламп, электроприборов, шариковых и роликовых подшипников, миллионы квадратных метров обивочного сукна, натуральной и искусственной кожи, сотни тысяч квадратных метров небьющегося стекла.

Для новых автомобилей построены и строятся тысячи километров усовершенствованных дорог. Ежегодно вырабатываются миллионы тонн бензина и дизельного топлива, строятся сотни гаражей, ремонтных станций, бензиновых колонок.

И все это — наше, все это сконструировано инженерами, вычерчено их руками, отлито, выковано, выштамповано рабочими.

В 1917 году, ко времени Великой Октябрьской революции, в капиталистических странах уже существовала развитая автомобильная промышленность. В России, практически, не было производства автомобилей. Преодолев годы гражданской войны и разрухи, в течение которых в главных капиталистических странах продолжалось развитие автостроения, советские люди заложили начало автомобильной промышленности.

Автомобилестроение в Советском Союзе

Советский Союз к 40-летию Великой Октябрьской социалистической революции стал одной из ведущих стран по количеству и производству автомобилей, в то время как до пятилеток он был на тридцать пятом месте по количеству и на четырнадцатом по производству. Такого гигантского развития не знала ни одна страна в мире.

На наших глазах растет число машин, меняется их внешний вид и устройство, они становятся все более совершенными, все более удобными для человека, все более красивыми, более дешевыми и доступными.

Многие из нас, иногда сами того не замечая, вкладывают свой труд в сложный процесс создания автомобиля. Но есть люди, для которых создание автомобиля — главное дело жизни. И в первую очередь это относится к изобретателям и конструкторам.

Наши конструкторы борются за то, чтобы их автомобили были лучшими в мире.

В Советском Союзе сформировалась особая школа проектирования автомобилей. Конструкторы исключительно строго подходили к выбору того или иного типа автомобиля и его механизмов. Советские автомобили, каждый в своем классе, точно отвечали запросам народного хозяйства. Советские машины — долговечные и экономичные по расходу топлива, способны безотказно работать на любых дорогах и при любой температуре.

Автомобиль создан сравнительно недавно, и ему предстоит еще большой путь развития. Устройство автомобиля постепенно изменяется, подчиняясь определенным законам. Поэтому нужно знать и устройство сегодняшнего автомобиля и его историю.

Кроме того, история интересна еще и тем, что она показывает, как все новое в конструкции автомобиля не приходит само собой, а рождается в кропотливом труде конструкторов и исследователей, возникает из новых возможностей, предоставляемых другими областями науки и техники, приобретает право на существование в результате напряженной борьбы со старыми, установившимися решениями. История развития автомобиля дает немало примеров трудовых подвигов его изобретателей и конструкторов, примеров его связи с другими машинами.

Из далекого прошлого техники мы совершим с вами путешествие по основным этапам развития самодвижущихся экипажей в будущее автостроения.

Прежде чем совершить это путешествие, вернемся ненадолго к воротам цеха, из которых один за другим с одинаковыми промежутками в несколько минут выезжают все новые и новые автомобили. Нам нужно хотя бы в общих чертах познакомиться с героем нашей повести — с современным автомобилем.

Общая схема автомобиля

Пойдем навстречу потоку конвейера. Вот несколько ближайших к выходу из цеха постов. Здесь грузовые автомобили уже одеты в наряд из штампованной листовой стали. В передней части машины он образует кожух, закрывающий механизмы. Дальше, в средней части автомобиля, устанавливается помещение для пассажиров и водителя — кабина (или кузов — в легковом автомобиле); позади кабины — объемистая платформа для груза. Мы идем дальше. Вот участки конвейера, где кабина, платформа, капот, крылья, облицовка радиатора еще не смонтированы на автомобиль — они повисли над оголенным скелетом машины. Теперь перед нами так называемое шасси автомобиля. На этом участке сборки хорошо видно, из каких главных частей состоит автомобиль. Если пройти дальше, к истокам главного конвейера, можно увидеть все эти части в отдельности. Они приближаются к середине цеха на цепях, рольгангах, электрокарах.

Темп сборки не позволяет подробно рассмотреть детали механизмов, да это сейчас и не нужно. Ограничимся тем, что назовем главные части и определим их назначение.

Когда кузова, кабины и оперения еще нет, прежде всего бросаются в глаза крупнейшие части — рама, двигатель, оси, колеса, руль. Рама — это остов автомобиля; к ней крепятся все механизмы и кузов. На переднем конце рамы установлен двигатель, вырабатывающий необходимую для движения автомобиля энергию. Из наиболее заметных частей, связанных с двигателем, упомянем радиатор системы охлаждения двигателя и бак для горючего.

Усилие от двигателя к задним колесам автомобиля передается через систему валов и зубчатых колес (шестерен), называемую силовой передачей.

Силовая передача состоит из расположенных последовательно (спереди-назад) механизма сцепления, коробки передач, карданного вала и заднего моста. Механизм сцепления позволяет водителю разъединять двигатель и коробку передач, не останавливая двигателя, и тем самым прерывать передачу усилия двигателя на колеса. Это приходится делать на кратковременных стоянках, при торможении, при езде по инерции (как говорят, «при езде накатом»), при переключении передач. Название — коробка передач — говорит само за себя. Этот механизм нужен для того, чтобы передаваемое от двигателя усилие умножить при разгоне автомобиля, при прохождении тяжелой дороги или крутого подъема. От коробки передач усилие невозможно передать дальше заднему мосту обыкновенным валом: ведь коробка жестко установлена на раме, а задний мост, подвешенный к раме на рессорах, совершает колебания вместе с колесами, когда колеса катятся по неровной дороге. Значит, вал должен быть как бы гибким. Эту гибкость дают ему карданные шарниры на его концах. Вращение вала передается парой шестерен полуосям заднего моста, расположенным под прямым углом к валу.

Передняя ось, как и задний мост, подвешена к раме на рессорах. На концах передней оси на шкворнях смонтированы колеса. Для поворота их служит система рулевого управления, которая состоит из рулевого колеса (штурвала), вала, передаточного механизма и тяг, связывающих рулевой механизм с колесами и колеса между собой.

Присмотревшись внимательно, можно увидеть, что от колес к раме тянутся, кроме рулевых тяг, еще какие-то трубки — это привод тормозов. Педаль и рычаг тормоза, так же как рулевое колесо, педали управления механизмом сцепления и подачей топлива в цилиндры двигателя, рычаг перемены передач и другие органы управления сгруппированы перед сиденьем водителя и около него.

Если бы мы попали на сборку легкового автомобиля, а не грузового, мы увидели бы несколько иную картину. Многие современные легковые автомобили (как и автобусы) не имеют рамы. Все механизмы крепятся непосредственно к кузову. Поэтому и сборка их организована по-другому: готовые кузова ставят на подвижные подпорки-колонны, и сборщики работают под кузовом.

Вместе с одной из новых машин мы покидаем сияющий кафельными плитками и лампами дневного света цех сборки, расстаемся с современным автомобилем… на сотни лет. Но он все время будет у нас в памяти: то возникнет общая схема машины, то мелькнет знакомый механизм или деталь, отдаленно похожая на виденную в цехе; то за угловатыми, диковинными для нас, людей XX века, очертаниями карет, паровых дилижансов, первых безлошадных экипажей будет как бы в тумане угадываться обтекаемый силуэт автомобиля сегодняшнего или даже завтрашнего дня.

Предшественники автомобиля

Число карет было невелико, они были достоянием коронованных и титулованных особ.

В XVII веке появились застекленные кареты, которые назвали «берлинами». Когда же сиденья их снабдили спинками на шарнирах (при откидывании спинки сиденье превращалось в постель), «берлины» превратились в «дормезы».

Устройство постели в карете было скорей необходимостью, чем роскошью, так как даже очень недалекое путешествие длилось в те времена неделями. Поездка, например, из Москвы в Новгород занимала 10 дней и была настолько утомительной, что дотянуть до постоялого двора без сна мог только очень выносливый и терпеливый пассажир.

Путешествие в тяжелых и высоких каретах было довольно опасным. На поворотах они кренились, готовые упасть набок; на крутых спусках возницы теряли власть над лошадьми, подталкиваемыми каретой.

Примерно в XVII веке появились и первые экипажи для общего пользования.

Это было время, когда бурно развивались ремесленное производство и торговля, росли города. Занятым горожанам становилось все труднее шагать из одного конца города в другой. Назревала необходимость в дешевом, общедоступном транспорте.

Первые части будущего автомобиля

Окиньте экипаж внимательным взглядом и вы увидите в нем много общего с ходовой частью и кузовом автомобиля. Вот изогнутая рама — она служит остовом всей конструкции. На раме установлен кузов, снизу к ней прикреплены рессоры, а к рессорам — оси. Упругие рессоры защищают раму и кузов от тряски на неровной дороге. Иногда рессоры крепили не к раме, а непосредственно к кузову, и кузов становился не только помещением для пассажиров, но и как бы рамой экипажа.

У большей части карет переднюю ось делали поворотной, на шкворне. Таким образом, рама и кузов покоились на трех опорах: двух задних рессорах и шкворне. При повороте одно колесо выкатывалось несколько вперед, а другое подавалось назад. Для свободного перекатывания колес приходилось поднимать переднюю часть экипажа — раму и облучок — высоко над колесами. Когда лошадь в упряжке проходила поворот, она затрачивала усилие на перекатывание колес, нагруженных весом экипажа. Это устройство имеет ряд недостатков: неустойчивость кузова на трех опорах; высокое, неудобное расположение облучка; трудность осуществления поворота. Уже тогда было придумано и применялось на некоторых быстроходных экипажах и большегрузных телегах более совершенное поворотное устройство: ось делали неподвижной, а колеса крепили к оси на поворотных цапфах, напоминающих дверные петли; левая и правая поворотные цапфы были связаны между собой рычагами и поперечной тягой с шарнирами, а тяга — с задним концом дышла. При повороте дышла вокруг шкворня задний конец дышла передвигал поперечную тягу влево или вправо, а тяга поворачивала колеса. Такая конструкция обеспечивала крепление рамы и кузова на четырех опорах, не требовала большого пространства под рамой для колес и облегчала работу лошади, так как при повороте каждое колесо поворачивалось на месте. Шарнирная ось все же представлялась слишком сложной для экипажей, но в дальнейшем оказалась необходимой на быстроходном автомобиле, у которого усилия на поворачивание колес затрачивает не лошадь, а водитель.

Чтобы закончить осмотр экипажа, нужно упомянуть о тормозе. Как уже отмечено, тормоз состоял из рычага и подушки, которая прижималась к ободу или к шине колеса. Всякий велосипедист, да и не только велосипедист, знает, что для замедления хода и остановки велосипеда достаточно нажать подошвой башмака на шину переднего колеса. Так поступают, когда тормоз велосипеда неисправен. Между подошвой и поверхностью шины возникает трение. И если оно достаточно велико, колесо перестает катиться. Тормоза экипажей действовали именно по этому принципу. Отсюда и пошло название «башмак», или «колодка», сохранившееся посейчас для обозначения невращающейся детали тормоза, которая служит для нажима на вращающуюся часть.

Все было продумано и предусмотрено в конструкции экипажа! Но без двигателя, без лошади экипаж был неподвижен.

Не раз возникала у людей мысль: как было бы замечательно, если бы повозка была самодвижущейся, безлошадной!

Самобеглые коляски

С давних пор люди ломали голову над тем, как создать такую повозку.

Казалось, что нужно добавить к существовавшему экипажу что-то совсем несложное, чтобы он покатился без помощи лошади. Это «что-то» — двигатель. Его долгое время не могли найти и приспособить для экипажей.

…Вертелись жернова мельниц и колеса насосов, приводимые в движение ветром и водой, постукивали в мастерских ремесленников примитивные станки, тикали в комнатах и звонили на башнях хитроумные часы, на полях сражений грохотали орудия и щелкали первые ружья. Короче говоря, люди умели создавать различные механизмы.

Какую же силу, какой механизм применить к повозке?

В распоряжении человека было шесть видов энергии: сила мускулов самого человека, сила мускулов животных, сила падающей воды, сила ветра, сила пороха и сила пружины, могущей накапливать механическую энергию.

Применять к повозке энергию падающей воды было, естественно, невозможно; порох оказался слишком дорогим и слабым средством для приведения в действие тяжелых повозок; пружины также были слабы и действовали недолго; а от использования лошадей и других животных конструкторы экипажей как раз и стремились отказаться.

Оставались две силы: в первую очередь мускулы человека и непослушный ветер.

Их проекты, правда, остаются неосуществленными, но разработаны тщательно, продуманы во всех деталях и красиво оформлены.

Среди множества эскизов гениального итальянского художника, архитектора, инженера, поэта, музыканта Леонардо да Винчи (тут и приводные цепи, и пушки, и измерительные приборы, и даже летательные аппараты) — два эскиза самодвижущихся экипажей. На одном эскизе экипаж приводится в движение слугами, которые вращают коленчатый вал — ворот. Вращение ворота передается задним колесам червячным винтом. В другом проекте движущей силой служит скрытая в ящике пружина, которая вращает не только колеса повозки, но и большую крестовину, установленную на крышке ящика. На концах крестовины подвешены булавы с острыми шипами. По замыслу Леонардо да Винчи, повозка предназначалась для военных целей. Перед тем как привести эту машину в действие, ее нужно возить в обратную сторону, для того чтобы имеющаяся в ней пружина закрутилась, как в заводных игрушках. Затем повозку устанавливают на исходной позиции и пускают навстречу врагам. Повозка должна давить их колесами и крошить булавами. Чтобы колеса не скользили по земле (как теперь говорят, не буксовали), ободья их снабжены выступами, совсем как на автомобильных шинах XX века.

Механический экипаж Дюрера

Мысль о постройке механического экипажа появилась у Дюрера не случайно. Узкие улочки средневекового Нюрнберга кишели крохотными мастерскими часовщиков, золотых дел мастеров, механиков и других ремесленников. Город стоял на перевальной дороге с Майна на Дунай, из Германии в Италию. Кипучая торговая и ремесленная жизнь города, естественно, заставляла людей всерьез призадуматься над усовершенствованием способов передвижения, а развитие механики предоставило в их распоряжение различные средства — зубчатые колеса, пружины, сложные передаточные устройства.

В первых двух проектах Дюрера слуги должны были идти рядом с колесницей и вращать при помощи рычагов установленные на кузове валы и маховики. В третьем проекте слуги осуществляли ту же работу, стоя на площадке колесницы.

Дюрер позаботился о том, чтобы усилия людей не пропадали напрасно. Все четыре колеса были приводными — ведущими. Если бы одно колесо попало в грязь или в песок и начало скользить, другие продолжали бы катиться по дороге и двигать колесницу. Эта же идея лежит в основе современных автомобилей повышенной проходимости.

В XVII—XVIII веках самокатка сошла со страниц альбомов на крупный булыжник тогдашних мостовых. Повсюду то и дело объявлялись конструкторы повозок с мускульным, а иногда с пружинным двигателем. Эти повозки были крайне тихоходны и в лучшем случае напоминали коляски для инвалидов. Из самокаток этого периода заслуживают описания мускульно-силовые повозки русского крестьянина Шамшуренкова и особенно механика Кулибина. Их повозки были действительно работоспособными и включали механизмы, устранявшие некоторые недостатки, органически присущие всем ранним самокатам.

Конструктор Шамшуренков

21 июня 1751 года Шамшуренков написал в губернскую канцелярию письмо, где просил разрешения отправиться в Петербург для «…сделания коляски самобеглой, что может бегать без лошади.

Нелегко, видно, далось Шамшуренкову изобретение коляски. Не легче оказалось и ее осуществление.

Письмо Шамшуренкова путешествовало в Москву, а затем в Петербург, в сенат. Только в феврале 1752 года было опубликовано определение сената, по которому Шамшуренкова вызывали в Петербург.

В июне, через год после «доношения», приступил Шамшуренков к постройке коляски «со всяким поспешанием».

1 ноября коляска была готова и испытана. Приводилась она в движение двумя людьми, была четырехколесной, закрытой и достаточно легкой. В общем она оправдала возлагавшиеся на нее изобретателем надежды.

Иван Петрович Кулибин

Иван Петрович Кулибии — один из виднейших русских механиков и изобретателей. Перечень его работ обширен и многообразен: проект арочного моста через Неву, осуществленный в виде уменьшенной копии и установленный в Таврическом саду в Петербурге, оптический телеграф, водоходное судно, машина для соляных заводов, сеялка.

Помыслы Кулибина были направлены к тому, чтобы облегчить каторжный труд волжских бурлаков, крестьян, рабочих на соляных заводах. Великий механик мечтал прославить родину своими сооружениями.

Но в царской России судьба Кулибина сложилась так, что ни одно из его важных изобретений не было доведено до широкого практического использования. Только потомки смогли вполне оценить огромное значение кулибинского творчества. При жизни Кулибина величие его дерзаний понимали лишь передовые люди и ученые; при царском же дворе Кулибин пользовался почетом не за эти изобретения, а как придворный механик — за всякие «кунстштюки», служившие для развлечения императрицы Екатерины и ее приближенных, а позднее императоров Павла и Александра I. Таковы хитроумные, изящные часы, волшебный фонарь, различные фейерверки и тому подобное.

Очень много и упорно работал Кулибин над «самобеглой коляской». По одному из своих проектов он построил хорошо действовавшую самокатку.

Самокатка была трехколесной. Два задних колеса были ведущими, а переднее — направляющим.

Кулибин поставил перед собой почти те же задачи, которые стоят и в наше время перед конструкторами автомобилей. Только нынешний конструктор знает, как решить их, в его распоряжении — образцы уже осуществленных машин, справочники.

Кулибин применил для самокытки одно-единственное поворотное колесо. Зато самокатка имела маховик, подшипники качения, коробку передач.

Усилие можно умножить, замедлив движение. Попытки двигать повозку силой пружины, ветра или реакцией струи пара не дали хорошего результата. Легкий велосипед оказался единственным работоспособным самокатом.

Все, что было в его распоряжении, — это «самобеглая коляска» Шамшуренкова, отрывочные сведения о заграничных проектах подобных экипажей да законы механики, в те времена изученные и изложенные далеко не так полно и ясно, как теперь.

Рассматривая самокатку Кулибина и оставляя в стороне все то, что нам уже известно из экипажного дела — колесо, кузов и другое, можно представить себе новые задачи, которые решал Кулибин. Вот они: сделать работу механизмов коляски более плавной, обеспечить движение коляски не только по ровным, но и по тяжелым дорогам, на подъемах; дать «двигателю», то есть слуге, который приводил коляску в действие, возможность отдыхать после разгона коляски до определенной скорости; уменьшить трение в механизмах самокатки.

Люди давно заметили, что если приложить силу к какому-нибудь тяжелому, способному катиться или вращаться предмету, дать ему толчок, то он будет продолжать катиться или вращаться некоторое время и после того, как действие силы прекращено. Предмет как бы накапливает энергию, а затем расходует ее; вращается или движется, как говорят, по инерции. Оказалось, что можно двигать тяжелый предмет толчками, и его однажды возникшее движение будет плавным, непрерывным. Этот принцип хорошо наблюдать на работе колодца с колесом: толчками вращают огромное колесо; несмотря на то, что полное ведро тянет колесо в обратном направлении, можно даже на короткое время отнять руку от колеса — накопленная в нем энергия будет все так же плавно поднимать ведро.

Приблизительно такое же колесо, так называемый маховик, включил Кулибин в систему силовой передачи своей самокатки. Слуга, который приводил механизм коляски в действие, находился сзади, на запятках. Становясь на педали, попеременно поднимая и опуская ноги, он толкал то одну, то другую тяги, передававшие эти толчки на звездочку (зубчатое колесо) храпового механизма, который был насажен па вертикальной оси маховика. Вращение маховика сглаживало толчки и обеспечивало плавный ход самокатки.

В работе того же колодезного колеса можно увидеть и другой принцип, который был использован Кулибиным для устройства коробки передач, обеспечившей движение самокатки с разными скоростями в зависимости от дорожных условий.

Действительно, возникает вопрос: как удается придать легкими толчками ладони вращение колодезному колесу, когда его удерживает ведро весом около трех четвертей пуда? Дело в том, что колесо имеет гораздо больший диаметр, чем ворот, на который намотана веревка с ведром на конце. Сила тяжести ведра, скажем, равная 10 килограммам, приложена на плече не более чем 0,2 метра, а сила человека — на плече длиной не менее 1 метра. Значит, человек должен приложить к колесу силу в пять раз меньшую — всего 2 килограмма. При этом рука человека проходит вместе с ободом колеса путь, скажем, около 0,5 метра, а ведро поднимается только на 0,1 метра. Происходит увеличение силы за счет скорости.

Увеличение силы требовалось и для того, чтобы заставить самокатку Кулибина двигаться на подъем или по плохой дороге. Если на горизонтальной утрамбованной парковой дорожке движение коляски обеспечивалось силой примерно в 20 килограммов, то на подъеме в 5—6° или на булыжной мостовой при той же скорости требовалась втрое большая сила. Это увеличение можно было получить двумя способами: заставить слугу напрягаться или уменьшить скорость. Кулибин выбрал последнее.

