Вспоминаем первые автомобили: прелюдия для телеги с мотором

С нелегким паром

Предполагал ли Карл Бенц, механик, известный лишь в очень узких кругах, какие последствия будет иметь получение им в январе 1886 года патента на экипаж с бензиновым мотором? Чиновник, который выдавал этот патент, уж точно не предполагал. А сам папаша Бенц, которого в его родном Мангейме некоторые считали чуть ли не городским сума­сшедшим? Вот он-то знал, что творит. В его по-немецки рациональном уме зрели не только технические, но и коммерческие планы. Оставалась всего пара лет…

Но мир пока не особенно ждал изобретений Бенца. Жизнь была вполне налаженной и по-своему гармоничной. Поезда и пароходы – для дальних странствий, лошади и велосипеды – для относительно близких. Индустрия этих транспортных средств работала исправно, их позиции были прочны и почти неуязвимы. По крайней мере, неуклюжей, вонючей и трескучей тележке, напоминающей цирковой велосипед, поколебать их не по силам.

Повозка Бенца в чем-то сродни механическому пианино – забавная вещь, но в хозяйстве малопригодна, да и настоящего пианиста не переиграет. К тому же самодвижущиеся безрельсовые экипажи не были откровением, мир их давно знал и особого восторга не испытывал. Еще за сто с лишним лет до Бенца по Парижу поездило устрашающее творение отставного капитана Кюньо.

Распугивая ошеломленных горожан, Кюньо и два его помощника с трудом управлялись с огромной трехосной паровой телегой, один только котел которой вместе с водой весил около тонны! Говорили, что паровая телега Кюньо способна была перевозить до трех тонн груза. Подозреваю, что это сильное преувеличение. Похоже, она саму себя-то везла с трудом, развивая скорость неторопливого пешехода (2–4 км/ч). И уж в любом случае ее КПД был ниже, чем у конной телеги. Ну или нескольких телег, даже с учетом затрат на овес, конюшню и упряжь. Тем более что лошадь еще и вырабатывает полезное в сельском хозяйстве вещество.

Интересно, что огромное неподатливое переднее колесо на телеге Кюньо поворачивалось с помощью массивной шестеренки и цепи. Прогресс? Лишь с позиций телеги. На мануфактурах – маяках бурно развива­ющегося капитализма – применяли уже и цепи, и шестерни. Кстати, и «открытый» автомобилистами почти через 150 лет после Кюньо карданный вал изобрели еще в ХVII веке. Да и что толку в шестеренках, если, пока сухопутный пароход готовили к пуску, разжигая горелку и разводя пары, неленивый возница успевал перевезти на телеге что-нибудь полезное из Парижа, скажем, в Руасси? Символично выглядит финал телеги Кюньо, в котором ее котел взорвался, напугав, как писали наиболее поэтичные рассказчики, «весь Париж». Теперь, правда, французы говорят, что это легенда. Но если и легенда, то не лишенная исторической логики.

И все-таки паромобили прижились. Британцы (в первую очередь Джеймс Уатт) и французы довели-таки их до относительного ума. При тех же размерах и массе, что у телеги Кюньо, мощность и скорость выросли раз в десять. Высокие сухопутные пароходы перевозили уже до 40 пассажиров и некоторое время конкурировали не только с традиционными видами транспорта, но уже и с автомобилями. Даже до середины ХХ столетия в разных странах рождались безрельсовые паровозы – легковые и грузовые машины. Но уход титанов пара был предрешен: причинами тому cтали низкий КПД, долгий и небезопасный пуск, огромная масса. И хотя такие машины меньше и мощнее, а запустить их можно было уже не за час, а «лишь» за 20–30 минут, да и ездили они резвее и дальше – легковому автомобилю паровая тяга уж точно претила. Впрочем, особой потребности в индивидуальном механическом транспортном средстве пока и вовсе не было.

Принято говорить, что нынче настало время маркетологов, которые навязывают нам те или иные предметы и устройства. Но ведь так было всегда, просто в последнее время это явление приобрело гипертрофированные формы. Рождение автомобиля – яркий тому пример. Не было на него спроса, пока его не создали! Другое дело, что рождение автомобиля было предопределено эпохой. Он ведь мог появиться только при относительно развитом капитализме – вместе со значительным слоем платежеспособных покупателей, которые, отказываясь от вековой оседлости, приобретали мобильность и тягу к путешествиям. Правда, не всегда с познавательными целями, иногда и в поисках лучшей доли.

Но и через 100 лет после дебюта телеги Кюньо инженеров и тех, кто им платил, больше заботили промышленные двигатели для разрастающихся фабрик и заводов. В 1860 году такой агрегат, работающий на светильном газе – смеси метана, окиси углерода, водорода и других горючих газов, полученной при сухой перегонке каменного угля, – создал француз Жан-Этьен Ленуар. Немец Николаус Отто усовершенствовал конструкцию мотора и довел его до промышленного применения. Огромные двигатели массой по 600–700 кг и развивающие 100–150 об/мин производила немецкая компания Dеutz (известные в советские времена самосвалы Magirus-Dеutz – оттуда). Оставалась «малость»: приспособить мотор к компактной повозке.

