Начало XIX века ознаменовалось постепенным упадком паровых машин. На смену устаревшей технологии пришли эффективные и повсеместно распространенные дизельные ДВС. Отцом технологии, которая разделила мир автомобилестроения на «до» и «после», считается Рудольф Дизель.Как все начиналось
Мальчик родился в семье ремесленников в Париже в 1858 году. Родители его эмигрировали из Германии в Париж, а когда Рудольфу исполнилось 12, с началом войны эмигрировали вновь, в Англию. Мальчика же отослали обратно в Айсбург, за его воспитание взялся родственник, профессор математики К. Барникель. Спустя несколько лет юный Дизель блестяще окончил высшую политехническую школу и отправился в Швейцарию, работать в качестве практиканта на машиностроительной фабрике братьев Зульцер.
Вскоре юноша возвращается в Париж – на должность управляющего в компании профессора Карла фон Линде, создателя одноименного холодильника. С этого момента начинается исследовательский поиск Дизеля по созданию нового двигателя, который придет на замену паровому: сотни чертежей, десятилетний научный поиск.
В 1890 году Рудольф переезжает в Берлин и работает самостоятельно, без поддержки фон Линде. Тут его осеняет и он пробует заменить аммиак нагретым и сжатым воздухом. Позднее он напишет: «В итоге бесконечных расчетов родилась наконец идея… нужно вместо аммиака взять сжатый горячий воздух, впрыснуть в него распыленное топливо и одновременно со сгоранием расширить его так, чтобы возможно больше тепла использовать для полезной работы».
Спустя три года, в 1893 году, Дизель получает патент на изобретение своего революционного двигателя. Определенно Рудольф был тщеславен, ведь свое изобретение в письмах он описывал так: «Моя идея настолько опережает все, что создано в этой области до сих пор, что можно смело сказать <..> я иду впереди лучших умов человечества по обе стороны океана!».
Взлет и падение
Однако первые попытки воплощения идеи не были безоблачными. Эксперты нещадно критиковали Дизеля, уверяя, что его планы «абсолютно неосуществимы». Первый 4,5-тонный двигатель взорвался прямо на заводе в Аусбурге. Но упорство инженеров делало свое дело, и уже в начале 1895 года революционный мотор работал, развивая целых 13 л.с. Однако спустя минуту напряженной работы, устройство перегревалось и выходило из строя.
Устранить все выявленные ошибки удалось лишь к 1895 году, когда завод потерял баснословную сумму в 30 тыс. марок на исследования. Зато новая версия мотора «системы Дизеля» выдавала до 20 л.с. мощности, имела внушительную трехметровую высоту и без стеснения демонстрировалась общественности – еще бы, ведь КПД изобретения вдвое превышал КПД морально устаревшей паровой установки.
В 1898 году мотор представили на выставке паровых машин в Мюнхене, что послужило началом триума и обогащения Дизеля. Крупнейшие компании и заводы в Круппе и Аугсбурге, фабрики братьев Зульцер в Швейцарии и братьев Карельс в Бельгии, фирмы «Дойц» в Германии, и «Мирлз Уотсон Яриан» в Англии – все хотели патенты, и не скупились в цене.
Рудольф стал миллионером и ударился в новые прожекты: забросив исследования своего изобретения, 40-летний инженер скупал компании вкупе с нефтеносными участками, финансировал лотереи и основывал производства, строил шикарные особняки. Примечательно, что в это время еще ни один (!) двигатель системы Дизеля не был фактически продан.
Скандал грянул, когда первые покупатели получили свои детали моторов: из-за ошибок в расчетах, устройства не запускались или ломались тут же, при запуске! В то время заводы не уделяли должного внимания ювелирной точности в подгонке деталей и подбору материалов – а ведь они для двигателя должны быть устойчивы к высоким температурам.
Со всех сторон в адрес Дизеля посыпались обвинения в мошенничестве, многие контракты были приостановлены, и вскоре его фабрика в Аугсбурге обанкротилась.
Новые надежды
Что делает Рудольф Дизель, наблюдая, как рушится его построенный на громких обещаниях мир, полный изысканных удовольствий и всемирного признания? Едет в Париж, где получает Гран-при Всемирной выставки как выдающийся инженер. А затем отправляется в психиатрическую клинику в Нойвиттельсбах – восстановить нервы.
И возвращается спустя несколько месяцев в мир больших денег по контрактам, предложив военному ведомству в Германии судовой мотор с множеством цилиндров для строящегося броненосца. Дальше – все как было: приглашения и контракты, патенты и заявки, миллионные контракты в Германии, Франции, Англии, Италии и США.
Загадки и ответы
Все оборвалось внезапно и трагически: 29 сентября 1913 года Дизель садится на пароход «Дрезден», первое судно двигателем по его же системе, в порту Бельгии. Ему предстоит приятный путь: Английский королевский автомобильный клуб пригласил инженера принять почетное членство. Рудольф активно шутит, читает часть заготовленной речи на ужине за капитанским столиком, затем поднимается к себе в каюту…И таинственным образом исчезает. Более того – даже в списке пассажиров злополучного судна не значится.