От оси уже упомянутого маховика усилие передавалось через пару шестерен па продольный горизонтальный вал. На заднем конце вала находилась еще одна шестерня, зацеплявшая при вращении зубцы большого барабана, смонтированного на оси задних колес. Так вращение передавалось от маховика к колесам. Чтобы быть вполне точным, нужно заметить, что зубцы в шестернях самокатки были выполнены в виде простых выступов — штифтов; это было так называемое «цевочное зацепление», несколько упрощенное по сравнению с ныне известным всем зубчатым.

На донышке барабана было три круга штифтов. Самый малый имел 10 штифтов и был вдвое меньше второго и втрое меньше третьего. Ведущую шестерню на горизонтальном валу, также имевшую 10 штифтов, можно было передвигать вдоль вала, вводя ее в зацепление со штифтами одного из кругов. При зацеплении со штифтами малого круга скорости вращения вала и оси колес были равны; при зацеплении со штифтами второго или третьего круга колеса вращались вдвое или втрое медленнее, но с удвоенным или утроенным усилием. А слуга нажимал на педали равномерно, не напрягаясь.

Таким образом, в силовой передаче кулибинской самокатки были составные части трансмиссии теперешнего автомобиля.

Механизм привода давал самокатке свободный ход. Когда она катилась под уклон или шла после разгона по ровной дороге, тяги привода скользили по зубцам шестерни, и слуга мог не работать педалями и отдыхать.

Оси колес самокатки покоились не в гнездах, как оси карет того времени, а на гладких цилиндрах, установленных на раме. Цилиндры образовывали подобие теперешнего роликового подшипника. Оси не соприкасались со всей поверхностью опоры, а перекатывались по поверхности цилиндра. Трение, естественно, значительно уменьшалось.

Для рулевого управления Кулибин выбрал схему, отличную от распространенной экипажной и более близкую к еще не применявшейся тогда шарнирной. Единственное переднее колесо самокатки не нужно было перекатывать, как колеса экипажной оси, насаженной на шкворень; его нужно было лишь поворачивать вокруг его собственной вертикальной оси. Рулевой привод состоял из двух рычагов, тяг и поворотного круга, в котором было установлено переднее колесо. При поворачивании одного из рычагов назад тяга, связывавшая этот рычаг с кругом, поворачивала круг, а вместе с ним и колесо, в соответствующую сторону. Забегая вперед, отметим, что привод от рулевого вала к одному из передних колес автомобиля устроен -почти так же, а на второе колесо поворот передается от первого поперечной тягой, как у экипажей с шарнирной передней осью.

Но все усовершенствования, введенные Кулибиным в конструкцию самокатки, все же не могли превратить ее в полноценный самодвижущийся экипаж. Мускулы человека были недостаточно мощным и недостаточно надежным двигателем.

Расчет показывает, что для передвижения повозки (вместе с тремя-четырьмя людьми) весом до полутонны хотя бы со скоростью 10 километров в час по булыжной дороге требуется мощность около половины лошадиной силы. Ясно, что один или два человека могут развивать такую мощность только в течение очень короткого отрезка времени.

Поэтому мускульно-силовые самокаты не получили распространения.

Артамановский металлический велосипед

Но задача создания легкого самоката, настолько легкого, чтобы один человек мог передвигаться на нем достаточно быстро, не была снята с повестки дня.

Правильное решение этой задачи было найдено русским крестьянином Артамоновым. Артамонов заменил самокатом не карету, а верхового коня. Он построил первый велосипед, образец которого хранится в Политехническом музее в Москве.

Использовав свойство вращающегося колеса (присущее вообще всем вращающимся телам) сохранять занятое им положение, Артамонов создал новый, совершенный тип самоката.

Он установил два колеса на ажурной раме и снабдил одно из них педалями, с помощью которых седок приводил колесо во вращение. Двухколесный самокат — велосипед — был легким и надежным, катился по одной колее и не испытывал, как карета или самокатка, перекосов на неровной дороге. Его детали могли быть менее массивными и менее прочными.

На своем велосипеде Артамонов приезжал в 1801 году с далекого Урала в Москву. Первый «велопробег» был совершен успешно.

Своим изобретением Артамонов опередил создателя «беговой машины» Карла Драйза на 13 лет.

Деревянная беговая машина Драйза

Деревянная беговая машина Драйза была значительно менее совершенной, чем артамановский металлический велосипед, и, в отличие от него, не имела знакомых нам частей велосипеда: металлической рамы, появившейся на Западе только в середине XIX века, педалей. Ездок отталкивался от земли ногами, бежал по земле. Для сохранения ботинок на них надевали металлические носки. Локтями ездок опирался на продолговатую подушку, а в руках держал длинную штангу, направлявшую переднее колесо. Поэтому-то самокатки и называли «беговыми машинами», или, по имени Драйза, дрезинами. Беговые машины передвигались со скоростью 12—15 километров в час и получили распространение для доставки почты.

Велосипед — легкий, компактный и простой — отвечал целям использования мускульной энергии человека для быстрого передвижения. С момента появления велосипеда попытки постройки трех- или четырехколесных мускульно-силовых колясок наблюдались все реже.

Во второй половине XIX века беговую машину Драйза дополнили педалями и сплошными резиновыми шинами, облегчили ее, заменив деревянные колеса стальными с проволочными спицами, а сплошные железные рамы — полыми трубками, ввели шарикоподшипники; позже появилась цепная передача, пневматические шины и, наконец, механизм свободного хода.

Все эти усовершенствования имели в дальнейшем большое значение и для автомобиля. Особенно же важным было применение шарикоподшипников и пневматических шин. Шарикоподшипники во много раз облегчали вращение колеса, уменьшая трение между вращающимися и неподвижными частями его. Пневматические шины смягчали преодоление колесами неровностей дороги, ослабляли толчки. Такая особенность пневматических шин имела два важных последствия:

• во-первых, она позволяла делать все части машины не такими массивными и тяжелыми (ведь вся машина теперь меньше тряслась и расшатывалась);
• во-вторых, и сама езда становилась менее утомительной.

Сухопутные корабли и непослушный ветер

Внимание создателей самодвижущихся экипажей, наряду с физической силой человека, привлекала энергия ветра. Ветряные мельницы успешно соревновались с водяными. Парусные корабли бороздили моря и океаны, заполняли гавани лесом мачт…

Заставить корабли не только скользить по воде, но и катиться по суше, запрячь ветер в карету — вот что представлялось заманчивым там, где сила человеческих мускулов и сила пружины оказались недостаточными.

Русские издавна использовали силу ветра на пути «из варяг в греки». Вместо того чтобы передвигать корабли волоком из одного речного бассейна в другой, корабли (если ветер был попутный) устанавливали на катки и поднимали паруса. Однако пересеченный профиль местности и непостоянство ветра не способствовали развитию этого вида транспорта.

Лучшие природные условия — исключительно равнинная поверхность и сильные ветры, дующие с моря, — были в Голландии; поэтому именно здесь ветросиловые повозки получили распространение. Так появилась в 1599 году двухмачтовая повозка физика и изобретателя Симона Стевина, совершавшая вдоль берега рейсы из Шевенингена в Реттен. Повозка вмещала 28 человек и развивала скорость до 34 километров в час — необычайно высокую для тех времен. Недаром голландские обыватели называли повозку Стевина «гаагским чудом», а лубочная гравюра говорила, что это «не произведение искусства, а работа диавола». Кстати сказать, 300 лет спустя 30-километровую скорость считали «безумной» и для бензиновых автомобилей.

Изменение направления движения достигалось поворотом задних колес и осуществлялось точно так же, как и на судне: рулевой переводил влево или вправо длинный рычаг, а рычаг поворачивал шкворень, на котором крепилась ось задних колес.

Некоторые изобретатели применяли для повозок ветряки мельничного типа с передачей к колесам. Существовали повозки, у которых помимо колес были еще и «ноги» — рычаги, для отталкивания от земли. В других повозках в качестве двигателя применялась ветряная мельница. Она накапливала энергию, закручивая пружину, а затем этой энергией можно было пользоваться для передвижения во время безветрия. Наконец существовали и такие парусные повозки, в которых зубчатая система передавала колесам движение от рычагов — как бы своеобразных «весел»; такие повозки могли передвигаться и с помощью мускульной силы пассажиров.

Этими приемами конструкторы пытались устранить основной недостаток ветросиловых повозок — невозможность передвижения при слабом ветре или безветрии.

Однако никакие ухищрения не помогали: повозки двигались лишь по ровной местности и только тогда, когда дул сильный попутный ветер. Существенным недостатком ветросиловых повозок была также и трудность управления.

Ветросиловые повозки себя не оправдали и сошли со сцены как средство транспорта. Только современные спортивные парусные сани — буера — напоминают нам об этом коротком отрезке пути, по которому шло человечество, развивая свои средства передвижения.

«Огнедействующая машина»

В технике наблюдаются две характерные черты: взаимное влияние машин различных видов и назначений, с одной стороны, и обособление, специализация каждой машины по мере ее развития и совершенствования — с другой. Уже из нашего короткого рассказа читатель может сделать вывод о связи между деталями и механизмами экипажей, самокаток, парусных кораблей, часов, велосипедов. Но он может сделать и другое заключение: достигнув известной степени совершенства, велосипед, например, стал развиваться самостоятельно.

Подобные явления имели место и на дальнейших этапах развития средств сообщения. Во второй половине XVIII века, когда паровая машина стала реальным двигателем, ее одновременно попытались установить на повозку и применить на рельсовом и водном транспорте. Некоторое время паровые автомобили развивались параллельно с локомотивами, конкурируя друг с другом и вместе с тем помогая друг другу. По ряду причин, о которых мы еще будем говорить, паровой двигатель оказался малопригодным для массового легкого безрельсового жипажа. Но все-таки это был механический двигатель, и, приспосабливая его к повозке, изобретатели создали основные части будущего автомобильного двигателя, механизмы передачи усилия, рулевое управление и другое.

На этом важнейшем этапе истории автомобиля роль русских техников была значительной.

Первая паровая повозка появилась на свет после того, как русский механик Иван Иванович Ползунов создал универсальную паровую машину непрерывного действия. Машина Ползунова была задумана в 1763 году и осуществлена изобретателем в конце 1765 года. В 1766 году она уже действовала. Именно такую, но уменьшенную машину установил французский инженер Николай Кюньо на разработанную им в 1769 году первую паровую повозку.

В XIX веке паровые повозки распространились в Англии. На некоторых из них поворот осуществлялся с помощью тележки — «гайда», а для отталкивания от дороги служили «ноги» (нижний рисунок). По тогдашним канонам, перед каждой паровой повозкой должен был идти человек с флажком.

Построенные до Ползунова пароатмосферные машины были простыми насосами — они могли применяться только для подъема воды. Русский же механик создал двигатель, универсального применения.

«Огнедействующая машина» приводила в действие воздуходувные мехи, обслуживавшие плавильные печи Барнаульского завода. Машина была огромным, в особенности для того времени, сооружением; для нее было построено специальное здание высотой в 18,6 метра, разделенное перекрытиями на четыре этажа.

Нижний этаж занимал замурованный в кирпичную печь котел. Крышка котла была расположена уже во втором этаже, и от нее отходили трубки к двум вертикальным цилиндрам, подвешенным на перекрытии между вторым и третьим этажами. Над следующим перекрытием были свободно установлены па горизонтальной оси два 8,5-метровых коромысла.

В цилиндрах перемещались поршни. Стержни поршней, выходившие вверх, были связаны тягами и цепями с ближними к ним плечами коромысел. Противоположные плечи коромысел воздействовали также через тяги и цепи па верхние доски воздуходувных мехов.

Когда поршень одного из цилиндров под давлением пара из котла поднимался вверх, доска соответственного меха опускалась. Подача пара в другой цилиндр в это время прекращалась. Через боковую трубку в цилиндр впрыскивалась вода, пар конденсировался, в цилиндре образовывалось пониженное давление, атмосферное давление сверху заставляло второй поршень опускаться вниз, тянуть цепь и коромысло, противоположный конец которого поднимал доску второго меха.

Таким образом, мехи непрерывно нагнетали воздух к печам.

Открывание и закрывание кранов для впуска пара и воды в тот или иной цилиндр, а также приведение в действие насосов для подкачивания воды были полностью автоматизированы.

Паро-водораспределительная система, общая для двух цилиндров, состояла из ряда простых и остроумных деталей.

На одном из коромысел была подвешена тяга с прорезыо на нижнем конце. В прорезь входили два рычага, насаженные на горизонтальный вал. На этом же валу был жестко укреплен стальной молоток и свободно насажена шестерня, зацепленная с горизонтальной зубчатой рейкой. На шестерне были смонтированы два штыря, упираясь в которые, молоток поворачивал шестерню. Движения молотка были ограничены свинцовыми подушками.

Опускание или подъем тяги с прорезью заставляли рычаги переводить молоток через вертикальное уравновешенное положение влево или вправо, после чего молоток падал на подушку, задевая на своем пути штырь шестерни и быстро поворачивая ее на некоторый угол. Поворот шестерни вызывал перемещение рейки (и укрепленной на ее конце задвижки пароподающих труб) также влево или вправо. Одновременно рейка заставляла поворачиваться еще одну шестерню, которая открывала и закрывала в нужные моменты краны для впуска воды в цилиндры.

Машина Ползунова была цельнометаллической, что в технике тех времен также было шагом вперед. Действовала она полностью автоматически: части ее «сами себя в движении без помощи рук содержали», — как писал ее создатель. Машина развивала 40 лошадиных сил.

Нетрудно понять, каково было значение машины Ползунова для развития различных отраслей промышленности и транспорта.

Машина проработала около года без каких-либо серьезных поломок и приносила заводу несомненный доход. Но изобретателю не пришлось быть свидетелем ее действия: тяжелая болезнь сразила его за неделю до пуска машины. Царские чиновники и некоторые академики — выходцы из-за границы — с преступным равнодушием отнеслись к творению Ползунова. Отправленную в Петербург модель машины поставили в кунсткамеру, а самую машину приказали разобрать.

Только через 20 лет после постройки машины Ползунова появились за границей машины, сходные с ней, а спустя три года после ее создания на самодвижущейся телеге было установлено ее уменьшенное подобие.

Появление паровой машины означало, по существу, новый этап в развитии техники, в первую очередь в развитии транспорта.

Попытки применить пар в качестве движущей силы для экипажа имеют не меньшую давность, чем попытки создания паровой машины.

Знаменитый физик Исаак Ньютон писал, что «человеческое познание дает нам средство для передвижения со скоростью 80 километров в час», но спроектированная им самим повозка была пригодна для езды… только на бумаге. По словам Ньютона, на тележке устанавливался водяной котел, подогреваемый снизу. Сзади из котла выходила длинная трубка. Образующийся в котле пар должен был мощной струей вырываться через трубу, а тележка — двигаться вперед, отталкиваемая обратным движением пара. Тележка не была построена, а принцип реактивного двигателя был практически применен к самодвижущемуся экипажу только через 250 лет после Ньютона.

Священник Вербист, иезуитский миссионер в Китае, в 1665 году построил модель повозки «длиной в два фута, на четырех колесах, в середине которой помещен котел, а под ним — топка с углем. На оси передних колес было бронзовое кольцо с зубцами, приводимое в движение от другого кольца с четырьмя лопастями, на которые действовала струя пара, выходившая из котла».

Для того чтобы паровая турбина могла стронуть с места тяжелую повозку, требовался огромный запас пара. Котлы Ньютона и Вербиста не имели этого запаса. Нужно было нечто иное.

Первым наиболее подходящим двигателем для повозки оказалась машина, подобная описанной выше «огнедействующей». Именно такой паровой двигатель был установлен на «паровой телеге» француза Кюньо.

«Паровая телега» Кюньо представляла собой громоздкое сооружение. По размерам и весу она не уступала теперешним трехтонным грузовым автомобилям. Только вес воды и топлива составлял тонну! Примерно такой же вес приходился на долю самой паровой машины.

Платформа для грузов крепилась к массивной дубовой раме. Рама жестко, без рессор, опиралась на заднюю ось с массивными колесами орудийного типа. Единственное переднее колесо (с шипами-грунтозацепами для лучшего сцепления с поверхностью дороги) было установлено на раме на шкворне и могло поворачиваться. Это колесо несло па себе кованый подрамник для паровой машины. Медный котел и топка висели на подрамнике, как горшок на ухвате.

На передней части платформы было установлено сиденье водителя. С помощью тяги он регулировал поступление пара в цилиндры и управлял повозкой.

Рулевое управление осуществлялось не непосредственно на колесо (как у велосипедов), а через зубчатки-звездочки и цепь. Но и этого устройства было недостаточно, чтобы облегчить управление колесом с нагрузкой до 2 тонн. Управление телегой было делом настолько трудным, что с ним еле справлялись два человека.

Перевозя около 3 тонн груза, телега передвигалась со скоростью неторопливого пешехода — 2—4 километра в час. Паровая машина развивала мощность в 2 лошадиные силы.

Как экипажи оставили неизгладимый след в конструкции автомобиля, так и мощность их двигателя — лошади — сохранилась в технике как мерило мощности. Правда, значение лошадиной силы не вполне соответствует мощности средней лошади: оно на одну треть больше и составляет 75 килограммометров в секунду. Мощность в одну лошадиную силу — это способность произвести работу, необходимую для поднятия 75 килограммов на 1 метр высоты в секунду.

Две лошадиные силы, которые развивала машина Кюньо, давались нелегко. Несмотря на большой объем котла, паро- производительность его была низкой, давление пара быстро падало. Через каждые четверть часа приходилось разжигать топку и поднимать давление пара. Эта процедура требовала полной остановки телеги и отнимала столько же времени, сколько перед этим длилась поездка. Топка была расположена под котлом и загружалась спереди. Бортмеханик-кочегар слезал с платформы, открывал раскаленную топку и давал телеге новую зарядку.

Пройдя по трубкам из котла в два вертикальных бронзовых цилиндра, пар сверху давил на один из поршней. Вместе с каждым поршнем опускался подвешенный к нему шток, который своим нижним концом упирался в зубец храпового колеса. Храповики были насажены на ось по сторонам переднего колеса телеги и с каждым ходом поршня поворачивали его на четверть оборота. К концу рабочего хода поршня тяга, соединенная со штоком, открывала клапан, и пар выходил из цилиндра. Тогда начинал действовать второй цилиндр. Когда один из поршней шел вниз, двуплечий рычаг поднимал другой в исходное для рабочего хода положение. При ходе вверх шток свободно скользил по зубцам храповика, не упираясь в них.

То, что телега, несмотря на все недостатки, работала, ободряло Кюньо, и он продолжал совершенствовать ее конструкцию. Однажды, совершая очередную поездку на своей телеге по улицам Парижа, Кюньо не справился с управлением. От тряски цепь соскочила со звездочек рулевой передачи. Телега сделала слишком резкий поворот. Котел упал с «ухвата» и взорвался, как рассказывают, «с грохотом на весь Париж». Полиция постановила арестовать членов экипажа.

После смерти изобретателя, последовавшей в 1804 году, французские военные инженеры пытались использовать «паровую телегу» и снова испытывали ее. И снова она потерпела аварию.

Тогда ее сдали в Парижский музей искусств и ремесел. Там она и стоит сейчас среди повозок, карет и автомобилей, среди своих предшественников и потомков.

В конце XVIII и в начале XIX века вслед за повозкой Кюньо появилось множество конструкций паровых повозок. Большинство их было построено в Англии. Машины, и прежде всего паровые машины, наряду с ткацкими станками были основой промышленного переворота в Англии. К началу XIX века паровая машина была двигателем, применявшимся в горном деле, в текстильной промышленности, на транспорте.

Паровая машина непрерывного действия приобрела новые формы. Замена коромысел различными видами приводов (храповиками, кривошипными механизмами, шестернями и т. д.) позволила применить машину там, где необходимо было вращательное движение. Мощность паровых машин была повышена в восемь-десять раз при уменьшении их размеров и снижении расхода топлива. Успехи промышленности обеспечили более высокую степень точности изготовления цилиндров, поршней, золотников парораспределения и передаточных механизмов. Постепенно паровая машина приобрела качества, которые позволили применить ее на экипаже с большим успехом, чем это было у Кюньо.

Однако развитие парового безрельсового транспорта шло в Англии далеко не гладко. С первых же шагов оно встретилось с существенными препятствиями разного свойства. И об этих препятствиях стоит рассказать, так как они характерны для развития техники в условиях капитализма вообще.

В 1780 году подчиненный известного создателя паровых машин Джемса Уатта, скромный, преданный и талантливый Уильям Мердох построил действующую модель паровой повозки.

Наиболее существенной ее частью был кривошипный механизм привода от поршня к вращающемуся валу. Стержень поршня действовал на горизонтальный рычаг, к которому была подвешена тяга, захватывавшая своим нижним концом кривошип. При качаниях рычага тяга заставляла ось и колеса совершать непрерывное вращательное движение без толчков, свойственных храповому механизму привода, как, например, у Кюньо.

Мердох продолжал заниматься своей повозкой. Как-то его застал за ночным испытанием модели местный пастор. Пастор увидел странный предмет, который зигзагами двигался по парковой дорожке, пыхтя и разбрасывая искры. За предметом бежал Мердох и на ходу направлял его движение вдоль дорожки. Нетрудно догадаться, что Мердох был заподозрен в общении с нечистой силой. Его ожидали неприятные разговоры с пастором. С сожалением оставил Мердох работу над повозкой.