Показательно, что впервые изобретатели, увлеченные желанием заставить-таки тележки ехать, «забыли» многие инженерные достижения прошлого, например упомянутый выше карданный вал или придуманную уже рулевую трапецию, – героям и мученикам автомобилизации пока было не до этого. Технические достижения прошлого автомобилестроению предстоит вспоминать еще не один десяток лет.

Бензин, Бенц и горелка

На первенство в создании автомобиля с двигателем внутреннего сгорания претендует множество изобретателей. Свой «отец-основатель» числится практически в каждой европейской (и не только) стране. Просто Карл Бенц, вероятно, был упорнее и практичнее других. Возможно, ему еще и повезло. Например, с женой. Берта Рингер, вопреки приличиям, стребовала с родителей приданое еще до свадьбы. А всё для того, чтобы бросивший службу Карл (начинал-то с почтенного занятия – ремонта башенных часов) мог строить свой непонятно кому нужный двигатель. И вот свершилось: Бенц запатентовал-таки трехколесную тележку с передним колесом от велосипеда и задними – от пролётки.

Гордый конструктор управлял фырка­ющим неуклюжим чудом, а сопровождавший его сын (дети обычно растут быстрее, нежели совершенствуются двигатели) доливал бензин. Испарительный карбюратор вмещал примерно полтора литра топлива, а бензобака в современном понимании у Бенца (уже не только человека, но и автомобиля) не было. Пыхал одноцилиндровый мотор, крутился огромный горизонтальный маховик диаметром 700 мм, который весил около 30 кг.

Крутанув маховик, заводили машину. И она ехала! Разгонялась до 15 км/ч – такую скорость несколько десятилетий назад развивали огромные паровики. Но пускать двигатель и управлять повозкой стало намного проще. Да и весил Benz всего-то 690 кг – примерно как один стационарный газовый двигатель Отто.

Повозка Бенца уже была похожа на автомобиль в современном понимании. Четырехтактный двигатель, водяное охлаждение (испарительный бак, установленный на единственном цилиндре), ремённая передача к дифференциалу, а дальше – две цепи к задним колесам. Мотор с электрическим зажиганием от гальванического элемента (такое применяли и на стационарных газовых двигателях) развивал, по подсчетам Бенца, 0,75 л.с. при 250–300 об/мин. При последующих замерах, проведенных дотошными потомками через несколько десятилетий, отдача оказалась даже выше: 0,9 л.с. при 400 об/мин!

Над Бенцем, покупающим в аптеке бутылочки с бензином (именно в этих заведениях и в такой таре его продавали в конце позапрошлого столетия), продолжали посмеиваться, но до первой победы оставалось относительно недолго. Идея созрела!

Всего в 130 км от Мангейма, в Каннштате (пригород Штутагрта), не менее одержимые Готлиб Даймлер с сыном Паулем и Вильгельм Майбах тоже сделали автомобиль, причем четырехколесный. Они отчасти даже обогнали Бенца: их первый экипаж с бензиновым мотором мощностью около 0,5 л.с. поехал уже в 1885 году. Но был двухколесным, посему его справедливо числят прародителем мотоциклов. Даймлера, к слову, автомобиль как таковой поначалу вообще не очень интересовал. Его занимала демонстрация возможностей мотора. Поэтому конструктор и пристраивал его к велосипеду, лодке, пожарной помпе. Но настало-таки время водрузить двигатель на экипаж.

Недолго думая, использовали коляску, рассчитанную на конную тягу и заказанную в подарок жене Даймлера. «Ходовая часть» Даймлера и Майбаха не очень волновала – главное, чтобы машина ехала без посторонней помощи. А у готового экипажа уже была поворотная передняя ось и тормозные башмаки, прижимаемые к ободам колес. Оставалось водрузить двигатель поближе к задней ведущей оси – в ногах пассажиров, сделать привод и некоторое подобие рулевого механизма. Двигатель при 650 об/мин развивал 1,1 л.с. А в пределе раскручивался аж до 900 об/мин. У повозки Даймлера было уже две передачи, которые меняли, передвигая ремень. Двигатель-то работал на постоянных оборотах.

А вот по части зажигания мотор Даймлера был шагом назад не только по сравнению с двигателем Бенца, но и относительно стационарных газовых. Смесь поджигали, пропуская ее через раскаленную калильную трубку, которая заодно служила дозирующим золотником – то был прообраз карбюратора. Такая конструкция казалась проще и надежнее. В общем, если соединить повозки Бенца и Даймлера, машина получилась бы еще более автомобильной, чем каждая по отдельности. Вскоре это сделает время.

