История локомотива: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

Глава двенадцатая

Рудольф Дизель

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

В то время, когда Вернер Сименс конструировал свой электровоз для промышленной выставки в Берлине, в Германии же профессор и изобретатель холодильных машин Карл Линде читал лекции по термодинамике студентам Мюнхенского политехникума. Однажды, излагая теорию идеального теплового двигателя, обоснованную гениальным французским ученым Сади Карно, Линде указал, между прочим, на чрезвычайно низкий коэфициент полезного действия паровых машин вообще и в частности паровоза.

Цифры, приведенные профессором, произвели на аудиторию ошеломляющее впечатление. Один из слушателей, увлеченный мелькнувшей в его сознании идеей, схватил свою записную книжку и на полях ее записал: «Изучить возможность осуществления двигателя Карно».

Этот слушатель был Рудольф Дизель.

С тех пор в продолжение четырнадцати лет этот сын бедного немецкого ремесленника, родившийся в Париже и возвратившийся в Германию двенадцатилетним мальчиком, непрестанно размышлял над способами осуществления идей Карно. За эти годы юноша превратился в инженера-практика и теоретика-ученого. В 1892 году Дизель взял патент на изобретенный им двигатель, а через год опубликовал брошюру, в которой излагал теорию своего двигателя, названного им «дизельмотором», и одновременно предлагал его конструкцию.

Работа молодого ученого была озаглавлена так: «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели».

Дизель был представителем нового поколения изобретателей, изобретателей двадцатого века, хотя деятельность его проходила в самом конце девятнадцатого. Изобретатели предшествующих поколений шли к осуществлению своих, не всегда даже ясных им идей, ощупью, исходя из опыта и случайных наблюдений, не имея зачастую никакого теоретического багажа. Таковы были и Тревитик, и Стефенсон, таков был даже Уатт, которому приходилось самому разрабатывать теоретические основания для практических осуществляемых идей. Дизель же, как и все представители нового поколения изобретателей, наоборот, вооруженный солидными теоретическими познаниями, пошел к разрешению заданной техникой задачи, исходя из требований теории.

Современники не очень доверяли Дизелю и, только пройдя через ряд огорчений и неудач, ему удалось найти предпринимателей, согласившихся предоставить средства и мастерские для постройки его двигателя. Понадобилось однако ещё пять лет упорной, настойчивой практической работы, чтобы воплотить требования теории в жизнь. В суровой борьбе с людьми, природой, несовершенством технических средств Дизель вынужден был пойти на ряд отступлений от своего первоначального проекта, но в конце концов, именно в 1897 году, он все-таки смог предъявить миру свой двадцатисильный двигатель, коэфициент полезного действия которого равнялся 34 процентам и втрое превышал коэфициент полезного действия паровых машин того времени.

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀ Рудольф Дизель

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

Это был двигатель внутреннего сгорания, то есть двигатель, у которого сгорание топлива происходит внутри рабочего цилиндра, в отличие от паровой машины, являющейся двигателем внешнего сгорания. У паровой машины топливо сгорает в топке парового котла, а в цилиндре работает водяной пар, подводимый из котла, в то время как в двигателе внутреннего сгорания рабочим телом являются газы, образующиеся в цилиндре от сгорания топлива.

Надо заметить, что попытки создания двигателя внутреннего сгорания делались еще задолго до появления паровой машины. В сущности, обыкновенная пушка представляет собой также двигатель внутреннего сгорания с той только разницей, что здесь поршень вовсе вылетает из цилиндра.

Попытки создать двигатель внутреннего сгорания усилились после того, как в 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл способ получать из разных твердых топлив светильный газ. Однако первым нашел себе практическое применение газовый двигатель французского самоучки — рабочего Жана Ленуара, взявшего свой патент в 1860 году.

Потребность в небольшом, удобном для мелкой промышленности двигателе, не нуждающемся в громоздком паровом котле, была настолько велика, что даже маломощный и далеко не экономичный двигатель Ленуара имел большой успех. На новый двигатель возлагались такие надежды, ему сулили такие блестящие перспективы, что немецкий купец Николай Отто, забросив свои торговые дела, взялся за изучение вопроса и без всякой научной подготовки начал производить опыты с придуманным им атмосферным газовым двигателем. В процессе этих опытов ему случилось сделать чрезвычайно важное открытие. Он нашел, что работоспособность двигателя увеличивается, если смесь газа и воздуха перед зажиганием подвергнуть предварительному сжатию в том же цилиндре и тем же поршнем.

Впоследствии, продолжая свои занятия уже на созданном им совместно с инженером Лангеном большом предприятии «Отто-Дейтц» близ Кельна, строившем атмосферные газовые машины, Отто воспользовался своим открытием и создал первый в мире четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, топливом которому служил газ. Это было в 1876 году.

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀ Николай Отто

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀

Четырехтактный цикл Отто, лежащий в основе современного моторостроения, заключается в том, что приведенный в движение посторонней силой двигатель внутреннего сгорания при первом ходе поршня, делаемом за счет инерции махового колеса, втягивает в цилиндр в нужной пропорции смесь газа и воздуха, а при втором ходе, также да счет инерции маховика, сжимает ее поршнем в запертом цилиндре примерно до одной пятой первоначального объема. При третьем ходе или такте смесь зажигается электрической искрой, взрывается, и образующиеся продукты сгорания толкают с силою поршень. Этот третий, рабочий ход поршня и приводит в движение вал двигателя через шатунно-кривошипную передачу. Четвертым ходом поршня из цилиндра выталкиваются отработавшие продукты сгорания, и цикл повторяется снова за счет инерции махового колеса.

Двигатели Отто, имевшие значительно более высокий коэфициент полезного действия, чем паровые машины и двигатели Ленуара, начали широко распространяться в разных областях промышленности. Уже год спустя после их появления в Германии были выданы два патента на локомотивы с газовыми двигателями.

В те времена изобретатели усиленно изыскивали способы замены паровозов иными видами локомотивов, и появление нового двигателя было как нельзя более кстати. Однако еще до постройки этих запатентованных тепловозов возникла мысль перенести двигатель в самый вагон, вместо прицепки к нему локомотива, и многие изобретатели работали над осуществлением этой идеи.

В 1892 году немецкий инженер Люриг построил такой вагон с газовым двигателем. В следующем году он курсировал, в качестве опытного, на Дрезденской городской железной дороге, возбудив всеобщее внимание.

Это и был первый осуществленный тепловоз. В вагоне помещалось несколько резервуаров с газом, сжатым до шести атмосфер. Специально сконструированные на заводе «Отто-Дейтц» газовые двигатели располагались под сиденьями в середине вагона. Валы их связывались с осями посредством цепей Галля. На крыше вагона находился резервуар с водой для охлаждения цилиндра двигателя.

⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