Когда в 1801 году бывший сотрудник Уатта — Ричард Тревисик — построил настоящий паровой экипаж, Уатт обвинил Тревисика в краже идей фирмы «Болтон и Уатт». В своих нападках ревнивый Уатт зашел настолько далеко, что пытался провести в парламенте закон о запрещении «опасных» паровых экипажей, становясь тем самым прямым врагом технического прогресса.

Экипаж Тревисика был, так же как и большинство его предшественников, трехколесным, но по размерам превосходил даже телегу Кюньо. Задние колеса имели 2,5 метра в диаметре. Кузов возвышался над топкой и горизонтальным цилиндром, от которого привод осуществлялся через кривошип, маховик и пару зубчатых колес. Ведущая шестерня была меньше ведомой, и этим достигалось увеличение усилия, подводимого к колесам. Для увеличения необходимой при работе топки воздушной тяги Тревисик установил на повозке сначала мехи, а позднее длинную вытяжную трубу. Благодаря этим мерам повозка, двигаясь со скоростью 5—10 километров в час, перевозила на себе до 10 тонн груза, да еще тащила за собой 3—5 вагончиков с пассажирами. Во время одной из пробных поездок общее число пассажиров дошло до 70.

Старания Уатта не увенчались успехом. Тревисик прекратил работу над повозкой по другой причине: дороги (даже в окрестностях Лондона) были таковы, что Тревисику приходилось буквально прокладывать путь для повозки — убирать огромные камни, рубить деревья, засыпать глубокие ямы землей, щебнем и хворостом. Чтобы преодолеть эти дорожные препятствия, в обычные кареты приходилось впрягать до десятка лошадей. А несовершенная еще паровая повозка, конечно, не могла справиться с такой задачей. После нескольких поломок она была разобрана, а ее двигатель передан какому-то ремесленнику.

Только через 20 лет паровые повозки вновь появились на дорогах Англии.

Дальнейшая судьба самого Тревисика похожа на судьбы многих новаторов и изобретателей. Расходы по постройке повозки разорили его, а повозка не принесла ожидаемого дохода, и Тревисик умер в нищете.

Первые попытки организовать регулярное сообщение на паровых повозках были покушениями с негодными средствами: повозки делали несколько неуверенных шагов и останавливались. Причин для остановки было более чем достаточно: то сами повозки не могли заставить свои колеса вращаться, то дороги препятствовали движению.

Слово «шаги» сказано не случайно. Изобретатели долгое время пребывали в заблуждении насчет способности колеса, приведенного во вращение, сдвинуть коляску с места. Поэтому к повозкам приделывали суставчатые «ноги». Чтобы сдвинуть повозку с места, «ноги» должны были отталкивать ее вперед, упираясь в неровную поверхность мостовой. По замыслу конструкторов, «ноги» прекращали свою деятельность, когда повозка приобретала разгон. Но тогда они уже попросту мешали движению. Поистине можно было сказать, что повозка сама себе ставила палки в колеса.

Голдсуорси Гэрней и Уолтер Хэнкок

Первая повозка Гэрнея была снабжена «ногами», но их вскоре ампутировали, и повозка покатилась свободнее. Гэрней даже преодолевал на ней довольно крутые холмы, не прибегая к помощи «ног». Эти удачи, впрочем, однажды едва не стоили жизни пассажирам. Повозка вскарабкалась на холм и покатилась дальше. Окрыленный успехом водитель забыл о тормозах, повозка покатилась слишком быстро, вышла из повиновения, наскочила на большой камень и перевернулась. Вообще же четыре повозки Гэрнея действовали безотказно, совершали различные рейсы и наездили в 1831 году 6 тысяч километров.

Еще более успешно было осуществлено регулярное движение паровых дилижансов Хэнкоком. Правда, рейс длиной в 120 километров длился около 12 часов, из которых ходовых было только 7—8. Остальные уходили на заправку водой из придорожных канав. Потом догадались прицепить к дилижансу тендер с водой и коксом. Так или иначе повозки Хэнкока совершили около 700 рейсов и наездили до 7 тысяч километров.

Хэнкок построил 9 повозок, вмещавших до 15 пассажиров каждая и развивавших скорость до 30 километров в час. Хэнкок применил высокое давление пара в котле, искусственную тягу для топки и цепную передачу от коленчатого вала к колесам. Внутри топки было помещено несколько плоских камер— водяных мешков, связанных внизу трубами, а сверху — паросборником. Каждый квадратный метр поверхности нагрева давал около 2 лошадиных сил. Такая производительность была для того времени очень высокой.

После того как повозка начала понемногу справляться с дорогами, на пути развития парового дилижанса стало новое серьезное препятствие — налоговая система. Содержателям английских паровых дилижансов приходилось платить невероятные дорожные пошлины: и за многоместность повозок, и за их вес, и за мощность паровых машин, и за большое число колес, — в восемь-десять раз больше, чем платили за конный дилижанс.

Кстати, упоминание о числе колес может вызывать некоторое удивление. Разве не четыре колеса было у повозки? Дело в том, что тогда еще не нашли хорошего способа управления повозкой и снабжали ее так называемым «гайдом». Сидевший на козлах кондуктор поворачивал не переднюю ось повозки (как у телеги) и не ее колеса (как у теперешних автомобилей), а особую двухколесную тележку, выдвинутую на длинном хоботе перед повозкой. Повозка была, таким образом, шестиколесной. Для увеличения числа мест к паровой повозке нередко прицепляли два-три вагончика, и количество колес еще возрастало.

Владельцы мэйл-кочей — конных почтовых карет, для которых паровой автомобиль был опасным соперником, убедили парламент в том, что паровые дилижансы портят дороги. Налог на эти экипажи был снова увеличен.

Чудовищных налогов оказалось все же недостаточно, чтобы уничтожить паровые повозки.

Тогда на борьбу с паровыми дилижансами были привлечены продажные журналисты. Они всячески поносили в газетах и журналах паровые повозки. На карикатурах изображали фантастические взрывы котлов; города стояли, окутанные дымом паровых машин; пылали дома от искр, вырывающихся из труб дилижансов; пешеходы гибли под колесами машин, а владельцы извозного промысла шли по миру, обобранные пароомнибусными компаниями. Заметки о пустяковых происшествиях с паровыми дилижансами раздувались в погромные статьи.

Эта атака возымела действие, тем более что она совпала с отголосками движения луддитов — разрушителей машин, которые считали, что в разорении английского пролетариата виновны машины.

Жители провинций, подстрекаемые врагами автомобиля, заваливали дороги бревнами и рухлядью, чтобы преградить путь паровым дилижансам, забрасывали проезжих камнями и гнилыми яблоками. Путешествие на паровом дилижансе и впрямь становилось опасным.

Наконец извозопромышленники нанесли новому виду транспорта еще один удар. Они добились в парламенте издания «Закона о дорожных локомотивах», который ограничивал скорость движения паровиков 16 километрами в час. Этим у паровых дилижансов отнималось почти полностью их главное преимущество перед почтовыми каретами — скорость.

Но и этот удар все-таки не был для паровых дилижансов смертельным.

И в 1865 году, когда железные дороги уже покрыли всю Англию, а количество улучшенных дорог росло с каждым месяцем, противники паровых дилижансов добились дополнений к «Закону о дорожных локомотивах», которые сводились к следующему:

Дорожные локомотивы должны передвигаться со скоростью 6,5 километра в час на загородных дорогах и вдвое медленнее на улицах населенных мест. Перед локомотивом на расстоянии нескольких метров должен идти человек с флажком, чтобы предупреждать прохожих и проезжих о приближающейся опасности. Этот человек должен был также помогать встречным возницам усмирять испуганных лошадей. Кроме водителя, на локомотиве должен находиться еще по крайней мере один кочегар. Экипажи должны обеспечивать абсолютную безопасность для пассажиров и жителей.

Владельцы локомотивов применяли различные хитрости: один из них, например, для «обеспечения безопасности», заставлял пассажиров надевать шлемы, превращая свой дилижанс в пожарную линейку. Он утверждал, что пассажиры защищены от возможных ранений, а в случае пожара могут выступать в роли добровольцев-пожарников. Но подобные попытки обойти закон не приводили к заметным положительным результатам.

Так английские извозопромышленники убили в своей стране только что зародившийся вид транспорта — паровые дилижансы. Бессмысленный закон был несколько смягчен только в 1878 году и отменен в 1896, когда во всех странах уже появились и успешно развивались легковые автомобили с двигателем внутреннего сгорания.

Об учреждении «сухопутных пароходов» в России

В то время как в Англии подготовивался закон, остановивший развитие дорожных локомотивов, в России были люди, которые отнеслись к самодвижущемуся безрельсовому транспорту по-иному. Один из таких передовых деятелей, талантливый инженер В. Гурьев, предложил учредить компанию по постройке «торцовых дорог и сухопутных пароходов». Русский инженер впервые доказал хозяйственное и государственное значение безрельсового самодвижущегося экипажа и осветил в своих трудах практические возможности его применения.

Глубоко изучив все стороны вопроса, Гурьев в 1837 году произвел необходимые опыты и расчеты и изложил результаты своей работы в объемистой книге. Замысел его выходил далеко за рамки частного эксперимента. Гурьев предлагал в короткий срок проложить по важнейшим торговым маршрутам страны усовершенствованные шоссейные дороги и организовать по ним движение безрельсовых локомотивов с вагонами.

Стремясь создать лучшую мостовую, чем известные в то время английские каменные, засыпанные щебнем дороги, Гурьев предложил покрывать дороги торцами, то есть деревянными шашками, поставленными на торец. Торцовая мостовая была без пыли, облегчала движение, обеспечивала мягкость хода повозок и стоила сравнительно недорого. Что особенно важно, торцы изготовлялись из местных материалов.

Торцовые мостовые, изобретенные Гурьевым, получили широкое распространение. Торцами мостили главные улицы в Петербурге, Москве, а по примеру русских столиц и в крупных городах Западной Европы и Америки.

Гурьев установил, что паровой безрельсовый транспорт будет значительно выгоднее конного, а в отдельных случаях и выгоднее железнодорожного. Вместе с тем, писал Гурьев:

«нельзя опасаться, чтобы самодвижные машины и торцовые колесопроводы повредили промыслу ломовых извозчиков; наоборот, хорошие торцовые дороги, равно удобные и для пароходов и для простых повозок, втрое облегчат способы конных доставлений…». «Нигде употребление самодвижных паровых машин не может быть так удобно, как на ровных степях России».

В проекте Гурьева было предусмотрено все: способы замощения дорог и изготовления торцовых шашек, укрепление торцов против наводнения, конструкция пароходов и прицепных вагонов, применение «утюгообразных» полозьев вместо колес на зимний период, отопление дилижансов, широкие шины, воздушные цилиндры-буфера между пароходом и вагоном для плавного торможения поезда, низкая посадка вагонов для большей их устойчивости («чтобы тем предупредить шаткость и валкость вагонов»), постройка каменных и кирпичных домов вдоль дорог во избежание пожаров от искр из трубы парохода.

Талантливый проект Гурьева, как уже бывало не раз с другими изобретениями, не нашел поддержки у царских чиновников.

Гурьев был не единственным поборником парового автомобиля в России.

В 1830 году лафетный мастер Я. Янкевич спроектировал паровой «быстрокат», наибольшая скорость которого превышала 30 километров в час. Особенно интересным было устройство котла, имевшего около 100 дымогарных трубок. Такая конструкция позволяла использовать тепловую энергию с наибольшим эффектом.

Примерно в те же годы построили паровой автомобиль с двумя двигателями (для левого и правого колес) изобретатели Гамон и Вильбах, а позднее на Урале механиком Аммосом Черепановым была построена и действовала самодвижущаяся паровая повозка — «паровой слон». На нем между Верхней и Нижней Салдой (недалеко от Тагила) перевозили руду.

Но и эти начинания не нашли поддержки в русских правящих кругах.

Паровая повозка получает механизмы автомобиля

После того как были изобретены способы получения керосина из нефти, появились паровые машины с керосиновой топкой. Это был большой шаг вперед по пути облегчения автомобиля.

В то же время и в конструкцию автомобиля были внесены значительные усовершенствования. Очень важные нововведения, которые появились на паровых автомобилях в середине XIX века:

• эластичные шины
• шарнирная система рулевого управления
• механизм для вращения колес одной оси с различным числом оборотов
• рулевой штурвал вместо рычага

Свой современный вид автомобильная шина, например, приобрела не сразу. В 30-х годах XIX века ободья колес снабдили деревянными накладками на пробковой подушке. Потом обод обернули войлоком, ватой, каучуком и все это стянули стальной полосой. Еще через некоторое время эту громоздкую шину сменили резиновые бандажи. И только после этого, в конце XIX века, на автомобиле появилось, наконец, подобие пневматической шины: на колесо надели резиновую трубку, наполненную воздухом.

Развитие парового безрельсового транспорта потребовало создания и еще одного важного устройства — такого, при помощи которого колеса на одной оси могли бы вращаться с разным числом оборотов. Без такого механизма колеса одной стороны шли на повороте «юзом», и камни мостовой обдирали ободья и шины. Необходимость устройства такого механизма подсказало наблюдение, не имеющее, на первый взгляд, никакой связи с повозкой. Встречая марширующих солдат, конструкторы замечали, что на поворотах солдаты одного ряда идут не одинаково быстро. Те, которые идут по внешнему кругу, проходят больший путь и должны увеличивать шаг, идти скорее, тогда как на другом фланге солдаты за то же время проходят меньший путь и почти топчутся на месте. То же самое должно происходить, по-видимому, и с колесами повозки. На некоторых паровых дилижансах ставили два цилиндра, действовавшие каждый па одно из колес. Однако нужно было все-таки более радикальное решение вопроса. Оно было найдено для трехколесных велосипедов.

Конструкторы разделили ось на две полуоси, а между ними установили шестеренчатый механизм, который назвали дифференциалом (от слова «дифферент» — разница, разность). Дифференциал сохранился в принципе на всех автомобилях до наших дней.

Задняя ось повозки (автомобиля) разделена на две полуоси. На наружных концах полуосей смонтированы колеса, на внутренних — конические (полуосевые) шестерни. Внутренние концы полуосей с шестернями входят в коробку дифференциала. Полуоси могут свободно вращаться в отверстиях коробки. Сама коробка при помощи пары шестерен приводится во вращение от двигателя.

Если разобраться в нашем описании, то станет ясно, что никакой передачи усилий от двигателя на полуоси еще нет: вращается только коробка дифференциала, а полуоси неподвижны. Не хватает части, которая передавала бы вращение коробки полуосям и притом таким образом, чтобы они могли вращаться с разными скоростями. Эта часть — маленькая коническая шестерня — называется сателлитом.

Сателлит свободно насажен на ось, закрепленную в коробке дифференциала и расположенную по ее диаметру, и зацеплен зубцами с обеими полуосевыми шестернями.

При вращении коробки дифференциала вместе с ней совершает круги сателлит, а вместе с сателлитом вращаются и полуосевые шестерни. Коронная шестерня, коробка дифференциала, сателлит, полуосевые шестерни и полуоси составляют как бы одно целое, один неразрывный вал. Так происходит передача усилий к полуосям при движении по прямой.

Когда на повороте внешнее колесо стремится ускорить свое вращение, происходит следующее: полуосевая шестерня этого колеса, продолжая вращаться, заставляет сателлит поворачиваться вокруг своей оси. Сателлит, в свою очередь, заставляет вторую полуосевую шестерню вращаться в противоположном направлении. Это не значит, что колеса при этом вращаются в разные стороны. Коробка дифференциала продолжает вращаться с большой скоростью. Число оборотов, с которым она вращает (через сателлит) полуосевые шестерни, гораздо больше числа оборотов, с которым сателлит вращает одну из полу- осевых шестерен. Сателлит только замедляет вращение внутреннего колеса. Вращение колес в разные стороны возможно в том случае, если коробка дифференциала неподвижна. Тогда вращение одного колеса в одну сторону приводит, благодаря работе сателлита, к вращению второго колеса в другую. Однако такой случай при нормальном движении с работающим двигателем невозможен.

Не менее важным, чем дифференциал, было другое нововведение — шарнирная система рулевого привода, которая так же прочно вошла в конструкцию автомобиля, как и дифференциал. Шарнирная система рулевого привода, впервые предложенная в 1817 году для конных повозок и получившая распространение на паровых автомобилях только в 70-х годах XIX века, значительно облегчала работу водителя и делала автомобиль более устойчивым.

Резиновая шина (сначала сплошная, а затем и пневматическая), дифференциал и шарнирная система рулевого привода превращали самодвижущиеся повозки из непослушной колымаги в сравнительно легко управляемый и спокойный на ходу экипаж. Применение этих устройств позволило конструкторам изменить облик парового автомобиля. Мертвый вес повозок, приходящийся на одного пассажира, уменьшился примерно в полтора раза, одновременно была увеличена мощность паровой машины.

К тому времени и самые паровые машины стали меньше в размерах и легче. Применение для обогрева котла керосина сократило время запуска машины и освободило в повозке то место, которое раньше было занято запасом топлива.

К облегчению повозки приводило и то, что часть деревянных деталей (рама, спицы колес) была заменена металлическими. Конструкция получалась более долговечной и надежной, а так как объем применяемого металла примерно в десять раз меньше объема дерева, то, несмотря на большой удельный вес металла, стальная конструкция была все-таки более легкой, чем деревянная.

Отметим, что борьба металла с деревом в автомобильной технике не заканчивалась вплоть до конца 20-го века. Деревянные рамы применялись вплоть до 1930 года.

«Прелести» парового автомобилизма XIX века

Несмотря на все усовершенствования, паровые автомобили второй половины XIX века были все-таки весьма неудобными для эксплуатации.

Водителю нужны были почти такие же знания и сноровка, как машинисту паровоза. Недаром во многих странах будущий водитель парового автомобиля должен был для получения «шоферских прав» являться в специальную инспекцию котлов и паровых установок для сдачи экзаменов. Да и само слово «шофер» значит по-французски кочегар («топильщик»).

Один только пуск автомобиля требовал большой ловкости и отнимал много времени.

Сначала надо было запалить пусковую горелку — примерно такую же, как у колонок газовых ванн. Водитель чиркал спички и бросал их в отверстие в задней стенке машины. Эта операция напоминала прикуривание при ураганном ветре: то спичка гасла на лету, то она проскакивала мимо горелки, то из трубки, обжигая лицо неосторожного водителя, вырывался длинный язык пламени, вырывался и снова исчезал в темном чреве машины.

Наконец горелка зажигалась. Повозившись немного с регулировкой подачи горючего и воздуха («пламя должно быть голубым с оранжевым ободком, только не желтым!» — писалось в инструкциях того времени), счастливый водитель начинал прислушиваться, когда появится жужжание — признак испарения горючего. Вскоре к жужжанию прибавлялись бульканье кипящей воды и свист пара. От машины волнами исходил жар.

Это делалось при помощи стеклянной трубки, установленной на длинных кронштейнах сбоку автомобиля. Было бы удобнее, конечно, если бы трубка крепилась к щиту приборов. Но конструкторы учитывали и печальный опыт. Когда по недосмотру водителя давление в котле чрезмерно повышалось, трубка лопалась на мелкие куски, которые могли поранить пассажиров, и из металлических патрубков выливалась горячая вода.

Если случалась такая авария, водитель гасил горелку, терпеливо ждал, пока машина остынет, вставлял новую трубку, доливал в котел воды и начинал снова церемонию разжигания.

Во время езды водитель должен был следить за уровнем воды в котле, добавлять воду перед подъемами, а при спусках, пока машина работала вхолостую, накапливать пар. Нужно было подкачивать велосипедным насосом воздух и топливо к горелке.

Опасаясь пожара, некоторые автомобилисты превращали самую паровую машину в своеобразный огнетушитель. К котлу они присоединяли шланг с краном и при появлении огня могли направить струю пара под давлением на горящую часть автомобиля или гаража.

Полной заправки водой хватало на 30—40 километров. Затем требовалась новая заправка котла. Через каждые 30—40 километров нужно было смазывать ручной масленкой кривошипный механизм и многие другие части. Позднее к ним подвели трубки- капельницы. Так было удобнее, но при этом девять десятых масла капало на дорогу и масляный бачок быстро опустошался.

Машина требовала частой смазки, удаления из котла накипи, как из самовара, чистки горелки.

Заканчивая поездку, водитель не мог, как это делают сейчас, просто поставить машину в гараж, выключить зажигание и уйти домой. Он задувал главную горелку, выпускал часть воды из котла, чтобы понизить давление, и снова заполнял котел водой.

Пусковую горелку оставляли горящей не только на коротких стоянках, но иногда даже и до утра, чтобы не пришлось снова мучиться с разжиганием.

Короче говоря, паровой двигатель был недостаточно надежен и прост в обращении. Для того чтобы автомобиль мог развиваться дальше и получить широкое распространение, необходим был новый, более простой двигатель.

Соперник паровой машины

К середине XIX века все настоятельнее чувствовалась необходимость в двигателе, который давал бы значительную мощность при малых размерах и был бы простым в обращении.