История о том, как в 1888 году Берта Бенц, якобы воспользовавшись отсутствием мужа, пустила двигатель повозки и вместе с сыновьями отправилась за 180 км на родину, в Пфорцхайм, в той или иной степени красочно описана сотни, если не тысячи, раз. Насколько поездка была действительно спонтанной и продолжительной, сегодня сказать трудно. История (не только автомобильная) без легенд и загадок была бы слишком скучна. Но 1888 год для автомобиля стал действительно переломным. Карл Бенц построил еще две трехколесные повозки, причем усовершенствованные (в частности, на переднем колесе появилась рессора), и одну из машин продал французу Эмилю Роше. Автомобиль стал товаром, а значит, получил стимул для бурного развития.

Гимн мотору

От конных экипажей первые автомобили взяли не так уж много. Мотор в машинах Бенца и Даймлера был размещен не спереди, подобно лошади, а сзади. Совсем скоро автомобилю понадобилась рама. А ведь у конных экипажей кузов, выражаясь современным языком, был несущим. Но пока главным было не это: заставив двигатель более-менее надежно работать, поверив в его силу и убедив других, инженеры первым делом взялись его совершенствовать. Основные задачи, которые нужно было решить, – рост мощности и стабильность работы.

Чтобы прибавить мотору сил, проще всего было наращивать количество цилиндров. Довольно скоро появились двух-, трех- и даже четырехцилиндровые агрегаты. Важной вехой стал первый в истории V‑образный двухцилиндровый двигатель – его сконструировал Майбах, по-прежнему работавший на Даймлера. Этот агрегат, компактный, но эффективный, появился в 1889 году и развивал при 900 об/мин мощность 1,6 л.с. По сравнению с первыми моторами Бенца и Даймлера – заметный рост!

Добавлять мотору цилиндры – это относительно просто. Куда больше сложностей было связано со смесеобразованием и с зажиганием. Гальванические элементы, создававшие искру на свечах, были ненадежны, тяжелы и недолговечны. Раскаленная трубка, через которую проходила смесь, тоже капризна, к тому же попросту опасна. Решение нашли в магнето – машине, преобразующей механическую энергию в электрическую. Достаточно провернуть маховик заводной ручкой – и появляется вполне надежная искра.

Со смесеобразованием мудрили дольше. Карбюраторы испарительного типа, в которых поднимающиеся пары бензина смешивались с воздухом, имели множество версий, в том числе довольно замысловатых. Существовал, например, так называемый поверхностный, или ящичный, карбюратор – по сути, совмещенный с бензобаком. Воздух подавался прямо в него, там и смешивался с парами бензина. Еще оригинальнее система французского автомобиля Gobron-Brillé. Крыльчатка, приводимая от коленвала, подавала бензин непосредственно из бака к трубопроводу, по которому шел воздух. Не правда ли, отчасти похоже на механический впрыск топлива, к которому конструкторы (сначала авиационные) придут лишь во второй половине 1930‑х годов? Устройство начала века, конечно же, оказалось несовершенным и ненадежным, поскольку требовалась крыльчатка с герметичными лопастями. Да и пропорция, в которой бензин смешивался с воздухом, получалась далеко не идеальной. Поэтому об интересном изобретении забыли на несколько десятков лет.

Итак, испарительные карбюраторы не имели будущего. Но уже в 1893 году был запатентован пульверизаторный прибор, в котором бензин разбрызгивался через мелкие отверстия в трубке – жиклёры. Это прообраз карбюратора, знакомого нескольким поколениям автомобилистов. Кстати, первым его запатентовал малоизвестный венгерский инженер Донат Банки, но до ума идею довел всё тот же Вильгельм Майбах.

Важное достижение, пришедшееся на рубеж веков, – усовершенствование клапанов. На первых моторах впускные клапаны работали от разрежения в цилиндре. Конструкторы маялись с их пружиной: чтобы клапан открылся полностью, она должна быть не слишком тугой, а чтобы вовремя закрылся – наоборот. Проблему решили, сделав‑таки механический (тогда говорили «автоматический») привод. В результате, благодаря лучшему наполнению цилиндров топливной смесью, двигатели при том же рабочем объеме развивали в полтора раза бóльшую мощность. Правда, немалую часть автомобилей еще долго будут оснащать более простыми двухтактными моторами, где клапанов нет. Но делали такие агрегаты в основном для мотоциклов и их «родственников» – примитивных маломощных автомобилей.

Вернемся к майбаховскому V‑образному двигателю. Его в 1889 году поставили на Daimler Stahlradwagen – «экипаж со стальными колесами». Колёса действительно были стальными, а не деревянными, как на телегах, но такие уже давно знали по велосипедам. Важнее, что вместо ремня, с помощью которого меняли передачи, машину оснастили шестеренчатым механизмом – прообразом современной, причем четырехступенчатой, коробки передач. Это событие тоже стало важной вехой: все-таки бывшему конному экипажу недостаточно одного лишь двигателя для того, чтобы стать автомобилем.

Продолжение следует...

Фото: из архива автора