Файл: Р.Р. Масленников Лекции по истории автомобильной науки и техники.pdf

плакать. Натуральный каучук – млечный сок (латекс) каучуконосных деревьев (слезы дерева).

Вэти годы начали использовать синтетический каучук в рецептах резин шинной промышленности. В тридцатых годах проводились работы над осмысливанием той роли, которую играет пневматическая шина

вобеспечении управляемости и устойчивости автомобиля, кроме того, велись поиски оптимальных формы и рисунка той части шины, которая входит в контакт с дорогой.

Всередине 50-х годов фирмой «Мишлен» была предложена новая конструкция шины. Особенностью новой шины был жесткий пояс, состоящий из слоев металлокорда в беговой дорожке, а вискозные нити корда располагались радиально от борта до борта. Такие шины получили название радиальных . Ходимость шин выросла почти вдвое по сравнению со стандартными т.е. с шинами с диагональным расположением нитей корда, повысились сцепные свойства шины как на сухом, так и на мокром полотне дороги, а также увеличилась износоустойчивость.

В60-е годы начал меняться профиль шины, который характеризуется отношением высоты к ширине. Первые шины в разрезе представляли собой почти правильный круг, и это отношение равнялось 1. Постепенно это отношение уменьшилось до 07., а к 1980 году даже до 0.6 (рис.2.11).

Переход к низкопрофильным шинам позволил увеличить площадь контакта шины с дорогой, увеличить боковую устойчивость, тяговосцепные свойства.

Усовершенствования последних лет позволили уменьшить массу шины на 30%, повысить грузоподъемность на 20 %, увеличить срок службы на 40 %, уменьшить сопротивление качению на 15 %, уменьшить дисбаланс и биение на 15%.

В80-е годы фирма «Континенталь» предложила совершенно иную конструкцию колеса с Т- образным ободом 1 (рис.2.12). Это позволяет автомобилю двигаться даже при спущенных шинах 2.

Наиболее перспективными сегодня считаются низкопрофильные радиальные, бескамерные, однослойные шины из металлокорда, предназначенные для монтажа на полуглубокие ободья с низкими закраинами.

Внастоящее время ведутся работы над бескордными шинами. Опытные экземпляры их изготавливают из однородной резиноволокнистой массы методом литья под давлением. Это позволяет зна-

18

чительно упростить технологию производства шин, а следовательно, снизить их цену. Эксперименты с этими шинами дают обнадеживающие результаты.

1 2

ЛЕКЦИЯ ТРЕТЬЯ

Механические транспортные средства, приводимые в движение мускульной силой человека.

Одной из движущих сил общества на пути прогресса были, казалось бы, несбыточные мечты. Они так долго мучили человечество, что постепенно превратились в сказки. Самыми распространенными на тему транспорта были сказки о коврахсамолетах, сапогах-скороходах и др.

На преодолении расстояний между городами, государствами уходили недели, месяцы и годы. Отсутствие энергетических установок сказалось не только на транспорте, но и во множестве других видов деятельности, в частности, на строительных работах.

Кое в чем человек сумел преуспеть, он научился, например, пользоваться силой ветра и воды. Наиболее удачное сочетание ветра и воды этопарусное судоходство. Менее совершенными, на наш современный взгляд, были ветряные и водяные мельницы и на их основе силовые установки. Из последних наиболее удачным было сочетание водяного колеса, валов и карданных шарниров: этому изобретению обязано развитие мануфактурного производства. На рисунке 3.1 схематически изо-

19

бражено кузнечное производство. Водяное колесо приводит в действие меха для раздувания горна и молот.

Собственных физических сил и силы мускулов прирученных человеком животных во многих случаях было недостаточно. Так продолжалось несколько тысячелетий, пока в середине XVIII века человек не начал создавать машины, способные использовать другие источники энергии. Возможность увеличивать силу известно давно, со времен Архимеда, который, как известно, искал опору, чтобы перевернуть земной шар. Речь идет о «рычаге Архимеда».

Наиболее совершенное воплощение идея рычага и экипажа, приводимых в движение мускульной силой человека, нашла в велосипеде как средстве индивидуального транспорта, в котором значительно снижены потери на трение.

Простота и легкость конструкции – вот основные, качества, которые при всей ограниченности физических возможностей человека сделали велосипед жизнеспособным, а к настоящему времени - достаточно совершенным. Здесь велосипед рассматривается лишь как предшественник мотоцикла, а в некоторой степени и автомобиля.