Чтобы добиться таких качеств, на первых порах пытались переделать паровую машину, хотели заставить ее работать более производительно. Самыми объемистыми, опасными и неудобными частями паровой машины являются топка и котел. Значит, их-то и нужно заменить, считали изобретатели. Но чем? Ответ на этот вопрос был, казалось, простым: нужен резервуар с горючим газом. Газ, смешанный с воздухом, надо вводить в рабочий цилиндр и там воспламенять. Расширяющаяся при сгорании смесь будет той силой, которая заменит пар.

Первые попытки построить такой двигатель увенчались известным успехом — двигатель работал. Но производительность его была очень низка, и он не мог еще конкурировать с паровой машиной.

В 1860 году французскому механику Жану Ленуару удалось, наконец, построить более или менее работоспособный газовый двигатель.

По своему устройству двигатель Ленуара очень напоминал паровую машину. Так же как и пар, горючая смесь светильного газа и воздуха входила в цилиндр через каналы то с одной, то с другой стороны поршня. Однако сама по себе смесь не обладает силой, которая могла бы давить на поршень и двигать его. Нужно ее поджечь, взорвать. Для зажигания смеси служили электрические свечи, ввернутые в крышки цилиндра.

Перед пуском двигателя открывали краник поступления газа и давали маховому колесу (маховику) толчок. Маховик через посредство шатуна заставлял поршень двигаться. Отверстие пускового золотника в первой части хода поршня соединяло правый впускной клапан цилиндра с камерой впуска газа, а прорезь в золотнике — с атмосферой. В цилиндр, где благодаря движению поршня образовывалось разрежение, засасывалась смесь газа с воздухом. На половине хода поршня впускное отверстие прикрывалось золотником. В этот момент в свече появлялась искра зажигания.

Ток от батареи электрических (бунзеновских) элементов поступал через индукционную катушку (бобину) к крышке цилиндра, то есть к массе двигателя, и к свече. По полозку, расположенному рядом со штоком поршня, скользил контакт, установленный на головке штока. В нужный момент контакт задевал одну из пластинок, помещенных около ползунка и соединенных каждая со стержнем одной из свечей.

Искра электрического тока преодолевала зазор между стержнями свечи, и через замкнувшиеся на мгновение контакты ток возвращался по проводу к бобине.

После того как зажженная смесь газа и воздуха заканчивала свое действие на поршень и он доходил до левой крышки цилиндра, маховик по инерции продолжал вращать вал, и поршень начинал обратный ход. С этого момента в левой половине цилиндра происходило то же самое, что только что произошло в правой. В правой же половине канал выпуска отработавших газов соединялся через отверстие золотника с выпускной трубой, и поршень выталкивал отработавшие газы в атмосферу.

Двигатель был двухсторонним (или, как говорят, двойного действия) и двухтактным, то есть весь процесс (цикл) работы поршня длился в течение двух его ходов. При первом ходе происходило всасывание и воспламенение смеси (рабочий ход), при втором ходе — выпуск газов.

Преимущества нового двигателя перед паровой машиной были очевидны. Точно такая же по размерам рабочей части, как газовый двигатель, паровая машина требовала еще огромного парового котла и топки, которую нужно было все время обслуживать. Для пуска в ход паровой машины нужно было «разводить пары», а газовый двигатель запускался очень быстро. Обслуживание его было исключительно простым.

Но с первых же дней работы двигателя обнаружились и его серьезные недостатки. Расход газа оказался втрое большим, чем это представлялось вначале. Стоимость 1 лошадиной силы мощности двигателя была примерно в семь раз больше, чем у паровой машины. Только одна двадцать пятая часть теплоты сгоревшей смеси уходила на полезную работу, то есть коэффициент полезного действия двигателя составлял не более 0,04. Остальное уходило с отработавшими газами, тратилось на нагрев охлаждающей воды, на трение. При большом числе оборотов — свыше 100 в минуту — электрическое зажигание работало ненадежно, двигатель давал перебои. На охлаждение расходовалось до 120 кубических метров воды в час. Наконец высокая температура отработавших газов (более 800° С) приводила к заеданию золотника, а несгоревшие частицы смеси засоряли канал выпуска.

Для транспортных целей такой двигатель был практически непригодным из-за большого веса и необходимости установки на повозке огромного резервуара с газом.

Усовершенствование двигателя — введение зажигания от газовой горелки вместо электрического, замена двух золотников одним (который охлаждался в момент впуска топлива и воздуха) — на первых порах не дало существенных результатов. Двигатель по-прежнему оставался «пожирателем газа».

Причина низкой производительности двигателя была скрыта в самом принципе его действия. Так как перед зажиганием смесь не подвергалась сжатию, то при сгорании давление ее не превышало 5 атмосфер (5 килограммов на 1 квадратный сантиметр поверхности), а к концу рабочего хода оно снижалось примерно втрое. (Здесь стоит забежать вперед и отметить, что начальное давление смеси — перед воспламенением — составляет в двигателях наших дней 7—10 кг/см2, а в дизелях еще больше.)

Усовершенствовать газовый двигатель, сделать его более экономичным удалось Николаю Отто из Кельна (Германия). Наблюдая за работой двигателя, он пришел к выводу, что можно было бы сделать его более производительным, если бы зажигание смеси происходило не на половине хода поршня, а в начале его. Тогда расширение воспламененной смеси действовало бы на поршень в течение всего его хода.

Но как осуществить зажигание смеси в «мертвой точке», когда смесь только начинает поступать в цилиндр? Наряду с прочими попытками Отто испробовал следующее: вращая маховик вручную, он наполнил цилиндр смесью, сжал ее обратным вращением маховика и только тогда включил зажигание. Маховик с силой рванулся и после одного рабочего хода поршня совершил несколько оборотов, в то время как при нормальной работе без сжатия один рабочий ход давал маховику лишь слабый толчок. Однако Отто все еще не придал значения тому, что смесь была сжата перед зажиганием, а считал, что улучшение процесса достигается именно благодаря удлинению хода расширения смеси (рабочего хода).

Однако прошло целых 15 лет, прежде чем Отто сумел сконструировать работоспособный двигатель нового типа. Назвали его четырехтактным, потому что рабочий процесс в нем совершался в течение четырех ходов поршня, то есть двух оборотов коленчатого вала. Распределение смеси (или допуск ее в цилиндр) осуществлялось, как и у Ленуара, золотником с отверстиями. Этот же золотник в нужный момент соединял пространство цилиндра с запальной камерой, где постоянно горел газ. Так осуществлялось зажигание смеси. Золотниковое распределение редко применяется в теперешних двигателях, по четырехтактный цикл полностью сохранился до наших дней. По этому циклу работает подавляющее большинство автомобильных двигателей.

Во время первого такта поршень удаляется от головки, в цициндре создается разрежение, и поэтому через впускное отверстие засасывается горючая смесь. В это время выпускное отверстие закрыто.

Во втором такте смесь сжимается поршнем, который возвращается, толкаемый шатуном. Оба отверстия — и впускное и выпускное — закрыты.

Когда начинается третий такт, в камере сгорания, расположенной в головке цилиндра, происходит зажигание сжатой смеси; расширение продуктов сгорания смеси — газа — заставляет поршень двигаться и вращать коленчатый вал. Третий такт — это рабочий ход двигателя.

Маховик, которому только что дан толчок, продолжает по инерции вращать вал, толкает поршень, а поршень выталкивает отработавшие газы из цилиндра через открывшееся в этот момент выпускное отверстие. Это четвертый такт работы двигателя.

Инерции маховика хватает и на то, чтобы поршень совершал еще несколько ходов — всасывание и сжатие смеси, то есть на два первых такта. После них коленчатый вал снова получает толчок. При пуске двигателя первые два такта происходят за счет проворачивания вала вручную, а после первого рабочего хода двигатель начинает работать сам.

Распределительный механизм, управляемый эксцентриком, открывает и закрывает впускное и выпускное отверстия цилиндра. Система зажигания (будь то электрическая или с помощью горелки) обеспечивает воспламенение смеси. В начале рабочего хода через каждые два оборота вала поршень дает валу толчок, а маховик сглаживает толчки своим непрерывным вращением.

Цилиндр можно расположить вертикально, наклонно или горизонтально, процесс работы двигателя от этого не меняется.

Серьезными недостатками двигателей Отто были их тихоходность и все еще большой вес.

Тихоходность обусловливалась самой системой золотникового распределения: увеличение числа оборотов приводило к перебоям в работе двигателя и к быстрому износу золотника. Экономичный по расходу газа двигатель весил в два-четыре раза больше, чем ленуаровский (из расчета на 1 лошадиную силу мощности), так как могучие удары поршня требовали усиления кривошипного механизма и маховика, а высокое давление в цилиндре вынуждало к усилению и самого цилиндра.

Несмотря на это преимущество перед паровой машиной, двигатель Отто, как и двигатель Ленуара, был все еще неприемлем для установки на экипаж.

Создание настоящего двигателя для транспортных нужд оказалось возможным после того, как заставили его работать на жидком нефтяном топливе, сделали его быстроходным и легким при достаточной мощности.

Только в наше время созданы двигатели, работающие на сжатом, или сжиженном, газе, баллоны с которым занимают на машине сравнительно мало места.

Новые виды топлива

Двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для установки на экипаж, нужно было заставить работать на каком-то ином топливе, нежели газ. Тогда не умели как следует перевозить сжатый газ в баллонах.

Различные способы перегонки нефти, изобретенные в России, давали новые виды топлива.

В 1823 году русские крестьяне братья Дубинины построили около города Моздока завод для перегонки сырой нефти в керосин. Только семью годами позднее была осуществлена такая же перегонка нефти за границей, да и то лишь в лабораторных условиях.

Инженеры В. И. Рогозин, А. А. Летний и В. Г. Шухов достигли в области переработки нефти огромных успехов.

Опубликованные А. А. Летним труды «Сухая перегонка битуминозных ископаемых» (1875 г.) и «Исследование продуктов древесно-нефтяного газа» (1877 г.) со всей очевидностью доказали, что перегонка нефти и ее остатков через раскаленные железные трубы дает возможность получать различные продукты и, в частности, такое горючее, как бензин.

Легкое светлое нефтяное топливо было как раз тем, что нужно для экипажного двигателя: оно быстро испаряется, удобно в транспортировке, быстро и полно сгорает.

Первый ДВС на бензине

Первый в мире двигатель внутреннего сгорания, работавший на бензине, был спроектирован инженером О. Костовичем в 1879 году и построен в 1882—1884 годах в Петербурге на Ох- тенской судостроительной верфи.

Двигатель был предназначен для дирижабля, постройка которого не была доведена до конца, так как царское правительство отказало строителям в ссуде. Несчастный случай довершил черное дело чиновников: части дирижабля сгорели во время пожара. Но двигатель сохранился в Центральном доме авиации в Москве. Этот четырехтактный двигатель имеет восемь цилиндров, расположенных горизонтально, попарно в два ряда; причем камер сгорания четыре — по одной на каждую пару цилиндров. Зажигание — электрическое.

Восемь цилиндров обеспечивают плавность работы двигателя, в течение одного оборота двигателя вал получает толчки от четырех шатунов, в то время как в одноцилиндровых четырехтактных двигателях один рабочий ход приходился на два оборота вала.

Цилиндры укреплены на массивной станине, на стойках которой находятся два вала с коромыслами и коленчатый вал. Шатуны воздействуют на нижние концы коромысел, а тяги от верхних их концов заставляют вращаться коленчатый вал. На коленчатом валу насажен маховик большого диаметра.

Между коленчатым валом и цилиндрами помещен распределительный (кулачковый) вал, приводимый во вращение от коленчатого цепью. Кулачки распределительного вала открывают в нужный момент выпускные клапаны, расположенные в верхней части камер сгорания. Впускные клапаны работают автоматически, то есть они открываются благодаря разнице давлений в подающем горючую смесь трубопроводе и в камере сгорания, когда поршни расходятся.

В камерах находятся также вращающиеся контакты (с цепным приводом от распределительного вала), замыкающие и размыкающие цепь электрического тока низкого напряжения. В момент размыкания между контактами проскакивает искра, которая и воспламеняет смесь.

Горючая смесь подается в каждые две камеры (то есть к каждым двум парам цилиндров) по изогнутым трубопроводам от двух испарителей, где частицы бензина смешиваются с воздухом.

Порядок действия двигателя таков: для запуска нужно провернуть маховик. При этом в каждой камере и каждой паре цилиндров (со сдвигом между ними на пол-оборота коленчатого вала) происходит сначала расхождение поршней и всасывание смеси бензина и воздуха через автоматически открывающийся впускной клапан, затем сближение поршней и сжатие смеси при обоих закрытых клапанах, воспламенение смеси и новое расхождение поршней под давлением расширяющейся смеси (клапаны закрыты) и, наконец, выталкивание отработавших газов сближающимися поршнями через своевременно открываемый выпускной клапан.

Таким образом, в этом двигателе имеются все части и особенности современных автомобильных и авиационных двигателей.

Конструктивное совершенство двигателя Костовича давало ему поразительную для того времени мощность — 80 лошадиных сил при весе всего в 240 килограммов. Удельный вес двигателя составлял всего 3 килограмма на 1 лошадиную силу! Нетрудно понять, какое значение имело создание такого двигателя для развития средств передвижения. Ведь даже в более поздних конструкциях удельный вес двигателя доходил до 100 килограммов на лошадиную силу.

В конце XIX века в России были построены и другие передовые конструкции двигателей: вертикальные, четырех- и шестицилиндровые двигатели Б. Г. Луцкого, керосиновые двигатели Е. А. Яковлева и др. На примере четырехтактного двигателя Е. А. Яковлева можно в принципе изучить устройство и современного автомобильного двигателя.

Двигатель имеет укрепленный на картере цилиндр (в современных двигателях — ряд цилиндров) и съемную головку. В систему питания входят бак для топлива и карбюратор (испаритель, где бензин смешивается с воздухом и образует горючую смесь). Когда заводят двигатель, проворачивая его коленчатый вал, (у Яковлева вручную, на современных автомобилях — электрическим стартером), ход поршня вниз создает в цилиндре разрежение. В этот момент открывается похожий на гриб клапан, и смесь засасывается в цилиндр. В двигателе Яковлева впускной клапан был автоматическим, то есть он открывался под давлением атмосферного воздуха, когда в цилиндре было разрежение. Стержень клапана обвит пружиной, которая возвращает его на место после открытия. В нынешних двигателях как впускной, так и выпускной клапаны открываются механически, они имеют привод от коленчатого вала двигателя. У Яковлевского двигателя механическим приводом был снабжен только выпускной клапан.

Поршень заканчивает ход впуска и под действием толкающего его снизу шатуна мчится вверх. Пространство в цилиндре сокращается, давление возрастает. Поршень доходит до верхней мертвой точки. Смесь сжата в камере сгорания. В этот момент между электродами свечи зажигания, которая находится в головке цилиндра, сверкает молния. Сжатая смесь взрывается, и образовавшиеся газы обрушиваются на стенки камеры и на днище поршня. Поршень снова устремляется вниз. И снова он возвращается назад, выталкивая отработавшие газы в открывшийся выпускной клапан. В течение трех предыдущих ходов поршня этот клапан был плотно закрыт.

Что заставляет поршень совершать ходы впуска, сжатия и выпуска? Куда передается сила взорвавшейся смеси, сообщенная поршню во время рабочего хода? Чтобы получить ответ на эти вопросы, посмотрим, что происходит с противоположной камере сгорания стороны поршня. Расположенный под цилиндром коленчатый вал покоится в подшипниках. Спускающаяся сверху от поршня лапа — шатун — вращает кривошип вала.

Совершая рабочий ход, поршень при помощи шатуна заставляет вал вращаться. В современном двигателе — четыре, шесть или восемь цилиндров, столько же и кривошипов вала. Пока один поршень совершает нерабочие ходы впуска, сжатия смеси и выталкивания отработавших газов, плавное вращение вала поддерживается остальными поршнями.

После того как смесь взорвалась и усилие передалось валу, все, что осталось от бензина, выбрасывается через выпускной трубопровод.

Сообщение между камерой сгорания и пространством ниже поршня невозможно. Прежде всего зазор между поршнем и цилиндром невелик, но при большом давлении, возникающем в камере сгорания, такая плотность недостаточна, и частицы смеси и бензина могут попасть под поршень, давление в камере сгорания будет ослаблено. Поэтому на боковой, цилиндрической поверхности поршня проделаны канавки, а в канавки заложены пружинные поршневые кольца. Поршень, благодаря зазору между ним и отшлифованной до зеркального блеска поверхности («зеркалом») цилиндра, перемещается достаточно свободно, а кольца, пружиня и легко прижимаясь к «зеркалу» цилиндра, перекрывают зазор.

Между поршнем и цилиндром, между валом и его подшипниками, между головками шатуна и шейкой вала возникает трение. Чтобы уменьшить трение, на которое расходуется часть мощности двигателя, в его картер заливают смазочное масло.

Вращающийся вал взбалтывает масло и создает в картере «масляный туман». Капли масла смазывают «зеркало» цилиндра, и поршень скользит по нему очень легко.

К тем же частям двигателя, куда брызги масла не достигают, оно, подгоняемое насосом, подходит по особым каналам.

Между цилиндрами и наружной поверхностью блока двигателя не одна, а две стенки. Пространство между ними заполнено водой.

Круговорот воды начинается в верхнем баке радиатора. Отсюда вода, постепенно охлаждаясь потоком встречного воздуха, спускается по трубкам радиатора в обширный нижний бак, затем возвращается в водяную рубашку цилиндра. Отнимая часть тепла у цилиндров, вода тем самым охлаждает их и, нагретая, возвращается по верхнему патрубку опять в радиатор, откуда снова пускается в такое же путешествие. В двигателе Яковлева охлаждение было еще примитивным, так называемым термосифонным. Кругооборот воды совершался за счет изменения ее температуры. В двигателях теперешних автомобилей круговорот воды ускорен действием насоса, а охлаждение воды усилено благодаря вентилятору, протягивающему встречный воздух между трубок радиатора; вентилятор приводится во вращение ремнем от шкива на коленчатом валу двигателя.

В 80-х годах XIX века двигатель внутреннего сгорания, питавшийся бензином, был установлен на повозку, и новорожденный экипаж вступил в борьбу с паровыми автомобилями.

В наши дни всякий знает, за каким из видов автомобилей осталась победа. Но прежде чем перейти к автомобилю с двигателем внутреннего сгорания, нужно сказать о дальнейшем развитии «сухопутных пароходов».

Паровые автомобили не сходят со сцены

Паровые автомобили сейчас редкость. Но они существуют, строятся и проектируются. Автомобильные гонки конца XIX века, в которых бензиновые автомобили заняли первые места, не были смертным приговором паровому автомобилю. Паровой автомобиль был побежден, но не уничтожен.

Об этом свидетельствует хотя бы то обстоятельство, что мировой рекорд скорости в начале XX века дважды — в 1902 году (120 километров в час) и в 1906 году (196 километров в час) — установили паровые автомобили.

Важным усовершенствованием в конструкции парового автомобиля было применение змеевикового котла, предложенное французом Серполе.

Змеевик представляет собой сплющенную трубку, многократно изогнутую в виде спирали. Вода, входящая в один конец нагреваемого змеевикового котла, выходит из другого конца в виде перегретого пара. Котлы малого объема, и в частности змеевикбвые, безопасны; кроме того, малый объем котла позволяет довольно быстро «развести пары».

Паровые машины, работающие без капризов на любом жидком топливе, могут работать и на угле. Впоследствии советские конструкторы заставили их работать даже на дровах. Такой автомобиль был построен в 1948 году в Научном автомобильном и автомоторном институте — НАМИ.

Однако при всех усовершенствованиях паровые автомобильные установки все же не могут соревноваться с бензиновыми двигателями по части быстроты запуска, надежности работы, легкости и чистоты.

Поэтому применение их целесообразно лишь в тех случаях, когда на первом плане при выборе типа автомобиля стоит проблема топлива или когда требуется перевозить тяжелые грузы на больших грузовиках и автобусах, где лишний квадратный метр площади машины и лишние полтонны ее веса не имеют существенного значения.

Таким образом, область дальнейшего развития паровых автомобилей, во всяком случае, ограничена.

Аккумуляторный электромобиль

В конце XIX века появился еще один тип самодвижущегося экипажа — аккумуляторный электромобиль. В числе первых конструкторов электромобилей был русский инженер Романов, применявший два электродвигателя с цепным приводом от каждого из них на левое и правое колеса. Но большой вес и малая емкость электрических аккумуляторов делали электромобили очень тяжелыми. На единицу мощности у них приходилось в пять раз больше веса, чем у автомобилей. Электромобили были тихоходны; стоило увеличить скорость, как расход электроэнергии быстро возрастал и аккумуляторы истощались.

Даже у теперешнего электромобиля для получения 1 лошадиной силы мощности двигателя в течение часа требуется аккумулятор весом от 40 до 100 килограммов (соответственные цифры для бензинового двигателя — 0,25 килограмма).

Облегчение свинцовых аккумуляторов вдвое приводит к уменьшению срока их службы в четыре раза. Вес аккумуляторной бата реи составляет до 50 процентов веса полезной нагрузки электромобиля. Поэтому электромобили весят в полтора-два раза больше, чем бензиновые той же грузоподъемности, а на тонну их полного веса приходится 3—5 лошадиных сил мощности, в то время как у легковых автомобилей соответствующие цифры составляют 25—50, а в грузовых — 10—15.

