Страница 12 из 13
Как опытному машинисту, в распоряжении которого на ферме была сносная мастерская, мне было нетрудно построить паровую тележку или трактор. При этом мне пришла мысль использовать его и как средство передвижения. Я был твердо убежден, что держать лошадей невыгодно, принимая во внимание труд и издержки по их содержанию. Следовательно, нужно было изобрести и построить паровую машину, достаточно легкую, чтобы тащить обыкновенную телегу или плуг. Трактор казался мне всего важнее. Переложить трудную, суровую работу фермера с человеческих плеч на сталь и железо – всегда было главным предметом моего честолюбия. Обстоятельства виноваты в том, что я впервые обратился к производству собственно экипажей. Я нашел, в конце концов, что люди проявляли больший интерес к машине, на которой они могли бы ездить по сельским дорогам, чем к орудию полевой работы. Я сомневаюсь даже, что легкий полевой трактор мог вообще укорениться, если бы автомобиль не открыл фермеру постепенно, но верно глаза. Но я забегаю вперед. Тогда я думал, что фермер будет больше интересоваться трактором.
Я построил тележку с паровым двигателем. Она функционировала. Котел отапливался нефтью; сила двигателя была велика, а контроль при помощи прикрывающего клапана прост, упорядочен и надежен. Но котел заключал в себе опасность. Для того чтобы добиться требуемой силы без чрезмерного увеличения веса и объема двигателя, машина должна была находиться под высоким давлением. А между тем не особенно приятно сидеть на котле, находящемся под высоким давлением. Чтобы хоть сколько-нибудь обезопасить его, приходилось настолько увеличивать вес, что этим снова уничтожался выигрыш, приобретенный высоким давлением. Два года продолжал я мои опыты с различными системами котлов – сила и контроль не представляли затруднений – и в конце концов отказался от идеи дорожной повозки, движимой паром. Я знал, что англичане употребляют на своих сельских дорогах паровые экипажи, которые представляли собой настоящие локомотивы и должны были тащить целые обозы. Не представляло затруднений построить тяжелый паровой трактор, годный для большой фермы. Но у нас нет английских дорог. Наши дороги погубили бы какой угодно большой и сильный паровой трактор. И мне казалось, что не стоит строить тяжелый трактор, его могли бы купить лишь немногие зажиточные фермеры.
Но от идеи безлошадного экипажа я не отказался. Моя работа с представителем компании Вестингауз укрепила мое убеждение, что паровой двигатель непригоден для легкого экипажа. Поэтому я оставался у них на службе только один год. Тяжелые паровые машины и тракторы не могли меня уже ничему научить, и мне не хотелось тратить время на работу, которая ни к чему не ведет. Несколькими годами ранее, в пору моего ученичества, я прочел в одном английском журнале о «бесшумном газовом двигателе», который как раз в то время появился в Англии. Я думаю, что то был мотор Отто. Он действовал светильным газом и имел один большой цилиндр, передача была поэтому неравномерной и требовала необычайно тяжелого махового колеса. Что касается веса, то на фунт металла он давал гораздо меньше работы, чем паровая машина, и это, казалось, делало применение светильного газа для экипажей вообще невозможным. Я заинтересовался двигателем лишь как машиной вообще. Я следил за развитием его по английским и американским журналам, которые попадали в нашу мастерскую, в особенности за каждым указанием на возможность заменить светильный газ газом, получаемым из паров газолина. Идея газового мотора была отнюдь не нова, но здесь была первая серьезная попытка вывести его на рынок. Она была встречена скорее с любопытством, чем с восторгом, и мне не вспомнить ни одного человека, который полагал бы, что двигатель внутреннего сгорания может иметь дальнейшее распространение. Все умные люди неопровержимо доказывали, что подобный мотор не может конкурировать с паровой машиной. Они не имели ни малейшего представления о том, что когда-нибудь он завоюет себе поле действия. Таковы все умные люди, они так умны и опытны, в точности знают, почему нельзя сделать того-то и того-то, видят пределы и препятствия. Поэтому я никогда не беру службу чистокровного специалиста. Если бы я хотел убить конкурентов нечестными средствами, я предоставил бы им полчища специалистов. Получив массу хороших советов, мои конкуренты не могли бы приступить к работе.