Велосипед, как «самобеглая коляска» (рис.3.2), использовался еще в древнем Риме для передвижения войск при совершении маневров. Быстрый маневр всегда позволял победить не численностью, а умением. Ученые и изобретатели многих стран внесли достойный вклад в разви-

4

3

2

1

тие конструкции велосипеда. К началу 70-х годов XIX века прообраз

20

современного велосипеда был создан англичанином Дж.Старлеем. Велосипед имел 2 колеса одинакового диаметра в 28 дюймов (этот размер впоследствии стал стандартным), стальную трубчатую раму, цепную роликовую передачу; в 1882 году на нем появились шариковые подшипники, в 1888 г. пневматические шины.

В результате усовершенствований заметно снижены потери энергии на трение и качение и при езде на велосипеде затраты энергии были в 4 раза меньше, чем при ходьбе с той же скоростью, а при одинаковой затрате энергии скорость передвижения была примерно в 4 раза выше. В конце 80-х – начале 90-х годов XIX в Западной Европе, Северной Америке наблюдался настоящий велосипедный бум, и все же центром производства была Англия. Различные фирмы начали выпускать не только 2-х колесные, но и 3-х колесные велосипеды для взрослых – трициклы, и 4-х колесные - квадрициклы ( предки появившихся в наши дни «веломобилей»).

На некоторых таких велосипедах, а также на спортивных 2-х колесных, 2-х местных (тандемах) стали монтировать дифференциал, изобретенный в 1887 году Джемсом Старлеем и почти одновременно французом Анри Пекером.

Дифференциал – это шестеренчатый механизм передачи усилия двум колесам одной оси, вращающимся при повороте автомобиля с разными скоростями. Таким образом дифференциал – это делитель потока мощности. А на тандемах дифференциал работает как сумматор потока мощности. Усилие двух человек он складывает и передает на одно колесо. И этот механизм нашел применение в автомобиле.

Помимо этого первые автомобили получили от велосипеда раму из тонкостенных стальных труб, цепную передачу на ведущие колеса, подшипники, пневматические шины и сами колеса.

Русский изобретатель, крестьянин Яранского уезда Казанской губерни Леонтий Лукьянович Шамшуренков (1687-1758) предлжил сенату идею механического самоката. Идея сенату понравилась : это могло развлечь русскую императрицу Анну Иоанновну, большую любительницу разных курьезов. Шамшуренкову были даны в распоряжение искусные кузнецы, столяры, токари, художники. Недостатком этого изобретения, как и многих других, является то, что сразу создается «царский вариант» без экспериментальных работ и опытных образцов. Но, к счастью, у наших изобретателей большинство их проектов осуществлялось.

21

Самокат представлял раму с четырьмя ходовыми колесами, с открытым кузовом, где имелись два удобных сиденья для пассажиров, так называемых «праздных людей». Кузов подвешивали к раме на нескольких ремнях, заменяющих рессорную подвеску. На задней оси были насажены зубчатые колеса двойного приводного механизма, который помещался на небольшой площадке позади пассажирских сидений. На этой же площадке располагались двое слуг, приводивших в движение механизмы. Для защиты слуг на случай непогоды был изготовлен легкий ящик. Обращаясь к сенату, Шамшуренков писал: что «Такую коляску он Леонтий, сделать может подлинно изобретенными им машинами на 4 колеса, с инструментом так, что она будет бегать без лошади, только правима будет через инструменты двумя человеками, стоящими на той же коляске, кроме сидящих в ней праздных людей, а бегать будет хоть через какое дальнее расстояние и не только по ровному местоположению, но и к горе, буде где не весьма крутое место».

Заканчивая работы, металлические и деревянные детали окрашивали, обивали коляску холстом, и ярко, затейливо расписывали красками.

Несколько месяцев находилась коляска на сенатском дворе, развозя «праздных» людей; затем попала в частные руки и след ее затерялся.

Построенная Леонтием Шамшуренковым в 1751-1752 г.г., а шел ему тогда седьмой десяток лет, «самобеглая коляска» стала первым шагом в развитии механического транспорта. Интенсивные поиски новых видов транспорта велись и в более развитых странах Запада. Этот талантливый человек вошел в историю еще и тем, что в 1836 году попал ко двору, выиграв конкурс на подъем «Царь-колокола». Этот памятник литейного искусства XVII века массой 200 т, высотой 6.14 м, диаметром 6.6 м отлит в 1733-1735 русскими мастерами отцом и сыном И.Ф. и М.И. Моториными. В 1737 году во время пожара «Царь колокол» нагрелся от горящих балок подъемника, а при тушении его водой он лопнул и от него откололся кусок в 11, 5 т.