К тому же на плохих дорогах электроаккумуляторы от тряски быстро приходят в негодность.

Все же и на долю электромобилей выпал в свое время мировой рекорд скорости. В 1899 году французом Женатци была построена повозка в виде снаряда на колесах с батареей аккумуляторов, которые позволили повозке преодолеть с большой скоростью расстояние в несколько километров. На этой машине впервые в истории был перейден, как тогда казалось, недостижимый предел скорости в 100 километров в час.

Но этот успех не мог изменить пути развития автомобиля. Реальный запас хода электромобиля в 60—80 километров от зарядки до зарядки, необходимость таких зарядок, использование электромобилей только на хороших мостовых говорили о том, что тихоходный электромобиль может применяться только как специфически городской вид транспорта.

На электромобилях можно развозить почту, покупки, товары для магазинов, вывозить мусор, обслуживать внутризаводские перевозки.

Он бесшумен и не отравляет воздух отработавшими газами. Его тяжелые аккумуляторы умещаются под полом кузова, и поэтому не требуется выделять для машинной части особое место спереди.

Следовательно, электромобиль можно делать коротким, поворотливым, а это в условиях тесноты городских улиц очень важно. Управление электромобилем очень простое — у него нет коробки передач и механизма сцепления; водитель должен только регулировать обороты электромотора, поворачивать руль и, если нужно, тормозить.

Когда электромобилям пришлось работать с частыми остановками у почтовых ящиков, у складов и магазинов, выяснилось еще одно их достоинство.

Как известно, на непродолжительных остановках водители бензиновых автомобилей не глушат двигателя, а только отсоединяют его от трансмиссии с помощью механизма сцепления, так как при выключении зажигания и при новом запуске двигателя все равно расходуется некоторое количество горючего. При работе бензинового автомобиля с частыми остановками средний расход горючего на единицу пути повышается. Электромобиль же прекращает расходование энергии в тот самый момент, когда производится выключение тока.

Более того, перед остановкой, когда электромобиль двигается по инерции, или при спуске с горы можно использовать вращение колес для подзарядки аккумуляторов.

Наконец отсутствие у электромобилей большого числа трущихся, изнашивающихся частей и работа на малых скоростях делают их очень долговечными.

Аккумуляторным электромобилям и паровым автомобилям найдены небольшие, но важные области применения, а главные позиции в безрельсовом транспорте захватили автомобили с двигателями внутреннего сгорания.

Четыреста изобретателей автомобиля

После того как был создан двигатель внутреннего сгорания, пригодный для нужд транспорта, самодвижущийся экипаж, названный автомобилем, не заставил себя долго ждать. И появился он сразу в разных странах.

Кто же изобрел его? Журнал «За рулем» сообщал как-то, что за право называться изобретателем автомобиля с бензиновым двигателем боролось более 400 человек.

И действительно, автомобиль нельзя считать изобретением одного автора. Галерея его создателей начинается еще в первой половине XIX века. Много людей пыталось построить автомобиль, но их машины оказывались неработоспособными, главным образом из-за несовершенства двигателя.

Одними из первых, наряду с австрийцем Маркусом и американцем Селденом, были близки к удачному решению задачи русские инженеры Путилов и Хлобов. Хотя достаточно подробных документов с описанием их изобретения, к сожалению, не сохранилось, однако известно, что еще в 1882 году Путилов и Хлобов построили автомобиль, на котором совершались регулярные поездки.

Несколько позже, и благодаря этому более успешно, строили автомобили немцы Бенц и Даймлер, которых и принято считать изобретателями автомобиля. К этому времени был уже изобретен легкий и быстроходный двигатель, работавший на бензине. Бенц установил двигатель на трехколесный автомобиль, а Даймлер — на двухколесный самокат, запатентованный как «экипаж с газовым или керосиновым двигателем». В конце 1885 года оба эти автомобиля и были испытаны.

Такое совпадение идей и времени изобретения показывает, насколько развитие техники подготовило появление автомобиля, которому суждено было стать наиболее широко распространенным видом транспорта.

Однако назвать первую машину Даймлера экипажем все же трудно. Это сочетание нового двигателя с двухколесным самокатом скорее было мотоциклом, чем автомобилем. На конструкции его сказалось влияние низких велосипедов, только что сменивших высокие велосипеды — «пауки».

Изобретатель вскоре убедился, что постройкой «моторного коня» он доказал работоспособность двигателя, но не решил проблему самодвижущегося экипажа.

Через год Даймлер построил четырехколесную повозку с бензиновым двигателем. Вернее, он установил двигатель на обыкновенную пролетку, купленную у каретного мастера, считая, что таким путем можно превратить экипаж в автомобиль.

Бенц делал свои первые автомобили трехколесными. Он был мало знаком с паровыми дилижансами и мог брать за образец только велосипед, телегу или пролетку. На велосипеде для большого и тяжелого двигателя не хватало места, а пролетка с передней осью, поворачивающейся на шкворне, требовала от водителя нечеловеческих усилий для управления ею. Взвесив эти обстоятельства, Бенц решил соединить велосипед с пролеткой. Единственное управляемое переднее колесо, без рессор, он взял от велосипеда, а два задних, вместе с рессорами и осыо, — от пролетки. Так получился трехколесный автомобиль, напоминавший по схеме самокатку Кулибина, построенную почти на 100 лет раньше. Упрямый Бенц и слышать не хотел о том, что кто-то до него уже сконструировал шарнирную переднюю ось.

Двигатель трехколески был очень громоздким. Вес его без приборов составлял около 100 килограммов на 1 лошадиную силу (это, правда, была все же в шесть-семь раз меньшая величина, чем у тогдашних стационарных газовых двигателей). Один только маховик весил 30 килограммов. Так как диаметр его был равен 0,7 метра, то установить такую махину вертикально было невозможно — он задевал бы за камни на дороге. Бенц положил цилиндр двигателя набок, а маховик расположил горизонтально, что делало его повозку еще более похожей на кулибинскую. Оправдывая это вынужденное решение, усложнявшее конструкцию привода от двигателя к колесам, Бенц утверждал, что горизонтальное положение маховика выбрано им нарочно: мол, иначе маховик инерцией своего вращения будет затруднять управление автомобилем и ухудшит его устойчивость на поворотах.

Только после того как бензиновые автомобили стали повсюду распространенным явлением и одержали победу на ряде гонок, их начали производить и в Германии. Даймлера, в частности, поддержал материально один из передовых людей того времени, Еллинек, по имени дочери которого — Мерседес — названа ставшая в дальнейшем всемирно известной марка автомобилей.

Первые победы автомобилистов

Несмотря на очевидное превосходство двигателя внутреннего сгорания над паровым, фабриканты паровых машин продолжали бороться за применение их на экипажах. Им помогало в этой борьбе и то обстоятельство, что к паровой машине уже привыкли широкие круги населения, ее не боялись, в то время как бензиновый двигатель многим людям казался ненадежным и опасным.

Сторонникам нового вида транспорта необходимо было на деле продемонстрировать качества бензиновых автомобилей.

В июле 1894 года состоялись первые автомобильные гонки.

В этот день утром на окраине Парижа можно было наблюдать необычную картину: более 20 самодвижущихся повозок самых разнообразных и причудливых форм стояло вдоль улицы. Это были автомобили участников гонки Париж — Руан (126 километров).

Первый приз присуждался автомобилю, показавшему наибольшую экономию, безопасность и удобство обращения с ним.

Гонка превратилась в единоборство двух течений автомобильной техники.

Автомобили тронулись в путь. Дымили и стрекотали бензиновые двигатели. Паровик Де-Диона покачивался на ухабах: он состоял из двух частей — тягача и опирающейся передком на заднюю часть тягача пролетки без передних колес. Весело звенели колокольчики, которыми был увешан автомобиль Скотта; они должны были, по замыслу конструктора, заглушать шум паровой машины и этим предотвращать испуг встречных лошадей, которые «думали бы, что перед ними нечто, подобное им самим…»

На последнем этапе гонщики выжимали из автомобилей все их возможности. Спицы колес ломались от ударов о камни (пневматических шин у автомобилей, участвовавших в гонке, не было), двигатели разбалтывались и выходили из строя, рвались приводные цепи, рулевые рычаги вырывались из рук гонщиков (штурвалы были тогда очень редки). На поворотах скрежетали тормоза, машины круто наклонялись, сжимая тугие рессоры. Пыль клубилась над маршрутом гонки, забивалась в нос, рот и глаза, засоряла испарители бензиновых двигателей и горелки паровых.

Водителям паровиков гонка далась нелегко. Падало давление пара, и повозки застревали на тяжелых участках дороги. Один из гонщиков потерял в пути целый час на разведение паров. На одном из паровых автомобилей находившийся сзади кочегар угорел от дыма. На счастье гонщика, его обогнал другой, который «одолжил» терпевшему бедствие коллеге до конца гонки своего тринадцатилетнего ученика.

А следующие гонки, состоявшиеся через год, доказали, что паровой автомобиль побежден окончательно. Победитель гонок известный конструктор Левассор сумел пройти весь 1 200-километровый путь на двухместном автомобиле за 48 часов 47 минут со средней скоростью 24,5 километра в час. Когда гонщик остановил машину на финише и ступил на землю, он сказал: «Это безумие! Я делал до тридцати километров в час!» Гонку закончили 8 бензиновых автомобилей и только один паровой, который пришел последним.

Теперь уже всем было ясно, что паровой автомобиль потерпел поражение. На месте финиша гонки в честь начала эры бензинового автомобиля был установлен памятник: на медальоне высечены изображение коляски Левассора, приветствуемой толпой, и его слова, которые вошли в историю.

На повестку дня встали важные вопросы: сколько колес должно быть у автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, из каких частей он должен состоять, как выгоднее и удобнее расположить его части.

Как создавалась схема автомобиля

Первые конструкторы автомобилей строили опытные машины своими руками. Чтобы облегчить работу, они старались использовать все, что было под рукой: экипажные кузовы, колеса, оси, которые иногда вовсе и не подходили к новой машине.

Работали они в одиночку, скрывая друг от друга свои идеи. Специальных журналов и книг по автомобильному делу, разумеется, не было. Да и средств у изобретателей подчас не хватало на покупку книг, не говоря уже о приобретении желательных патентов.

Поэтому-то и нельзя сказать, что каждый конструктор в сваей машине как бы подводил итоги работы своих предшественников. Поэтому-то в первых автомобилях не были сразу воплощены все те изобретения и достижения, которые накопились за долгие века развития конных, мускульных и паровых экипажей. И первые автомобили рождались совсем не такими, какими могли бы быть. Они были трехколесными, с ременной передачей вместо цепной или зубчатой, без дифференциала, без рессор. Только спустя 10—15 лет была создана более или менее законченная схема машины.

Еще задолго до появления автомобилей с двигателями внутреннего сгорания начались споры о том, сколько колес должно быть у безрельсового экипажа.

Многие ранние паровые и бензиновые автомобили были трехколесными. Такие машины существуют и посейчас. Трехколесный экипаж привлекал и привлекает конструкторов прежде всего простотой устройства рулевого управления. Во времена самокатов и «беговых машин» казалось, что стоит только заменить переднюю двухколесную ось конной повозки одним колесом, расположенным посередине, и задача управления экипажем будет разрешена.

Однако простота рулевого управления не искупает существенных недостатков трехколесного автомобиля, который вместо одной колеи, как велосипед, или двух, как пролетка, двигается по трем. Вследствие этого его проходимость по плохим дорогам ухудшается не только по сравнению с велосипедом, но и по сравнению с любой телегой. Когда речь шла о трехколесных самокатах, рассчитанных на езду по парковым дорожкам, это соображение было несущественным. Для автомобиля же оно приобретало решающее значение. К тому же трехколесная повозка лишь немногим легче четырехколесной. Она устойчивее велосипеда, но менее устойчива на большой скорости, чем обычная повозка.

Как только трехколесиые велосипеды и автомобили получили распространение и попали в различные дорожные условия, их недостатки стали видны всем. Конструкторы велосипедов вернулись на свой единственно правильный путь, а конструкторы автомобилей — на свой, если не считать единичных отклонений от этого пути. Велосипеды остались двухколесными, а автомобили твердо встали на четыре колеса.

Конструкторы не сразу могли отрешиться от установившихся форм экипажей.

Поэтому автомобили прошлого века объединяли в себе новорожденный бензиновый двигатель с кузовом и ходовой частью пролетки или кареты и не без основания назывались «безлошадными экипажами». Они так мало отличались по виду от конных пролеток, что отсутствие перед ними лошади казалось странным. На некоторых ранних автомобилях было предусмотрено все необходимое для того, чтобы впрягать в них лошадь. Имелось дышло, имелась даже трубка-кронштейн для кнута. Сиденье водителя было устроено точно так же, как и на пролетке. Водитель мог без особого труда превратиться в кучера — стоило только снять руки с рычагов и взять вожжи.

Остатки экипажной конструкции были нужны не только для того, чтобы сделать автомобиль похожим на привычную для покупателей конную повозку, но и для того, чтобы в случае частых поломок в автомобиль действительно можно было впрягать лошадь.

Однако, несмотря на все конструктивные несовершенства автомобиля, к концу XIX века, как уже говорилось, был решен очень важный вопрос: в качестве основы для автомобиля была окончательно принята четырехколесная повозка.

Теперь нужно было решить, как лучше всего приспособить к ней механизмы. Двигатель вначале устанавливали в средней или задней части повозки. Такое расположение было продиктовано вполне оправданным стремлением к простоте устройства силовой передачи, разгрузке передних колес для облегчения управления и к нагрузке задних для хорошего сцепления с дорогой. К тому же заднее расположение двигателя было привычным со времени паровых автомобилей, у которых машина стояла сзади. Вскоре, однако, появились серьезные причины для коренного пересмотра расположения двигателя, а следовательно, и всей схемы автомобиля.

Соответственно возрастала и мощность двигателя. Он совершенствовался и усложнялся, рос в длину и становился все тяжелее. Места под сиденьем ему уже не хватало, нагрузка на задние колеса стала слишком велика. Вдобавок ко всему и система охлаждения с длинными трубопроводами от двигателя к радиатору (он ставился впереди, чтобы его охлаждал ветер) становилась громоздкой. Тяги управления и контроля превратились в запутанную паутину, затруднявшую обслуживание и снижавшую надежность действия автомобиля.

Выход был один — отказаться от привычных форм пролетки, создать новую схему машины и, главное, перенести двигатель вперед. Такая схема автомобиля просуществовала до наших дней. Только в последнее время снова встает вопрос о ее пересмотре.

Но для того чтобы автомобиль мог работать как следует, кроме четырех колес и двигателя внутреннего сгорания, нужны еще самые разнообразные механизмы и устройства.

Впрочем, были и такие конструкторы, которые упорно отстаивали идею «простейшего автомобиля», у которого, кроме колес и двигателя, имелись лишь ременный привод от двигателя к колесам, рама со скамеечкой для людей на ней и осями (иногда даже без рессор) под ней, поводок для поворота передних колес вместо рулевого штурвала и тормоз наподобие экипажного.

Строители таких автомобилей пытались продавать свою продукцию под девизом «Автомобиль — для всех!» или «Народный автомобиль». На эту удочку попадались покупатели, погнавшиеся за дешевизной. А «простейший автомобиль» оказался совершенно непригодным для пользования и только компрометировал самую идею самодвижущегося безрельсового экипажа. Чтобы стронуть «простейший автомобиль» с места, нужно было одновременно запустить двигатель и подтолкнуть автомобиль. На незначительных подъемах и плохой дороге машина бастовала. Тормоза не удерживали ее не только на спуске, но и на ровной дороге.

Тряска в короткий срок разрушала части машины. По сравнению с этими качествами отсутствие защиты от ветра, дождя и пыли казалось уже пустяком, и на кузов не обращали никакого внимания.

Сторонники «простейшего автомобиля» шли по неверному пути. Нужно было снабдить автомобиль — пусть в ущерб его дешевизне — устройствами, которые обеспечивали бы его бесперебойную и надежную работу в любых условиях.

Чтобы автомобиль мог трогаться с места без посторонней помощи и притом плавно, без рывков, нужен механизм, который позволил бы соединять и разъединять двигатель и колеса. Такой механизм называется механизмом сцепления.

Далее, для преодоления инерции покоя и трогания автомобиля с места двигателю нужно развить большое усилие. Увеличенное усилие необходимо и при езде автомобиля по песку, по плохой дороге или на подъеме. Опыт показал, что для трогания с места и для езды по бездорожью нужно в четыре-пять раз большее усилие, чем для езды по ровной дороге. Выходит, что в этих случаях от двигателя нужно получить мощность в несколько раз большую, чем та, которую он развивает при нормальных оборотах. А двигатель развивает полную мощность только на больших оборотах. Ставить же на автомобиль двигатель большей мощности, чем это необходимо для езды по ровной дороге, было бы неправильно: двигатель станет больше и тяжелее.

Правильный — известный уже нам — путь был предложен Кулибиным еще в XVIII веке. Между обычным двигателем и колесами нужно поставить коробку передач — механизм, в котором усилие передается от ведущего вала (связанного через механизм сцепления с двигателем) к ведомому валу (связанному с задними колесами) и при этом умножается за счет числа оборотов.

На первых автомобилях коробки передач не было, хотя конструкция ее была известна в машиностроении. Она применялась на металлообрабатывающих станках и называлась коробкой скоростей. По старой памяти, ее нередко называют так и в применении к автомобилю. Но это не точно. На станке главной задачей коробки было изменять скорость резания, а на автомобиле главная ее задача — изменять усилие, передаваемое от двигателя к колесам. Если бы дело было только в скорости, а не в усилии, то ее можно было бы уменьшать или увеличивать и без коробки передач, регулируя число оборотов вала двигателя.

Передача вращения (или усилия) от коробки к колесам осуществлялась когда-то с помощью ремня, наподобие заводской трансмиссии. Потом цепью, как у велосипеда. Наконец после неудачи «цепных» автомобилей на гонках цепь заменили валом и парой шестерен. Один конец вала присоединяется к коробке передач, жестко установленной на раме автомобиля, а другой — к заднему мосту (задней оси), совершающему колебания при перекатывании через неровности дороги, поскольку он подвешен к раме на рессорах. Чтобы вал не сломался от перекосов, его пришлось снабдить особыми шарнирами (карданные шарниры).

Карданный шарнир задолго до появления автомобиля применяли для установки компаса на кораблях. Компас должен оставаться в горизонтальном положении при любом крене корабля, при любой качке. Его подвешивали на двух шарнирах в кольце, а это кольцо — на двух других шарнирах внутри второго кольца. Снизу к компасу прикреплялся груз. Как бы ни наклонялись кольца, связанные шарнирами, груз удерживал компас в горизонтальном положении.

Такое же устройство потребовалось и для трансмиссионного вала. Вал должен все время передавать вращение ведомого вала коробки при различных углах наклона. Для этого на ведомом валу и на трансмиссионном валу имеются полукольца — вилки с шарнирами на концах. Все четыре шарнира связаны крестовиной. Такое устройство значительно надежнее и бесшумнее, чем цепная передача.

Вращение вала передается полуосям заднего моста, расположенным под прямым углом к валу, парой шестерен и уже знакомым нам механизмом дифференциала.

Первоначальное устройство тормозов и руля, заимствованное от велосипеда и экипажей, в применении к автомобилю было таким же несовершенным, как и ременный привод от двигателя к колесам. Разве можно быстро повернуть колеса, нагруженные весом автомобиля, с помощью одного только короткого рычага? Или остановить мчавшийся автомобиль нажимом крохотной подушки на обод колеса или шину? С развитием автомобиля потребовались механизмы, которые умножают усилие, приложенное водителем к рулю, к рычагу или к педали тормоза.

Усилие от двигателя передавалось на задние колеса. Вначале это было оправдано тем, что и двигатель был расположен сзади. Когда же он переместился в переднюю часть автомобиля, силовая передача оказалась растянутой под полом кузова, труднодоступной для смазки и ремонта. Однако устранить это неудобство было невозможно. Осуществлять привод на передние колеса не имело смысла: поворачивающиеся передние колеса потребовали бы сложного шарнирного устройства для передачи им усилия от двигателя. А сделать передние колеса неуправляемыми нельзя. Поворот задних колес вместо передних очень затруднил бы управление: автомобиль наезжал бы на тротуар, задевал бы за другие повозки. Только значительно позднее появились надежные конструкции автомобилей с приводом и на передние колеса, с управлением всеми колесами.

Опыт эксплуатации и участие в гонках первых автомобилей доказали, что колес должно быть четыре — задние ведущие и передние управляемые — и что двигатель следует установить спереди.

110 лет назад автомобиль преодолевал всевозможные нападки. Приходилось доказывать его преимущества перед конным экипажем.

Все механизмы автомобиля были установлены на раме. Большинство их было впоследствии заключено в коробки и кожуху картеры, а последние заполнены смазочным маслом.

На колеса были надеты пневматические шины, а с внутренней стороны обода колес помещены тормоза.

Такая схема расположения механизмов существует и посейчас на большинстве автомобилей.