Тело Рудольфа Дизеля нашли рыбаки спустя две недели, выловив его сетями в устье Шельды, сын опознал вещи. Газеты разразились самыми невероятными предположениями: суицид на фоне банкротства? Несчастный случай? Убийство немецким правительством из страха утечки информации? Но доказательств ни одной версии не нашлось…
Более того – после странной гибели Рудольфа обнаружились документы, которые поставили вопрос истинного авторства «системы Дизеля» вообще! В частности, по документам выходило, что Рудольф выплатил еще в далеком 1989 году компенсацию в 20 тыс. марок Э. Капотайну, Ю. Заонляйну и О. Келлеру, потому что данные немецкие инженеры обратились в суд с иском о нарушении их патентов… «принципов конструкции двс с автоматическим воспламенением». Кроме того, намного раньше Дизеля, в 1855-1890 гг. англичанин Х.Э. Стюарт получал патенты на модернизацию мотора с системой впрыска, работающего на бензине.
Тем не менее, в историю в качестве создателя первого дизельного двигателя вошел именно Рудольф Дизель – один и по сей день считают его блестящим ученым, другие – тщеславным шарлатаном, а истина, видимо, где-то посередине.
О том, как развивалась история производства дизельных двигателей после 1898 года, читайте
В первой части нашего повествования мы познакомились с Рудольфом Дизелем – немецким инженером, который придумал использовать смесь горючего и сильно сжатого воздуха для воспламенения топливной смеси в двигателе. И вот, вооружившись расчетами, патентом на разработку и контрактами владельцев заводов-пароходов, Дизель приступает к созданию «нового, эффективного теплового двигателя».
Эксперименты Дизеля
Три неудачных попытки предшествуют рождению прообраза современного мотора. Первая попытка – двигатель, работающий на угольной пыли – перегорает почти мгновенно. Дизель меняет пыль на керосин, придумывает систему охлаждения стенок мотора водой и наконец добивается сколь-нибудь устойчивых результатов. И четвертая попытка оказывается удачной – созданный в 1896 году двигатель развивает до 20 «лошадей» и выдает рекордных, по сравнению с паровыми агрегатами, 34% КПД.
Через год появляется созданный на заводе в Аугсбурге первый пригодный к использованию мотор системы Дизеля. Три метра в высоту и 20 «лошадей» - свои лавры Дизель получит чуть позже, когда агрегат прогремит на весь мир на выставке паровых машин в Мюнхене в 1898 году.
Другие имена
Параллельно с Дизелем разработку нового мотора вел русский инженер Густав Тринклер. Он представил свой двигатель с аналогичной системой высокого давления, «Тринклер-мотор», опоздав на год по сравнению с Дизелем и, несмотря на превосходство конкурента по части эффективности и технологического совершенства, успеха не получил. Дело в том, что крупнейшие корпорации и заводы к тому моменту за огромные деньги выкупили патенты на производство двигателей системы Дизеля – в их интересах было скрыть разработку Путиловского завода.
Что же касается технологической доработки мотора Дизеля, ею занялся в 1909 году инженер завода Benz&Cie Проспер Леранж. Он не только изобрел предкамеру двигателя, но и спроектировал форсунки с игольчатым клапаном и первые насос-форсунки.
Первый дизельный транспорт
Из-за огромных масс и размеров первых двигателей системы Дизеля, они могли использоваться только на морских судах и в тяжелой промышленности. Со временем дизельные двигатели стали устанавливать на подводные лодки. Лишь к началу 20-х годов ХХ века инженерам-конструкторам удалось уменьшить габариты дизельных двигателей до тех параметров, которые позволили использовать их на наземном транспорте.
Так, в 1923 году на выставке в Берлине был представлен первый грузовой автомобиль с мотором системы Дизеля. Им оказался выпущенный на заводе в Мангейме пятитонный грузовик Mercedes Benz 5K3. Двигатель, установленный в грузовике, имел предкамеру объемом почти 9 литров и развивал от 45 до 50 л.с. при 1000 об./мин.
Почти в то же самое время инженеры компании Daimler-Motoren-Gesellschaft сконструировали аналогичный по мощности атмосферный мотор, а компания MAN представила дизельный двигатель с системой непосредственного впрыска.
Что касается легковых автомобилей, то первой ласточкой по части дизельного двигателя стала модель 260D Mercedes Benz, представленная в 1936 году. Это первый в мире серийный легковой автомобиль с дизельным мотором.