Меня интересовал газовый двигатель, и я следил за его развитием. Но я делал это исключительно из любопытства приблизительно до 1885 или 1886 года, когда отказался от паровой машины в качестве двигателя для тележки, которую я хотел построить в один прекрасный день, и должен был искать новой движущей силы. В 1885 году я чинил мотор Отто в ремонтных мастерских Игль в Детройте. Во всем городе не было никого, кто знал бы в этом толк. Говорили, что я могу это сделать, и, хотя я до тех пор никогда не имел дела с моторами Отто, я взялся за работу и счастливо выполнил ее. Так я получил возможность изучить новый мотор из первых рук и в 1887 году сконструировал себе модель по имевшейся у меня четырехтактной модели лишь для того, чтобы убедиться, правильно ли я понял принцип. «Четырехтактный» мотор – это такой мотор, где поршень должен четыре раза пройти через цилиндр, чтобы развить силовой эффект. Первый ход вбирает газ, второй сжимает его, третий доводит до взрыва, а четвертый выталкивает излишний газ. Маленькая модель работала очень хорошо; она имела однодюймовый диаметр и трехдюймовый ход поршня, работала на газолине и, хотя отдавала немного энергии, но была относительно легче всех машин, имевшихся на рынке. Я подарил ее впоследствии одному молодому человеку, который хотел получить ее для каких-то целей и имя которого я забыл. Мотор был разобран, он явился исходным пунктом для моих дальнейших работ с двигателями внутреннего сгорания.
Паровые двигатели в то время оставались громоздкими и тяжелыми, поскольку содержали в своей конструкции топку и паровой котел. Экспериментаторы, стремившиеся создать легкие компактные двигатели, задумались над возможностью сжигать топливо непосредственно внутри рабочего цилиндра.
В середине XIX века внимание инженеров привлек светильный газ, который использовался для освещения улиц европейских городов. Стало ясно, что этот газ, содержащий углеводороды, сможет, сгорая прямо в цилиндре двигателя, перемещать поршень не хуже водяного пара. С появлением индукционной катушки, способной извлекать электрическую искру, решился вопрос о том, как можно воспламенить газовую смесь.
Первый двигатель, способный работать на смеси светильного газа и воздуха, в 1860 году создал французский механик Этьен Ленуар. Поршень в горизонтальном цилиндре этого двигателя совершал рабочий ход при движении в обе стороны (впуск и выпуск газов осуществлялся с двух концов цилиндра; смесь поджигалась искрой от электрических свечей с обеих сторон от поршня). Но КПД такого двигателя был крайне низким: всего 4 %. Велик был расход топлива, не отличались надежностью свечи зажигания и выпускной золотник, а для охлаждения двигателя требовалось огромное количество воды (около 120 кубометров в час). Работа двигателя Ленуара обходилась в 7 раз дороже, чем работа паровой машины той же мощности. Зато из-за отсутствия котла и топки такой двигатель был гораздо компактнее, поэтому им оснащали лодки.
Недостатки двигателя Ленуара учел немецкий конструктор Николаус Август Отто. В 1864 году он создал двухтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), который тоже работал на смеси воздуха со светильным газом, но при этом совершал один рабочий ход. Сделав цилиндр вертикальным, Отто заставил поршень двигаться вниз без помощи давления газов, под воздействием силы тяжести и атмосферного давления. Такой двигатель оказался в 4–5 раз экономичнее, чем двигатель Ленуара. К тому же Отто поджигал газовую смесь не электрической искрой, а пламенем газовой горелки, что было более надежным способом при тогдашнем уровне развития техники. Первые ДВС Отто использовались для того, чтобы приводить в движение токарные и ткацкие станки, прядильные и типографские машины, грузовые лифты-подъемники и т. д. Похожие двигатели и сейчас используются в сенокосилках, бензопилах, в лодочных и мотоциклетных моторах.
Настоящий прорыв в создании двигателя внутреннего сгорания Николаус Отто совершил в 1876 году. Он реализовал идею французского инженера Альфонса Бо де Роша о четырехтактном двигателе, в котором становится обязательным предварительное сжатие рабочей смеси газа с воздухом, позволяющее резко увеличить мощность мотора. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный Николаусом Отто, быстро завоевал популярность в мире.
Стоимость светильного газа в XIX веке была довольно высока, да и производили его в относительно небольших количествах. В поисках доступного топлива конструкторы экспериментировали с продуктами нефтепереработки, содержащими легковоспламеняющиеся углеводороды. В 1883 году Г. Даймлер и В. Майбах, сотрудники компании Отто, создали первый бензиновый двигатель, который в 1885 году установили на первом мотоцикле, а в 1886 году – на первом автомобиле.