Борьба за право на существование автомобиля

Победы бензинового автомобиля над паровым на гонках и усовершенствования самого бензинового автомобиля оказалось недостаточно для того, чтобы обеспечить новому виду транспорта благополучное развитие и широкое распространение. Автомобиль преодолевал в условиях капиталистического мира ряд препятствий самого различного характера.

Противники автомобиля, несомненно, понимали значение быстроходного безрельсового экипажа для хозяйственных, военных и культурных нужд; они понимали также, что несовершенство автомобиля, которое они ставили в вину автомобилистам, — дело временное. У всех еще свежо было в памяти развитие парового и газового двигателей, паровоза и других машин. Без них нельзя было теперь обойтись ни в промышленности, ни на транспорте. Однако в свое время и эти машины подвергались жестоким нападкам. Что же было действительным источником вражды к новой машине?

Прежде всего врагами автомобиля были владельцы других, уже развившихся видов транспорта: извозопромышленники и владельцы железных дорог. К извозопромышленникам примыкали фабриканты экипажей и велосипедов, кониоторговцы, торговцы сеном, а к торговцам сеном — зажиточные крестьяне и фермеры, которые беспокоились за сбыт овса и сена, опасались снижения цен на молоко, яйца, овощи в связи с облегчением доставки продуктов из сельских местностей в города на автомобилях.

Враги автомобиля искали всякий повод, чтобы как-нибудь ущемить новую машину. Пока она была тихоходной, утверждали, что у нее нет преимуществ перед лошадьми, а одни лишь недостатки. Когда скорость машины увеличилась, ее стали считать опасной, хотя она и не превышала еще возможной скорости конных экипажей, а путь торможения автомобиля был, несомненно, короче пути остановки лошади (не говоря уже о случаях, когда лошадь «понесла», чего никак не могло произойти с автомобилем, вопреки опасениям бакинской городской управы). Смирившись с быстроходностью, бесшумностью и внешним видом автомобилей, неутомимые «антиавтомобилисты» напали на… шины. Особенно пугали воинствующих пешеходов и лошадников пневматики, те самые пневматики, которые устранили тряску автомобиля (а сколько нападок было до этого на тряску!). Оказывается, не грязь на улицах весной, осенью и в дождливую погоду, а шины являлись причиной загрязнения одежды горожан! Московская городская дума учредила особую «шинную комиссию». Комиссия после испытаний всякого рода шин пришла к выводу, что дело не в типе шин, а в грязи. Но нельзя же предъявить иск к уличной грязи!

На Западе правовое положение автомобилистов было ничуть не лучше, чем в России. В Англии, например, пресловутый закон о «человеке с красным флагом» был отменен только в 1896 году. Наибольшая допускаемая скорость колебалась в разных странах от 6 до 30 километров в час. Кое-где, наоборот, в городах разрешалось ездить только очень быстро, чтобы не отравлять население газами. По той же причине автомобилям была запрещена остановка около общественных учреждений и садов.

Чего только не вменяли в обязанности автомобилистам!

В ряде стран женщинам запрещалось управлять автомобилями. Власти некоторых американских штатов не допускали автомобили из других штатов или требовали, чтобы за рулем приезжего автомобиля был обязательно мужчина. В царской Болгарии в течение нескольких лет автомобили были просто-напросто вне закона.

Сельские полицейские устраивали заставы, арестовывали автомобилистов под разными предлогами (например, за хранение «оружия» по невежеству, «блюстители порядка» иногда принимали за оружие запасные части и ремонтный инструмент), бессовестно штрафовали их. Так, некий французский автомобилист, задавивший утку, должен был оплатить не только стоимость утки, но и стоимость ее возможного потомства…

Пример чиновников и полицейских, разумеется, подбадривал прочих врагов автомобиля, не облеченных полнотой власти.

Борьбу с автомобилем поддерживала реакционная печать.

Разворачивая газету или журнал, автомобилист почти не сомневался, что найдет в них что-нибудь о себе. Самыми скромными следовало считать нападки на несовершенство машины. Изображения опрокинутых и взлетающих в воздух машин, аварий и поломок долго не сходили со страниц и юмористических и серьезных журналов. За этими, сравнительно правдивыми при тогдашнем качестве автомобилей картинами следовали «психологические этюды», например: мальчик плачет над трупом раздавленной собаки, автомобиль умчался; подпись — слова водителя: «Да это ведь всего лишь собака!»

Дальше шли прямые угрозы. Писали, что автомобилистов нужно пристреливать, как бешеных собак, называли их бандитами и «давителями», советовали властям сажать их в тюрьму.

Не мудрено, что наименее развитые жители принимали эту пропаганду, как подстрекательство к действиям. В проезжающие автомобили бросали камни и палки, преграждали дорогу канавами, повозками, бревнами, утыканными гвоздями досками. Один французский помещик устроил возле дороги своеобразный шлагбаум: к столбу было на веревке прикреплено бревно, которое специальный сторож в момент приближения автомобиля опускал поперек дороги. При остановке в деревне автомобилист, в поисках обеда и ночлега, натыкался на запертые двери и окна.

Немало неприятностей доставили автомобилистам некоторые западные «светила медицины».

Так, автомобилизм приравнивали к алкоголизму и курению. Врачи предостерегали от выдачи автомобилистам водительских прав.

Даже самые крепкие духом и телом люди не выдержат напряжений, вызываемых скоростью автомобиля! Скорость в восемьдесят километров в час неприемлема для человеческого сознания, для ушей, глаз и рук, держащих руль. Катастрофы неизбежны!

В американском журнале «Мэдикал рекорд» некий доктор заявлял:

«Горожанин вынужден вдыхать газы, отравляющие атмосферу наших лучших бульваров; шум автомобилей выкуривает его из дому, пыль от них обволакивает его».

Автомобилистов он предупреждал, что «насекомые, которыми полон воздух, неминуемо попадают в дыхательные пути автомобилиста и могут принести большой вред организму», «Встречный ветер нарушает работу легких (автомобили в то время еще не имели ветрового стекла. — /О. Д.) и является причиной типичной «автомобильной физиономии» — с открытым ртом. Открытый рот придает человеку отталкивающий вид и увеличивает опасность инфекции».

На карикатурах изображали автомобилистов в устрашающих водолазных шлемах; пешеходов с противогазами («Картинка будущего» — когда автомобилей будет много); водителей, сидящих для защиты от пыли спиной к направлению движения, а чтобы они могли видеть дорогу, автомобиль снабжался зеркалом.

Отчаявшись повлиять на автомобилистов-мужчин, антиавтомобилисты попытались воздействовать на их жен и на немного численных автомобилисток. В печати появились заметки, которые, казалось бы, служили примером заботы о женщинах. Доктора отмечали, в частности, что езда в автомобиле более тряская, чем в экипаже, особенно вредна она для женщин, которым предоставляются в кузове места, свешивающиеся за задней осыо. Далее, врачи опасались, что скорость в 20—30 километров в час вызывает у женщин нервное возбуждение, нарушение обмена веществ и приводит к бессоннице. У женщины якобы при езде в автомобиле все мускулы напряжены, она только и ждет столкновения и даже может впасть в истерику. «Нетрудно понять, — заключал автор заметки, — какое вредное влияние оказывает автомобиль на женщин и на их будущих детей».

Но если в середине XIX века достаточно было нажима извозопромышленников на парламент, чтобы изгнать с английских дорог паровые дилижансы, то на грани нового века даже соединенная армия извозопромышленников, фермеров, священнослужителей, полицейских, торговцев и фабрикантов, поддержанная газетными писаками, все-таки не могла справиться с высоконогим, неуклюжим, шумным и дымным, но быстро крепнувшим и набиравшим силы автомобилем.

Да и сторонников автомобиля становилось все больше.

Одними из первых на сторону автомобиля стали… провинциальные и сельские врачи. Автомобиль позволял им увеличить число пациентов, обслуживать их быстрей, выезжать на вызовы в далекие селения. Врач — уважаемое лицо в округе, и с его мнением считались. За врачами последовали агрономы и даже священники — все те лица, деятельность которых требовала более или менее частого передвижения.

Все больше любителей привлекал автомобильный спорт. Не обошли автомобиль своим вниманием богачи, коронованные и титулованные особы и те самые фабриканты, производству которых угрожали автомобили. Обладание автомобилем стало признаком состоятельности. Спрос на автомобили возрастал. Фабриканты, поразмыслив, выбыли из строя противников автомобилей, начали изготовлять автомобильные колеса, рессоры и кузова, а затем и сами автомобили.

Появились грузовики; ими заинтересовались военные ведомства, торговые компании, железнодорожные общества, наконец крупные фермеры.

Чем совершеннее становился автомобиль, тем меньше было у него противников, тем меньше было у них оснований для нападок на его когда-то шумный и чадящий двигатель, ненадежные тормоза, жесткие рессоры, неудобные кузова, непослушный руль.

Автомобиль должен служить несколько лет без серьезного ремонта. Мощность его двигателя должна быть достаточной, чтобы он мог пройти всюду, где проходит лошадь с коляской, а на ровной дороге двигался бы со скоростью 25—35 километров в час. Конструкция должна быть максимально проста, чтобы починку мог произвести сам водитель, а вес автомобиля должен быть таким, чтобы один-два человека могли вытащить его из ухаба. Цена автомобиля не должна превышать стоимости двух лошадей и коляски.

Нетрудно заметить, что «техническая характеристика» этого «идеального» автомобиля основывалась на требованиях, обычных для экипажа. Но тогдашние автомобили зачастую не удовлетворяли и этим требованиям. На одну тонну веса (с полной нагрузкой) у них приходилось 2—3 лошадиные силы мощности двигателя (конструкторы, по неопытности, считали такую мощность достаточной), в то время как у среднего современного автомобиля приходится 25—50 лошадиных сил на тонну. Поэтому-то автомобиль передвигается в наши дни в десять раз быстрее лошади, легко берет подъемы, везет без труда десятки пассажиров и многие тонны груза.

А в начале XX века люди еще всерьез спорили о том, что выгоднее — лошадь или автомобиль. Защитники лошадей иногда побеждали в этом споре.

В журналах писали, что лошадь — интеллигентное животное, а автомобиль — безмозглая машина. Художники публиковали рисунки, воздействовавшие скорей на чувства, чем на разум читателей: старый извозчик, с грустью взирающий на светящиеся номера автомобилей; лошади в 1951 году, превратившиеся в жалких комнатных собачек, и так далее. Один видный турецкий генерал утверждал, что надо отдать безусловное предпочтение лошади, «так как раненую лошадь можно заменить немедленно, а поврежденный автомобиль можно починить лишь с большим трудом».

Автомобилисты выдвигали более вещественные доказательства совершенства автомобиля по сравнению с лошадью:

«Автомобилю не нужно стойло, нужен только каретный сарай. Автомобиль не оставляет после себя навоза. Он не может взбеситься, укусить, лягнуть; он не имеет своей воли и целиком находится во власти водителя. Он питается только тогда, когда работает, притом — в соответствии с производимой работой. Он не может заболеть или околеть. Если лошадь сломала ногу, она уже больше никуда не годится, а поломанную часть автомобиля можно заменить, и автомобиль не теряет ценности. Автомобиль делает работу двух лошадей и движется вдвое быстрей, чем лошадь. Он может быть остановлен на расстоянии вдвое меньшем, чем нужно для остановки конного экипажа, легко взбирается на любой подъем с полной нагрузкой. Автомобиль поворотливее лошади. Езда на нем с большой скоростью совершенно безопасна».

Русский журнал «Автомобиль» доказывал на своих страницах, что содержание автомобиля обходится на 1—2 тысячи рублей в год дешевле, чем содержание двух лошадей и экипажа.

Устраивали соревнования экипажей и автомобилей. Особое внимание уделялось безопасности — быстрому торможению, поворотливости. Соревнования с каждым годом все чаще кончались победой автомобиля. В начале XX века для среднего автомобиля мощностью в 4 лошадиные силы путь торможения при скорости около 20 километров в час составлял уже 7 метров. Лучший результат для парной упряжки был 11 метров, для четверки лошадей — 25 метров.

Конструкторы настойчиво работали над устранением недостатков автомобиля. Он все совершенствовался, а лошадь оставалась лошадью. Это, конечно, не означало, что лошади полностью вытеснялись автомобилями. Конь был по-прежнему незаменимым в мелком сельском хозяйстве, в кавалерии.

Число автомобилей на земном шаре из однозначного в 80-х годах й9-го века возросло до шестизначного в начале XX века. Было ясно, что в техническом и экономическом соревновании лошади с автомобилем победу одерживает последний.

Тогда сторонники лошадей, признав за автомобилем право пользоваться дорогами наравне с лошадьми, взяли под обстрел то обстоятельство, что автомобили пугают лошадей. Это был серьезный аргумент, поскольку лошадей было еще много на дорогах и улицах. Они действительно при виде автомобиля вставали на дыбы, несли экипаж куда глаза глядят, ломая себе ноги и калеча пассажиров.

Вопрос «Как приучить лошадей к автомобилям?» был поднят на принципиальную высоту.

Одни предлагали снабжать автомобили (еще очень похожие на экипажи) оглоблями с подвешенными к ним чучелами лошадей. Внутри чучела, говорили авторы таких проектов, можно расположить топливный бак, радиатор охлаждения, багажник. В других проектах автомобиль как таковой устранялся, а взамен его предлагалась пролетка с «механической лошадью» на одном колесе. Двигатель и все другие механизмы были спрятаны в «теле» лошади. Управление осуществлялось вожжами. Наконец считали возможным ввести для лошадей нечто вроде «всеобщего автомобильного обучения». Согласно этому проекту каждому автомобилисту вменялось в обязанность брать напрокат лошадей и проводить с ними занятия: сначала надо было утомить лошадь небольшим пробегом, чтобы ослабить ее восприимчивость; затем вести лошадь медленным ходом на привязи у автомобиля, постепенно ускоряя ход и подбадривая ученицу знакомыми ей выкриками и подачками сахара. При встречах с «незнакомыми» лошадьми автомобилист обязан был останавливаться и угощать своих «недругов» сахаром и морковью. Запас угощения должен был быть в течение известного периода времени неотъемлемой принадлежностью автомобиля.

Однако не лошади и их хозяева, не газетчики и не отсталые фермеры были главными врагами автомобилей. Самым страшным врагом были дороги, точнее — отсутствие дорог.

К концу XIX века более или менее пригодные для езды на автомобилях дороги существовали только в Западной Европе, причем общая их протяженность составляла 70 тысяч километров.

Что же касается нашей страны, то в описываемое время ее просторы были покрыты редкой сетью грунтовых дорог-проселков, пригодных только для проезда конных повозок. Лишь кое-где пролегали шоссированно-щебеночные или булыжные тракты.

Царскому правительству было не под силу строить усовершенствованные дороги. А тот миллиард убытку, который ежегодно терпела Россия на своих непроходимых, непроезжих дорогах, ложился на плечи «налогоплательщиков» — русских крестьян. Насколько бездорожье было страшным врагом автомобиля, можно судить хотя бы по тому, что и сейчас, при всем размахе социалистического строительства, не обрублены еще все его корявые, заплетающиеся щупальца.

Позабыв о тех временах, когда еще в XIV — XVIII веках Москва имела удобные мостовые из отесанных бревен, градоправители эпохи зарождения автомобилизма удовлетворялись — даже на центральных улицах — булыгой. Булыжная мостовая прельщала отцов города не качеством, а дешевизной. Но, чтобы такая мостовая хоть сколько-нибудь сохранялась, ее нужно было часто ремонтировать. Управа же установила надзор за мостоыми только на главных улицах, где ездили в своих автомобилях и экипажах высокопоставленные чиновники, генералы, торговцы. Переулки утопали в грязи, окраинные улицы представляли собой чередование перекатов, ям, канав, гребней, кое-как выложенных крупным, необработанным камнем. Асфальтовые, торцовые и каменно-брусчатые мостовые, встречались лишь перед особняками, правительственными учреждениями, офицерскими и купеческими клубами.

Примерно такое же положение с дорогами было и в США. Если сложить вместе все отрезки дорог с усовершенствованным покрытием, которые имелись в США в 1900 году, их едва хватило бы на то, чтобы соединить приличной дорогой Нью-Йорк с Бостоном (300 километров). На остальных дорогах, по свидетельству очевидцев (там, где дороги вообще были), мулы увязали зимой по брюхо, а летом мелкая песчаная пыль засасывала колеса повозок до осей. Фургоны нередко застревали до весны на зимних дорогах.

На грани XIX и XX веков ряд событий изменил картину состояния дорог.

На смену неустойчивым высоким велосипедам — «паукам», которые применялись только для забавы и спорта, пришли так называемые «безопасные велосипеды», напоминающие современные. Велосипед получил во многих странах массовое развитие как средство транспорта и потребовал хороших дорог.

Объединенные усилия велосипедистов, автомобилистов и владельцев железных дорог привели, после нескольких лет борьбы, к развертыванию дорожного строительства. Как говорят, «велосипеды проложили дорогу автомобилям».

Трудно сказать, как сложилось бы развитие автомобиля, если бы дороги остались в состоянии, в каком они были 100 лет тому назад. Скорей всего, автомобиль не стал бы массовым видом быстроходного транспорта. Было бы, наверное, два типа автомобилей — легкий спортивный (для парковых аллей) и повышенной проходимости (для бездорожья). И тот и другой могли рассчитывать лишь на сравнительно ограниченное применение. Конструкторы автомобилей не пошли по этим двум направлениям, а добивались, с одной стороны, улучшения дорог, а с другой — усовершенствования автомобиля. Был создан современный автомобиль, пригодный и для быстрой езды по ровной дороге и, если нужно, для преодоления сравнительно плохих дорог.

Но было бы неправильно винить в замедлении развития новой машины только ее противников. Иной раз и сами поборники вольно или невольно ставили препятствия на пути ее развития. Так было не раз в истории автомобиля. Одним из наиболее ярких примеров такого рода могут служить события, происшедшие в начале XX века, вскоре после того, как захлебнулись наиболее яростные атаки антиавтомобилистов.

Автомобили — для кого?

Как только конструкторы стали делать автомобили для рынка, многих из них, особенно в Америке, постигло характерное для капиталистического общества превращение. Пока они строили первые автомобили в расчете заменить новой машиной конную бричку, велосипед или паровой омнибус, автомобили были ненадежными, хрупкими, но простыми, легкими и сравнительно дешевыми. Автомобиль, конечно, не мог приобрести каждый, но были все же более или менее зажиточные люди, которые, скопив деньги, могли решиться на такую покупку. Казалось, что рукой конструктора управляет возможный потребитель автомобиля — врач, агроном, мелкий торговец, инженер, спортсмен, писатель, ученый.

Если бы все конструкторы автомобиля могли продолжать в том же духе, то развитие автомобиля пошло бы быстрее.

Но законы капиталистического производства, законы капиталистического общества, естественно, действовали и в этой отрасли техники.

Автомобиль становился продуктом капиталистической промышленности, статьей дохода. Строители автомобиля все меньше внимания уделяли его техническому совершенствованию и все больше стремились извлекать из него прибыль. Жажда наживы заслоняла от капиталистов все другие соображения, которыми еще недавно руководствовались конструкторы. Стараясь привлечь к себе наиболее богатых покупателей, многие фабриканты стремились сделать автомобиль побольше, побогаче, «пошикарнее». Росли размеры автомобилей, росла мощность двигателей, расширялись списки оборудования, устанавливаемого на машины за особую плату.

Из тщедушной колясочки значительная часть автомобилей превратилась не в практичные дорожные машины, как того следовало ожидать, а в какие-то броненосцы на колесах, облепленные и начиненные серебряными, золочеными и даже покрытыми платиной деталями и оборудованием.

Чего только не придумывали автопромышленники в угоду заказчикам!

Вот как примерно выглядел «классный» автомобиль модели 1908—1912 годов:

На огромных колесах и мощной раме возвышался открытый «летний» кузов мест на шесть-семь. Сиденья были обиты тисненой кожей; дверные ручки, ободки приборов, гудки посеребрены. На дверце красовался рельефный золоченый (а то и с драгоценными камнями) герб или вензель владельца. Под капотом теснился двигатель весом в полтонны, иногда с омедненными цилиндрами. Стоимость такой махины составляла — например, в США — 4—6 тысяч долларов. В дополнение к ней полагался закрытый «зимний» кузов, уже с бархатной обивкой. «Зимний» кузов стоил столько же, сколько весь автомобиль. Отметим, что в «зимнем» кузове было застеклено только заднее отделение для пассажиров, а водитель сидел под дождем, снегом и ветром. В «зимнем» кузове были установлены хрустальные вазы для цветов, дорогие часы, зеркала, ящички полированного дерева для карт, духов и т. п. За приплату в сотню долларов можно было смонтировать телефон между хозяином и водителем или электрическую сигнализацию, состоявшую из кнопок около заднего сиденья и вращающегося диска под щитом приборов. На диске были написаны приказы: «быстрей», «налево», «направо», «медленней», «трогай», «стоп», «в клуб», «домой». При нажиме на соответствующую кнопку одна из надписей появлялась перед водителем в окошечке, прорезанном в щите приборов. Список «дополнительного» оборудования был бесконечен: чехлы для запасного колеса и фар, амортизаторы, вспомогательные рессоры, духовые сигналы, наигрывающие модные песенки, золоченые отражатели фар и т. д.