Необычайно оригинальны конструкции самобеглых колясок, построенны в период с 1784 по 1791 г.г. другим русским механиком, изобретателем самоучкой Иваном Петровичем Кулибиным ( 17351818).

Однажды он преподнес Екатерине II диковинные часы размером с утиное яйцо. Каждый час в них открывалась дверца, и крошечные человечки из золота и серебра под музыку разыгрывали целое представление. Довольная императрица пригласила изобретателя на службу в Петербург, сделав его заведующим механической мастерской при Академии наук и членом экономического общества. Он

22

изготавливал и ремонтировал часы, компасы и другие приборы для кораблей, выполнял заказы ученыхакадемиков, а будучи талантливее многих , не всегда и не у всех имел поддержку. Многие откровенно презирали самоучку и мешали ему работать.

Он сделал модель и предложил проект безопорного моста через реку Нева длиною почти 300 м. Модель моста в 1/10 натуральной величины выдержала все испытания. Однако мост делать не стали, -основной аргумент – «Ведь даже у англичан такого нет».

Для наблюдения за луной Кулибин спроектировал и построил телескоп. Параллельно он изобрел способ полировки линз, рефлектор для фонарей. Это изобретение легло в основу конструкции прожектора. Кулибин вряд ли видел ко-

ляску Шамшуренкова, но, обладая огромным опытом, самостоятельно спроектировал схему ее привода, а конструктивные проработки отдельных ее деталей и узлов были столь совершенны, что вызывали чувство радости, удивления и зависти у современников.

Изобретатель добился равномерного движения «самокатки», впервые применив маховое колесо. Расположив его горизонтально, заставил его работать еще и как гироскоп, предотвратив опрокидывание трехколесной в общем-то неустойчивой «самокатки» (рис.3.3). Он установил на нее своеобразную 2-х ступенчатую коробку скоростей, снабдил ее тормозной системой, механизмом свободного хода и подшипниками качения.

Рис.3.3 «Самокатка» И.П. Кулибина 1791г.

23

Механизмы «самокатки» Кулибина были настолько остроумны и выполнены с таким изяществом и тщательностью, что позволяли довольно быстро ехать в гору и, наоборот, медленно с горы.

Автомобиль в наследство от многоколесных самокаток получил: маховик, шестеренчатую коробку передач, механизм свободного хода и тормоза.

Хочется обратить внимание, что Кулибиным впервые в мире разработана и практически применена шестеренчатая коробка передач. На многих автомобилях конца XIX века коробки передач были ременные.

Несмотря на гениальность предложенных конструкций, их создание опиралось на энтузиазм лишь отдельных изобретателей.

Многоместные и многоколесные самокатки с приводом от мускульной силы человека развития не получили они оказались тяжелы и маломощны.

ЛЕКЦИЯ ЧЕТВЕРТАЯ

Механические транспортные средства, приводимые в движение силой пара.

Первыми настоящими «самодвижущимися» средствами транспорта стали экипажи, приводимые в движение силой пара.

В конце XVI и начале XVII века ученые уже доказали, что воздух имеет вес, существует атмосферное давление; появилось понятие вакуума.

Джовани Делла Порта 1 в 1601 г. предложил получать вакуум посредством конденсации водяного пара в замкнутом сосуде. Практическое применение этой идеи сумел найти англичанин Томас Севери2 в 1698 г. в машине, предназначенной для откачки воды из шахт . Машина Севери (рис.4.1) помещалась в шахте. Она имела резервуар 1 с тремя трубами. Труба 2 раздваивалась , и один из ее концов 3 был спущен ниже уровня воды в шахте. Другой конец этой трубы 4 выходил на поверхность. Обе трубы были снабжены клапанами. Работала машина в два такта. Во время первого такта через трубу 5 в резервуар 1 поступал пар. Клапан трубы 3 закрывался, и открывался клапан трубы 4. Вода из резервуара 1 под действием давления пара поднималась на поверхность, а резервуар заполнялся паром. Во время второго такта доступ пара перекрывали краном 6, и по трубе 7 в резервуар пускали не-

24