Не соблюдая правил движения, мчались такие машины по улицам городов и по дорогам, сшибали прохожих, давили домашних животных. Едва завоевавший себе некоторое признание автомобиль стал в представлении широких слоев населения не просто опасной машиной, какой он казался раньше, но и ненавистной машиной богачей.

Так владельцы дорогих автомобилей и стремившиеся к обогащению автостроители тормозили, по существу, развитие автомобиля. Они нанесли ему серьезный вред и в части конструкции. На длительный период установилась, наряду с созданием практического автомобиля, тяга к «большим машинам». Еще и сейчас автомобиль не отошел полностью от этого направления. Разве не странно, что даже так называемая «малолитражка» весит в два с половиной — три раза больше, чем перевозимые ею пассажиры (при полной нагрузке!)

Однако со временем развивающиеся заводы начали выпускать автомобили в гораздо больших количествах, чем нужно было для богачей. Часть заводов вынуждена была искать себе новых покупателей и заработала под лозунгом: «Понемногу прибыли со многих машин!» Эти-то заводы и создавали автомобили для более широких кругов покупателей.

Массовое производство положило начало работоспособному, надежному и практическому автомобилю.

Борьба за право на существование, борьба за улучшение дорог, завоевание широких кругов покупателей и освоение производства машин в крупных количествах неразрывно связаны с совершенствованием самого автомобиля. Хрупкие, тихоходные, неустойчивые, неудобные и шумные «безлошадные экипажи» конца XIX века, конечно, не могли получить широкого распространения. Мы уже рассказывали о том, как изменилась схема автомобиля. Но изменились и все составные части этой схемы — от двигателя до колес и шин; причем изменение устройства последних было едва ли не решающим в развитии машины в целом.

Как изменился автомобиль? Шина. Система зажигания. Карбюратор

Много ли можно сказать о колесе — казалось бы, простом устройстве, известном еще с давних времен? Однако если поставить рядом колесо кареты и колесо современного автомобиля (и даже автомобиля первой четверти XX века), то между ними обнаружится только одно сходство — очертание круга.

Даже самые лучшие дороги (а улучшать их начали только в 20-ом веке) не могут обеспечить легкому автомобилю с жесткими колесами такой плавности хода, какую обеспечивают поезду стальные рельсы, уложенные на прочном, массивном основании. Никакие, даже самые мягкие, рессоры не оберегали механизмы первых автомобилей от непрестанных ударов при езде по неровностям. Стоило немного поездить по тогдашним дорогам, как машина начинала разваливаться на части. О неудобствах, которые испытывали пассажиры, не приходится уж и говорить.

Конструкторы пытались усиливать, утолщать детали, отчего машины становились тяжелее. Чтобы привести в действие тяжелые автомобили, нужны были мощные двигатели. С ростом мощности двигателя вес машины возрастал еще более. А удары колес тяжелой машины на выбоинах и ухабах были сильней, чем раньше, когда «моторные колясочки» были легкими.

Это был какой-то заколдованный круг.

Его удалось разомкнуть только тогда, когда на колеса надели пневматические шины. Пневматики уменьшили вес автомобиля примерно в полтора раза (его части можно было делать теперь менее массивными и менее прочными), неизмеримо удлинили срок его службы, сделали езду в нем спокойной и удобной, дали ему возможность передвигаться со скоростями, о которых в XIX веке нельзя было мечтать. Пневматики были семимильными сапогами, без которых современный автомобиль был бы невозможен.

Пневматическая шина — это резиновая трубка, охватывающая обод колеса и наполненная воздухом под некоторым давлением. Она служит подушкой между колесом и дорогой. Когда колесо наезжает на препятствие, шина вминается, и толчок не передается на колесо или передается значительно ослабленным. Выше отмечалось, что пневматическая шина была изобретена еще в 1845 году, но, по понятиям того времени, особой потребности в таких сложных приспособлениях к колесам не было. Потребность появилась с распространением велосипеда. Именно поэтому в 1885 году шину во второй раз, можно сказать случайно, «изобрел» англичанин Денлоп. Его сын жаловался на тряскую езду на велосипеде с железными ободьями. У Денлопа возникла мысль смягчить тряску, надев на обод кольцо, сделанное из рукава для поливки сада и наполненное водой. Тряска резко уменьшилась, но велосипед стал очень тяжелым. Поразмыслив, Денлоп решил заменить воду воздухом. Чтобы упростить накачивание шины, Денлоп приспособил к ней клапан (его назвали вентилем), который впускал воздух из насоса в шину, но не выпускал его обратно.

Так родилась пневматическая шина.

С велосипеда она в конце XIX века перекочевала на автомобиль.

Но мало было надеть шину на колесо автомобиля. Нужно было сделать ее надежной, долговечной. Она должна была сохранять давление воздуха, выдерживать тяжесть автомобиля и бесчисленные толчки, не поддаваться проколам от подковных гвоздей, в изобилии рассыпанных по дорогам. Подкова — знак благополучия. Но для автомобилистов ома долгое время была явной опасностью.

Первые шины лопались буквально на каждом шагу. А исправление или смена их были настолько сложным делом, что в этой операции должны были участвовать все пассажиры автомобиля, и длилась она часами. Даже в начале XX века самые лучшие шины, сделанные на заказ для гонок, приходилось менять на протяжении 2—3 сотен километров десятки раз. Можно без преувеличения сказать, что современная шина, если ее поставить даже па самый тихоходный автомобиль начала XX века, превратила бы его в победителя любой гонки.

Конструкторы долго бились над созданием надежной шины. Кольцо из резинового рукава превратили во внутреннюю камеру шипы, окружив ее прочной защитной резиновой же покрышкой на парусиновой основе. Небольшие гвозди не пробивали теперь толщу покрышки.

Но еще более важным для усовершенствования шины было облегчение ее смены. Смена шины в начале XX века выглядела примерно так. Колесо поднимали с помощью домкрата, освобождали барашки, державшие шину на ободе, снимали особыми лопатками край покрышки с обода; причем лопатки выскакивали, ударяли водителя и его помощников по рукам, по лицу. Потом нужно было вынуть камеру, вставить другую (или прежнюю — после наложения заплат), слегка надуть ее, убедиться, что болты и вентиль ее не защемляют, и накачивать, постепенно затягивая упорные барашки шины. После нескольких таких упражнений на протяжении гонки или не слишком большого пробега силы водителя иссякали, накачивание становилось непосильным, да и конец шланга от частого употребления оказывался размочаленным, а насос — изношенным.

Поэтому-то автомобилисты, несмотря на удобства и скорость, которые обеспечивала пневматическая шина, зачастую предпочитали ездить на сплошных резиновых бандажах, подвергая себя немилосердной тряске. Поэтому-то появилось огромное количество проектов замены колес с шинами сложными пружинными колесами или дополнительными колесами, которые можно было быстро прицепить к спицам получившего прокол колеса и доехать до ближайшего населенного пункта или до дому. И именно поэтому слабенький автомобиль «Рено» с командой из двух человек опередил в гонке 1906 года мощный «Лоррен», команда которого состояла из специально подобранных механиков-силачей.

Усовершенствование тормозов, руля и других органов управления облегчило вождение автомобиля и сделало его безопасным.

«Рено» имел колеса со съемными ободьями и запасной обод вместе с накачанной шиной. При проколе гонщики отвертывали шесть гаек, сдвигали обод с колеса, надевали запасной и продолжали путь до очередного поста фирмы, где можно было получить новые запасные обод и шину.

Вскоре все автомобили снабдили съемными ободьями, а затем и целыми съемными колесами. Смена шины при отсутствии запасного колеса и сейчас дело нелегкое. Но шины стали намного прочнее, да и гвозди на дорогах попадаются все реже.

Успех съемных ободьев на гонках — наглядный пример того, какое значение имели, да и сейчас еще имеют, гонки для развития автомобильной техники. Правда, с увеличением разрыва между скоростями рекордных и обычных машин это значение уменьшилось. Вернее, переход принципов конструкции с рекордных машин на обычные стал не таким непосредственным, каким он был в начале XX века.

С того момента, когда пневматические шины окончательно «утвердились в правах», они претерпели существенные изменения, хотя их схема (камера и покрышка) осталась той же до самого последнего времени.

Забегая вперед, отметим основные этапы развития — шины. Сравнительно жесткие пневматические шины высокого давления уступили место более надежным и эластичным шинам «корд». Для их каркаса применялся не холст, а только основа (нитки не переплетались, во избежание трения, от которого нити сильно нагреваются и разрушаются). Но и эластичности шин «корд» оказалось недостаточно. Появились баллонные шины с давлением около 2,5 килограмма на квадратный сантиметр. В соответствии с таким пониженным давлением возрос объем камеры, то есть диаметр сечения шины. Потом установилось более или менее стандартное давление в шинах — около 2 килограммов на квадратный сантиметр — и сечение профиля в пределах 14—19 сантиметров.

Создатели первых автомобилей начали с деревянного колеса кареты, затянутого в железный обод. Но деревянные колеса рассыхались, скрипели и довольно быстро разваливались. В тогдашних руководствах водителям рекомендовали почаще пересекать лужи, чтобы увлажнять спицы. Через некоторое время деревянные колеса заменили литыми. Однако последние были очень тяжелыми. Не лучше ли взять легкое велосипедное колесо и сделать его более прочным? В 20-х годах автомобили приобрели так называемые тангентные колеса с проволочными спицами. Такие колеса были легки, изящны, прочны, но дороги и трудно поддавались мойке. Чтобы уменьшить загрязнение — тангентных колес, их закрыли тонкими металлическими дисками. Дорогое и сложное тангентное колесо дополнилось декоративным диском. Невольно напрашивалась мысль усилить диски и убрать проволочные спицы. Тангентные колеса уступили место дисковым. Первые толстые дисковые колеса вышли слишком тяжелыми. Тогда решили штамповать их из тонкого стального листа, снабжая ребрами для повышения прочности и отверстиями для снижения веса. Колесо стало легче, проще в изготовлении, конструкция его обеспечивала охлаждение тормозного барабана воздухом, проходившим через отверстия.

Изменялись и размеры колеса. Чем совершеннее изготовлялись подшипники, чем прочнее становились шина и колесо, тем меньше мог быть его диаметр. Колесо малого размера позволило уменьшить кожухи, снизить уровень пола и центр тяжести кузова и более полно использовать его пространство. Более чем метровый (вместе с шиной) диаметр первых автомобильных колес сократился в 20-х годах нашего века до 80—90 сантиметров, а теперь доходит до 65—70. Между тормозным барабаном и ободом даже не остается места для отверстий в диске. Дисковые колеса снова стали сплошными. Они легко моются, достаточно прочны. Только снимать их пока неудобно, но современные шины надежны, и смена колес — явление сравнительно редкое. А охлаждение тормозов можно осуществить и не только с помощью отверстий в диске.

Сплошные дисковые колеса укрепились в автомобильной технике. Но и это, по-видимому, не последнее слово.

Однако вернемся к началу XX века.

Так приветствовали когда-то друг друга автомобилисты вместо того, чтобы сказать «с добрым утром!» или «добрый день!». Зажигание было едва ли меньшим злом для автомобилистов, чем первые слабые пневматические шины. Недаром и по сей день водители называют буксировку поврежденного автомобиля поездкой «на длинном зажигании». Кстати сказать, между шинами и выходом из строя приборов зажигания была тесная связь: от тряски выплескивался электролит из батареи аккумуляторов, щетки генератора колебались и прерывали ток.

Ток прерывался по самым разнообразным причинам: то «садился» аккумулятор, то сгорали электроды (стержни) свечей зажигания, то окислялись контакты.

Поэтому-то уже в период, когда всем было ясно, что электрическое зажигание смеси в двигателе является наиболее подходящим для автомобиля, существовали системы зажигания перенесением пламени, накаливанием, каталитическое и другие. В системах электрического зажигания была чрезвычайная пестрота: зажигание током низкого напряжения от батареи аккумуляторов, зажигание на отрыв, зажигание от магнето, от динамо, лучами Герца. Конструкторы искали способ, который обеспечил бы при все возрастающих оборотах двигателя своевременное и надежное воспламенение смеси.

В истории развития системы зажигания можно видеть, как некоторые технические идеи появляются преждевременно. Еще Ленуар применил электрическую схему, которая сейчас типична для автомобильного двигателя. Но приборы, входившие в эту схему, были еще настолько несовершенны, что автомобиль мог работать только на хорошей дороге, в сухую погоду и вблизи от зарядной станции. Попробовали заменить бунзеновскую батарею сухих элементов динамо-машиной («безбатарейное зажигание»), но она не давала тока при малых оборотах; для пуска двигателя нужно было очень сильно раскрутить его или разогнать автомобиль… вручную. Не спасло положения и изобретение аккумулятора. Он был еще очень тяжел, хрупок, обладал малой энергоемкостью, портился от тряски.

Появившаяся магнитно-электрическая машина с двумя обмотками на якорном сердечнике — ее назвали «магнето высокого напряжения» — показалась автомобилистам верхом совершенства. Нужно отдать справедливость этой хитроумной машине, она обеспечивала надежное зажигание смеси даже при малых оборотах, а после некоторых улучшений и при очень высоких. Магнето применялось долгое время почти на всех автомобилях и немало содействовало распространению автомобилизма. Не будь магнето, развитие автомобиля, несомненно, было бы более медленным. Но магнето не суждено было сохраниться. Произошли такие изменения, которые потребовали установки на автомобиль аккумуляторной батареи. Да и аккумуляторы, и динамо-машины для их зарядки стали лучше. Можно было вернуться к более простой батарейной системе зажигания.

Долгое время считали, что электричество в автомобиле нужно только для зажигания. Скорость движения была невелика, и не было необходимости в особенно хорошем освещении дороги перед автомобилем при ночной езде. Если на автомобиле и ставили фары (чаще всего — за особую плату), то в них были керосиновые или ацетиленовые фонари. Звуковой сигнал — гудок — был воздушным. Он действовал от ручной груши или от выпускных газов. Плафоны внутреннего освещения в открытом кузове попросту некуда и незачем было ставить. К тому же неэкономичные угольные лампы накаливания (лампы с металлической нитью еще не получили тогда распространения) требовали увеличения и утяжеления и без того громоздкой аккумуляторной батареи. А батарея требовала зарядных станций, так как тогдашние динамо-машины были ненадежны, не обеспечивали зарядки аккумулятора.

На многих легковых автомобилях электрического освещения не было вплоть до конца первой мировой войны, а на грузовых — даже в 1925 году.

Но настал такой момент, когда постоянный источник электрического тока оказался необходимым на автомобиле. Рост скорости потребовал сильных прожекторов, закрытые кузова — внутреннего освещения, пуск двигателя в ход — особого электромотора: стартера. Когда на автомобиле вновь появился аккумулятор, теперь уже в меру тяжелый, прочный и энергоемкий (электрооборудование, несмотря на введение ламп с экономической металлической нитью, расходовало много энергии, особенно стартер), у конструкторов невольно возникло желание устранить сложное и тяжелое магнето. Упомянем, что, например, на гоночных машинах при установке магнето допускалось увеличение предельного веса машины на 7 килограммов!

Система зажигания была выполнена по старой схеме. Теперь она работала безотказно, тем более что в дополнение к аккумулятору была создана работоспособная динамо-машина. Она могла заряжать батарею не только при разных скоростях движения автомобиля, но и, сохраняя необходимое напряжение, питать током все приборы электрооборудования.

Как устроена система зажигания?

Ток низкого напряжения идет от аккумулятора в первичную обмотку индукционной катушки — бобины. Провода от бобины ведут ток к прерывателю. Само его название говорит о его назначении — прерывать ток низкого напряжения. В момент разрыва первичной цепи во вторичной обмотке бобины возникает, согласно законам индукции, ток высокого напряжения, который по проводу идет в распределитель зажигания. Задача распределителя — направлять ток к свече того или иного цилиндра как раз тогда, когда нужно воспламенить сжатую смесь.

Проблема пуска двигателя имела не меньшее значение, чем проблема зажигания. Даже безотказно действующий автомобиль не мог стать достоянием масс, пока его пуск был таким опасным и сложным делом, каким было пользование заводной рукояткой. Вращая рукоятку, нужно было преодолевать сжатие в двигателе. Обратные удары рукоятки были часты и приводили к переломам рук водителей. Вообще возня с заводкой при заглохшем двигателе была, да и осталась сейчас (если стартер окажется неисправным) одной из самых неприятных обязанностей водителя.

Конструкторы, прислушиваясь к голосу потребителей, принимали все меры к тому, чтобы заменить «шарманку» более удобным устройством для пуска. Пытались протянуть трос от заводной рукоятки к сиденью водителя, пускать двигатель с помощью искры, взрывавшей смесь в одном из цилиндров, наполняли цилиндр сжатым воздухом, пристраивали к коленчатому валу пружину. Все это были, однако, ненадежные устройства.

Надежным оказался стартер, или пускатель. Это электромотор с шестеренкой на валу, зацепленной с зубчатым венцом на маховике двигателя. Стоило нажатием кнопки дать ток в обмотку стартера, как он заставлял маховик вращаться и запускал двигатель. Такое простое устройство оказалось осуществимым только после создания мощного аккумулятора.

Аккумулятор и электрический стартер привели друг друга в современный автомобиль; за ними пришло и батарейное зажигание.

Очень часто бывает так, что конструктор либо не знает об уже имеющемся решении механизма или прибора, либо отвергает его по причине простоты, которая вызывает различные сомнения: будет ли этот прибор достаточно надежным, пригодным для различных условий работы, производительным и так далее? Уж слишком он прост! Именно так обстояло дело с карбюратором, предназначенным для составления горючей смеси паров бензина и воздуха.

Еще до появления первых автомобилей была известна схема элементарного карбюратора-пульверизатора. Достаточно опустить в сосуд с жидкостью узкую трубочку, а над ней под углом поставить другую, через которую продувать струю воздуха, как эта струя станет создавать над первой трубочкой тягу (разрежение) и высасывать жидкость в виде мелких капелек. Если жидкость — бензин, то его капельки, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь. Поставьте такой прибор на пути бензина из бака к цилиндрам двигателя, и разрежение в цилиндрах при ходе впуска будет создавать необходимую тягу. Приблизительно так устроен карбюратор у большей части автомобильных двигателей.

Однако конструкторы первых автомобилей отвергали эту схему, считая, что она слишком изящна, деликатна для грубых автомобильных двигателей того времени (Бенц уверял, что он не знал о ней). А от карбюратора, как впоследствии выяснилось, как раз и требуется конструктивное изящество, точность работы, разумеется, не в ущерб надежности конструкции.

Пионеры автомобиля изобретали различные замысловатые или мнимопростые схемы карбюраторов.

На первом автомобиле Бенца, например, как и на многих других в последующие годы, был установлен так называемый взбалтывающий карбюратор. В начальном виде он представлял собой закрытый бак (на некоторых машинах это был собственно бак для бензина) с двумя трубками — входной и выходной. Входная трубка была опущена почти до дна бака, а выходная, связанная с цилиндром двигателя, примыкала к крышке бака.

При ходе поршня вниз (и соответственном открывании впускного клапана) в выходной трубке, а значит — ив баке, создавалось разрежение; под действием атмосферного давления по входной трубке в бак проникал воздух; проходя через толщу бензина и взбалтывая его, пузырьки воздуха насыщались парами бензина, и в выходную трубку поступала эта смесь паров бензина и воздуха, горючая смесь. Взбалтыванию и перемешиванию бензина с воздухом способствовала и тряска автомобиля на неровной дороге.

Нетрудно заметить коренные недостатки взбалтывающего карбюратора: по мере понижения уровня в баке воздух проходил через все меньший слой бензина, меньше насыщался бензином, горючая смесь становилась все «беднее», мощность двигателя падала. Кроме того, с пузырьками воздуха поднимались сначала наиболее легкие частицы бензина, происходила как бы фильтрация топлива, и в баке оставалось топливо все худшего и худшего качества. Другими словами, взбалтывающий карбюратор работал хорошо только в начале поездки.

Для устранения этого недостатка взбалтывающий карбюратор снабдили заслонками для регулирования поступления воздуха и выхода горючей смеси. Водитель должен был постоянно управлять работой карбюратора с помощью двух рукояток, отвлекаясь от управления автомобилем. Вместе с тем такое усложнение лишь незначительно улучшало работу карбюратора.

Более существенным усовершенствованием было оборудование карбюратора поплавковым устройством и подогревом при одновременном выделении карбюратора в самостоятельный прибор, не связанный непосредственно с баком. Карбюратор ставили ниже бака. Бензин по трубке поступал к бачку карбюратора, но попадал в него только при опускании поплавка, когда за крепленная на поплавке игла выходила из трубки. Таким образом в бачке поддерживался постоянный уровень (эта часть взбалтывающего карбюратора сохранилась и в теперешних карбюраторах). Сквозь нижнюю часть бачка была пропущена труба выпуска из цилиндра отработавших газов, которые усиливали испарение бензина. Но один из недостатков взбалтывающего карбюратора — выделение наиболее легких частиц бензина — так и не устранялся.

Другим примером неудачного конструктивного решения может служить фитильный карбюратор, также применявшийся на автомобилях. Он состоял из резервуара для топлива и колпачка над резервуаром. Из резервуара в колпачок проходили фитили, образуя в нем перегородку. Одно из получившихся отделений колпачка было соединено с атмосферным воздухом, другое — с цилиндром двигателя. Воздух просасывался сквозь перегородку из фитилей и насыщался парами бензина. Главным недостатком фитильного карбюратора было большое сопротивление, которое оказывали потоку воздуха фитили. Были и другие недостатки: например, сильное разрежение в цилиндре приводило иногда к засасыванию в цилиндр не только горючей смеси, но и… фитилей, после чего работа двигателя, естественно, прекращалась.

В бачке этого карбюратора над поверхностью бензина находилась пластинка, а над пластинкой трубка, соединенная с атмосферой. Воздух по трубке попадал в тесное пространство между пластинкой и поверхностью бензина и, обходя края пластинки (чтобы попасть в выходную трубку), касался поверхности бензина и насыщался его парами. В поверхностном карбюраторе тоже был поплавок, но не для поддержания уровня, а для сигнализации водителю о понижении уровня. На поплавке был укреплен пруток, проходивший в трубке подачи воздуха. Опускаясь, поплавок тянул за собой пруток. Водитель должен был все время наблюдать за положением прутка и по мере его опускания тоже опускать трубку с пластинкой для приближения последней к поверхности бензина. Тряска нарушала работу карбюратора, превращая его во взбалтывающий.

Эти три наиболее распространенных в то время вида карбюраторов обладали еще и той отрицательной особенностью, что для питания все увеличивавшихся в размерах и по мощности двигателей требовалось увеличивать и размеры карбюраторов, чтобы обеспечить двигатель необходимым количеством смеси. Размеры карбюраторов доходили до смешного — они были больше размеров топливного бака!

Намучившись с этими и другими подобными несовершенными устройствами, автомобилисты и конструкторы автомобилей обратились к отвергнутому когда-то пульверизатору. Здесь их ждал успех. Даже первые, сравнительно примитивные, пульверизационные карбюраторы работали значительно лучше, чем взбалтывающие, фитильные, поверхностные. А дальнейшее усовершенствование пульверизационного карбюратора превратило его и вовсе в надежный, обеспечивающий двигатель горючей смесью прибор. Здесь уместно отметить, что в наши дни намечается отход от пульверизационного карбюратора к непосредственному впрыску топлива в цилиндры двигателя, то есть, по существу, к тому самому первоначальному насосному устройству, которое было известно еще до появления каких бы то ни было карбюраторов. Такой переход стал возможным благодаря достигнутой ныне точности изготовления впрыскивающих насосов.

Пульверизационный карбюратор состоит из двух камер — поплавковой и смесительной. Устройство первой нам уже известно. В смесительной же камере находится узкая трубочка — так называемый жиклер, в которую поступает бензин из поплавковой камеры. Уровень бензина в поплавковой камере и в жиклере — одинаковый, так как они сообщаются между собой. Жиклер помещен в трубе, по которой воздух засасывается в цилиндры двигателя. Поток воздуха создает разрежение над отверстием жиклера, бензин выходит из жиклера в виде распыленной струи. Ускорение потока воздуха около отверстия жиклера достигается установкой на этом участке камеры особой сужающейся трубки — диффузора. Имеются две заслонки: дроссельная — в диффузоре и воздушная — на входе воздуха в карбюратор.

Впоследствии, сохраняя описанный принцип устройства карбюратора, его дополнили вспомогательными жиклерами и ускорительным насосом, чтобы в зависимости от режима работы (пуск холодного двигателя, работа на холостом ходу, резкое повышение оборотов и т. д.) обеспечить поступление в цилиндры двигателя всегда соответствующего количества и требуемого качества горючей смеси.

За рулем

Перечисление приборов управления даже в современном автомобиле может испугать новичка. Ему назовут до десятка рычагов, педалей и кнопок. Однако обращение с ними предельно просто. Большинство их предназначено для трогания с места или для езды по плохой дороге, расположены они близко от поста водителя. В обычных условиях езды водитель пользуется самое большее половиной этих приборов. К тому же число их с каждым годом сокращается. Работа водителя на современном автомобиле легка и удобна.

Но лет пятьдесят назад дело обстояло иначе.

Чтобы тронуться с места, нужно было отвернуть гайку или краник и устранить сжатие в цилиндре (оно затрудняло заводку); включить зажигание, подачу горючего и воздуха; отрегулировать заслонку карбюратора; повернуть пусковую рукоятку; отпустить тормоз; нажать до половины педаль газа; включить передачу, толкнуть рычаг сцепления и, наконец, взяться за рулевое колесо.

К этому следует добавить, что на самых ранних автомобилях вместо заводной рукоятки крутили маховик, а вместо рулевого колеса — маленькую рукоятку, «кофейную мельницу». Руль был таким тугим, что нередко приходилось поворачивать его с помощью пассажиров. Рычаг передач был либо огромной длины и мешал входу в кузов, заставляя водителя во время езды выполнять сложные гимнастические упражнения, либо, если рычаг делали коротким, включать передачу при трогании с места было не под силу одному человеку.

Не мудрено, что двигатель старались не глушить даже на длительных остановках, чтобы избежать хлопот по его запуску. Для некоторых машин холостая работа двигателя на стоянке была, впрочем, весьма нежелательна: это были машины с горизонтально расположенным продольным цилиндром. При малых оборотах двигателя стоявший автомобиль покачивался на рессорах — взад-вперед. Пассажиры болтались, как в шлюпке на коротких волнах.

Автомобиль плохо слушался руля, и далеко не всегда трогание с места проходило благополучно.

В пути водитель не справлялся со множеством приборов управления. Его помощник должен был обслуживать капельницы смазки, подкачивать воздух в бензиновый бак. Проколы шин, поломки рессор, разрывы цепей, засорение системы питания двигателя, перебои в зажигании то и дело останавливали автомобиль. Если по дороге встречались пески, грязь или подъем, автомобиль бастовал. Хорошо, если водитель не забывал брать с собой, как советовали в тогдашних руководствах по езде, шины, резиновый клей, наждачную бумагу, заплаты и манжеты для камер, крепкие ремни, три-четыре пучка шпагата, проволоку, веревку, лопату, брезент, рогожу, доски, большой набор слесарного инструмента, запасной аккумулятор, ведро.

С таким инвентарем можно было кое-как починить автомобиль в пути.

Тормоза экипажей и тормоза первых автомобилей действовали, как мы уже знаем, по принципу «башмака». Крохотные, обитые кожей башмаки, или колодки, первых автомобильных тормозов нажимали на шину, когда водитель толкал рычаг от себя. С ростом скорости такого «механизма» оказалось недостаточно, и автомобиль снабдили вторым тормозом — ножным. Педаль, похожая на рояльную, воздействовала на тягу, которая стягивала стальную ленту (с закрепленными на ней деревянными накладками) вокруг барабана, установленного на выходном валу коробки передач или на звездочках приводных цепей. Однако это устройство имело серьезные недостатки:

• Во-первых, стягивание ленты воздействовало на барабан только при ходе вперед, торможение на заднем ходу было невозможно.
• Во-вторых, педали «рояльного» типа не обеспечивали необходимой силы нажима, так как водитель действовал только ступней, а не всей ногой.
• В-третьих, если барабан был помещен на валу, затормаживание правого и левого колес происходило неравномерно, так как наличие дифференциала позволяло одному из колес проскальзывать; автомобиль при этом попадал «в занос» и становился поперек дороги.

В конце концов было найдено правильное решение конструкции тормоза. «Рояльную» педаль заменили наклонной, которую водитель мог толкать силой всей ноги. Тормозные барабаны установили с внутренней стороны колес, а башмаки уступили место колодкам, расположенным внутри барабанов. Вместо изнашивающейся кожи применили накладки на фибры, а затем из специального асбестового материала, наклепываемого на колодки. От открытых, загрязнявшихся и останавливавших автомобиль только при ходе вперед ленточных тормозов отказались.

Действие рычага ручного тормоза сделали обратным: водитель не толкал, а тянул рычаг на себя. Если раньше основным тормозом считался ручной, поскольку «рояльная» педаль не обеспечивала требуемого усилия, то в дальнейшем ручной тормоз (с собачкой для его закрепления на время стоянки) стал вспомогательным или стояночным, а основным стал ножной. Рычаг и педаль поменялись ролями.

Сформировалась та схема тормозов, какую и сейчас еще можно встретить на автомобилях. Педаль и рычаг через посредство тяг или тросов поворачивают кулачок, установленный на щите тормозного барабана. Кулачок раздвигает концы колодок и прижимает их к вращающейся вместе с колесом цилиндрической части барабана. Когда педаль или рычаг отпущены, пружина оттягивает колодки от поверхности барабана. Нажимать на педаль можно с небольшой силой, так как система рычагов и тяг умножает усилие водителя, а поверхность тормозных накладок велика, и даже при незначительном нажиме колодки на барабан между ними возникает достаточное для торможения трение.

С утяжелением автомобиля, с ростом его скорости, а также в связи с требованием большей плавности торможения тормоза необходимо было сделать более мощными. Дальнейшее увеличение размеров их на трансмиссии и на задних колесах было неосуществимо. Тогда появились тормоза на передних колесах.

Эффективности их действия способствовало перераспределение нагрузки, то есть увеличение нагрузки на переднюю ось.

Ранние тормоза не удерживали машину на уклоне, поэтому на ней предусматривался «горный упор», а попросту — стержень, подвешенный к раме. Если нужно было остановить автомобиль на уклоне, стержень опускали, и он, упираясь своим кондом в неровности дороги, не давал машине скатываться. По сравнению со всеми этими трудностями управление современным автомобилем показалось бы первым автомобилистам детской забавой. Поэтому даже сравнительно небольшие усовершенствования, введенные в первом десятилетии XX века, представлялись достаточными, чтобы считать автомобиль приемлемым для широкого распространения. Но на этом, как мы увидим дальше, не остановились.

Большие и весьма существенные изменения произошли в начале нашего века в устройстве силовой передачи автомобиля.

Вспомните силовую передачу первого автомобиля Бенца! Она состояла из ремня на шкивах, вала с дифференциалом и приводных цепей от этого вала к звездочкам на колесах. В дальнейшем заменили цепью и ремень, ввели промежуточные валы с шестернями. Соединяя ту или иную пару шестерен, можно было получать различные передаточные числа и умножать этим передаваемое от двигателя к колесам усилие. Таким образом, в силовой передаче появились и закрепились ее основные элементы: механизм сцепления (в те времена ремень с рабочим и холостым шкивами), механизм перемены передач, дифференциал и привод к колесам (тогда — цепной). Но эти элементы, за исключением дифференциала, были только намечены эскизно, кое-как пристроены на раме автомобиля, открыты действию пыли, грязи, летящих из-под колес камней, не были обеспечены необходимой смазкой. Постепенно каждый из них приобрел более законченный вид, а потом продолжал видоизменяться, пока не установилось продержавшееся несколько десятков лет в принципе неизменным устройство силовой передачи.

Переселение двигателя в переднюю часть автомобиля

Непосредственно около двигателя разместился механизм сцепления; причем хлопающий, соскальзывающий со шкивов, вытягивающийся и недолговечный ремень заменили конусом. В маховике двигателя предусматривали коническую поверхность, а на первичный вал механизма перемены передач надевали скользящий по валу диск, также с конической поверхностью, покрытой кожей. Диск прижимался к маховику пружиной и соединял напрямую вал двигателя с первичным валом механизма перемены передач. Чтобы выключить сцепление, нужно было нажать на педаль (или, в ряде конструкций, передвинуть особый рычаг) и, преодолевая сопротивление пружины, оттянуть диск с конусом от маховика. Такое устройство было значительно более надежным и компактным, чем ременный привод.

Однако конусное сцепление было работоспособным при условии, что размеры конуса были достаточно велики, угол наклона выбран правильно, а кожаные накладки, обеспечивавшие трение, то есть собственно сцепление, в отличном состоянии. Но в самых этих условиях и было скрыто несовершенство конусного сцепления. Большой конус — значит тяжелый механизм и мощная пружина нажима на него. Тяжелый конус доводил ногу водителя до полного онемения. Если приходилось разбирать сцепление для обновления кожаных накладок, нелегко было удержать пружину на месте, и она нередко выскакивала, калеча водителя и даже пробивая крышу гаража. Попытки уменьшить конус приводили к более быстрому износу накладок. Чтобы избежать этого, водитель должен был ежедневно смазывать кожаные накладки жиром. Процедура эта отнимала время у трех человек. Один садился за руль, другой брался за заводную ручку, а третий, сняв доску пола и вооружившись перочинным ножом, протискивался к сцеплению. Дальше следовали многократные повороты вала при одновременных нажимах на педаль, во время которых жир наносили ножом на накладки.

Дисковое сцепление, пришедшее на смену конусному, не сразу приняло простую современную форму. Первые дисковые сцепления насчитывали до 24 дисков и были чрезвычайно сложны. Сцепление смазывалось из общей ванны с двигателем. В холодную погоду масло становилось слишком густым и склеивало диски. Только после основательного прогрева сцепление начинало подчиняться воле водителя. Постепенно число дисков уменьшилось, их лишили смазки и снабдили накладками из специального материала — феродо. С водителя была снята еще одна забота — забота о сцеплении.

У большинства автомобилей действие дискового сцепления напоминает то, что происходит при смене граммофонной пластинки. Вращающийся диск граммофона — это маховик, или ведущий диск сцепления, пластинка — это ведомый диск. Пока пластинку держат на расстоянии от диска граммофона, она не вращается. Стоит опустить ее на диск, и трение увлечет ее, завертит со скоростью диска. Так и в сцеплении. Нажимая на педаль, водитель отводит ведомый диск, отпуская педаль — заставляет пружину прижимать его к ведущему. Лошадиные силы «перебегают» с ведущего диска на ведомый, вращают его и устремляются по первичному валу в механизм перемены передач.

У многих читателей, наверное, уже возник вопрос: почему мы говорим «механизм перемены передач», а не «коробка передач»? Да потому, что «коробкой» этот механизм стал только тогда, когда валы с шестернями, так же как и другие механизмы автомобиля, поместили в картер, заполненный маслом. Пыль уже не попадает на зубья шестерен, на валы и подшипники, не изнашивает их. Забота о смазке коробки передач свелась к доливке и смене масла через определенное время или через определенное число пройденных автомобилем километров.

Для изменения передаваемого усилия сначала применяли два вала с набором шестерен. Позднее ввели трехвальную коробку передач с прямой передачей, а кулисный рычаг переключения заменили качающимся. На нынешних автомобилях он перенесен на рулевую колонку.

В первых коробках передач было два вала — ведущий и ведомый; они были расположены параллельно, но не поперек автомобиля, как в ранних механизмах перемены передач, а вдоль. На ведомом валу шестерни были закреплены, а на ведущем посажены на продольные пазы — шлицы — так, чтобы они могли перемещаться по валу. Первые две скользящие шестерни были спарены и снабжены шейкой с канавкой; шейку охватывала вилка, соединенная с валиком переключения. Передвигая рычаг перемены передач по прорезям кулисы, водитель нижним концом рычага перемещал валик, а с ним вилку и шестерню, вводя то одну из них в зацепление с шестерней ведомого вала, то другую. Так достигалось то или иное передаточное число в коробке передач — в зависимости от числа зубьев на ведущей и ведомой шестернях одной из пар. В коробках передач начала XX века было чаще всего четыре передачи: три для движения вперед и одна для заднего хода. Шестерни пары заднего хода на ведущем и ведомом валах непосредственно не входили в зацепление, а соединялись через посредство промежуточной, называемой «паразитной шестерни», сидящей па особом валике. Свое не слишком благозвучное название эта шестерня получила вследствие того, что, будучи постоянно зацеплена с одной из шестерен, она почти всегда вращается вхолостую и только при езде задним ходом выполняет работу.

Что же касается остальных пар шестерен, то число их зубьев подбирали таким образом, чтобы на первой передаче, служащей для трогания с места, движения по плохим дорогам и на крутые подъемы, ведомый вал вращался примерно вчетверо медленнее ведущего (и передавал вчетверо большее усилие), на второй передаче — примерно вдвое медленнее, на третьей — примерно с равным числом оборотов. При этом получалось, что на любой ступени в передаче усилия обязательно участвуют две. шестерни. Работая, они потребляют часть мощности двигателя и создают шум.

Учитывая, что на последней передаче, которая наиболее употребительна, передаточное число равно единице, конструкторы решили изменить устройство коробки передач таким образом, чтобы в этих условиях ведущий и ведомый валы можно было соединять в одно целое — напрямую. Для этого их установили друг за другом, а параллельно им поместили промежуточный вал. Усилие от двигателя на низших передачах передается постоянно зацепленной парой шестерен с ведущего вала на промежуточный, с промежуточного — через одну из соответствующих пар шестерен — на ведомый. На высшей же передаче ближайшую к ведущему валу шестерню на ведомом подвигают вперед, вводя в зацепление с шестерней ведущего вала. Зацепление осуществляется с помощью выступов (кулачков) на торцовых поверхностях обеих шестерен. Получается как бы непрерывный вал, проходящий напрямую сквозь коробку передач. Высшая передача получила название прямой. На прямой передаче промежуточный вал вращается вхолостую и ни одна пара не работает.

Водитель выключает сцепление и переводит рычаг влево и назад (речь идет о коробке передач старой конструкции, когда рычаг еще не был расположен под рулевым колесом; такая конструкция сохранилась на грузовых автомобилях). Нижний конец рычага отклоняется вправо, входит в паз валика переключения и передвигает его, а с ним вилку и шестерню первой передачи (на ведомом валу) вперед, вводя ее в зацепление с самой малой шестерней промежуточного вала. Затем водитель включает сцепление. Усилие передается с ведущего вала на промежуточный, а с него через пару шестерен на ведомый. Допустим, что шестерня промежуточного вала имеет вчетверо меньше зубьев, чем шестерня ведомого. Следовательно, число оборотов ведомого вала вчетверо меньше, чем у промежуточного и ведущего, а передаваемое усилие вчетверо больше.

После небольшого разгона водитель снова выключает сцепление и переводит рычаг вправо и вперед. Шестерни первой передачи разъединяются. Нижний конец рычага входит в паз другого валика переключения и знакомым уже нам образом соединяет шестерни второй передачи. Здесь ведущая шестерня уже не вчетверо, а вдвое меньше ведомой. Ведомый вал вращается вдвое медленнее ведущего, но вдвое быстрее, чем на первой передаче, и передает вдвое меньшее усилие (но все же вдвое большее, чем на ведущем валу).

Наконец еще небольшой разгон, и можно включить прямую передачу. После очередного выключения сцепления водитель переводит рукоятку рычага назад, нижний конец рычага перемещает шестерню второй передачи вперед, разъединяя ее с шестерней промежуточного вала и соединяя (через выступы) с шестерней ведущего.

Если нужно ехать задним ходом, ведомая шестерня первой передачи передвигается в задний конец коробки (рукоятка рычага — влево и вперед). Здесь расположена на отдельном валике «паразитная шестерня» и постоянно зацепленная с ней шестерня промежуточного вала.

При распространенном в то время правом расположении руля рычаг передач попросту не умещался в сравнительно узком кузове. А ставить его посредине не хотели, так как считалось, что удобнее переключать его правой рукой. Отчасти поэтому место водителя оставляли открытым сбоку даже при установке на автомобиль кузова типа «лимузин». Ход рычага по прорезям кулисы переключения был огромен, и водителю приходилось перегибаться через борт и наклоняться далеко вперед, чтобы перевести рычаг. Позднее руль перекочевал на левую сторону машины, кузов расширился, и рычаг пришлось убрать внутрь кузова, а кулису с длинными прорезями заменить шаровым шарниром. Качая верхний конец рычага, водитель перемещал нижний конец в противоположном направлении. Нижний конец входил в пазы валиков, на которых крепились вилки, охватывавшие шейки шестерен и переводившие их в нужное положение. Это устройство существует и сейчас, в частности, на грузовых автомобилях.

Так сформировалась «дорога усилий» от двигателя к колесам. Поток усилий иногда прерывается механизмом сцепления, ускоряется или замедляется, усиливается или ослабляется коробкой передач. Карданный вал перебрасывает усилие от коробки передач к заднему мосту. Главная передача как бы раздваивает поток усилий, направляя его к правому и левому колесам.

Механизм дифференциала «следит» за тем, чтобы на поворотах усилие передавалось к каждому колесу соответственно числу его оборотов.

«Движение» на дороге усилий регулируется водителем автомобиля. Нажимая левой ногой на педаль, он выключает сцепление и разрывает путь потока усилий. Правой ногой он управляет педалью подачи топлива, то есть оборотами вала двигателя, или, «сбросив газ», переставляет ногу на педаль тормоза.

А рукой при помощи рычага переводит поток усилий на ту или иную пару шестерен в коробке передач.

…Мы рассказали здесь только о самых главных конструктивных изменениях, которые произошли в конце XIX и в начале XX веков и привели к созданию работоспособного автомобиля о шинах, о системах зажигания, пуске двигателя, карбюрации, об органах управления и силовой передаче…

http://ustroistvo-avtomobilya.ru/istoriya/bolshaya-istoriya-avtomobilya-rozhdenie-i-razvitie-avtomobilya/