Золотой век дизеля в США
Нужно сказать, что автовладельцы США ХХ века по достоинству оценили изобретение Дизеля лишь к концу 70-х годов, и связано это было с экономическими причинами. Нефтяной кризис и резкое подорожание топлива в этот период вынудило американцев массово скупать Peugeot, Mercedes Benz, Isuzu, Volkswagen, Audi, Volvo и Datsun – и все с дизельными моторами. Существенно выросли и продажи производителя собственных дизельных автомобилей в Америке, концерна General Motors.
Однако к середине 80-х с урегулированием цен на бензин, приоритеты американцев снова повернулись в сторону бензиновых автомобилей. Вскоре Дженерал Моторс прекратил выпуск собственных дизельных автомобилей.
Берлин, 14 февраля 1898 года. «Паласт-отель» принимает именитых гостей, среди прочих – Эммануил Нобель. Племянник изобретателя динамита и титан нафтенового дела в России. Нобель волнуется, его рука дрожит, подписывая документы – шутка ли, заключение «сделки века», как потом назовет этот день пресса. Нобель заключает контракт с самим Рудольфом Дизелем. Нобель хочет привезти идею дизельного двигателя в Россию – и воплотить ее в жизнь.
К концу XIX века хоть и существовали различные поршневые двигатели, топливо которых сгорало в цилиндрах, по сути они не были достойными конкурентами морально устаревшим паровым машинам. КПД таких двигателей не превышал 15%. А вот идеи насчет модификации самого устройства – достижение процесса самовоспламенения воздуха от сильного сжатия – было описано еще в 1824 году французом Сади Кирно. Осмелился реализовать задумку «цикла Карно» ни кто иной как Рудольф Дизель, талантливый честолюбивый инженер из Германии. Спустя множество неудачных попыток, после десятилетий научного поиска, Дизель добивается-таки успеха, получает патент на свое изобретение и гордо несет его в мир, продавая концепт конструкции революционного изобретения богатейшим предпринимателям планеты.
И в 1898 году одним из тех самых богатейших людей планеты, которым было очень интересно изобретение Дизеля, стал как раз Эммануил Нобель. Который, не торгуясь, выложил на право применения изобретения Дизеля 500 тысяч рублей золотом. Шутка ли – КПД двигателя, работающего от сжатого воздуха, превышал КПД поршневых моторов почти вдвое! Владелец нефтяной империи в России просто-таки мечтал о моторе, работающем от сырой нефти. Эммануил был уверен: русские инженеры способны, опираясь на конструкт Дизеля, изготовить такой двигатель, совершив тем самым грандиозный экономический рывок.
Дизель и Нобель ударили по рукам; в этом же, 1898 году, первый русский дизельный двигатель увидел мир. Один цилиндр, вращение в 200 об/мин, мощность до 15 кВт – таковы были его рабочие характеристики. И все это – на сырой нефти. Разумеется, такая конструкция предусматривала серьезные изменения основных механизмов и применение новых высококачественных материалов.
Сразу после выпуска первого отечественного мотора, его сравнили с первым дизельным двигателем с завода Аугсбурга. Эксперты с мировым имененем однозначно постановили: российская разработка завода «Людвиг Нобель» имеет КПД и мощность выше, а топлива расходует куда скромнее своего немецкого кузена.
После таких восторгов оставалось только приступить к серийному выпуску. И он начался - уже в 1900 году с конвейера сошли первых 7 моторов. Дальше с каждым годом число выпускаемых моторов росло, достигнув к 1904 году 50 штук в год. Всего же к концу 1910 года завод продал 450 машин и перешел на специализацию, реализуя двигатели до 740 кВт мощности стационарных, быстроходных и судовых моторов. Реклама завода предлагала «Патентованные двигатели «Дизеля», работающие сырой нефтью, самые совершенные и экономические».
Вначале российские двигатели использовались как генераторы на предприятиях и электростанциях. Позже талантливый и дальновидный инженер К.П. Боклевский предложил оснащать такими установками суда, чтобы те могли «пойти из любого порта нашей страны во Владивосток, не заходя в иностранные гавани за топливом».
Сказано – сделано, и уже в 1904 году баржа «Вандал», собранная в России и оснащенная тремя дизельными моторами мощностью около 90 кВт каждый, рассекала воды Волги «двигателем совершенно нового образца, невиданного еще нигде», как писала пресса.
Вторая «ласточка» в сфере судоходства – нефтеналивная баржа «Сармат» с установленными на нее двумя 4-цилиндрамовыми двигателями, использование которых показало большую экономичность, чем у пароходов.
В 1908 году на Коломенском заводе строят первый российский морской теплоход, работающий на двух дизельных двигателях по 340 кВт каждый. А спустя 8 лет, в Николаеве строят танкер «Степан Лиазонов». 12-тонное судно ходило по Черному морю, щеголяя двумя двухтактными моторами с шестью цилиндрами мощностью в 850 кВт.
Что касается недостатков первых дизельных двигателей для судов в России, то к ним относилось в первую очередь отсутствие возможности изменения направления вращения - реверс. Первый реверсивный маломощный дизельный мотор построен был по Франции фирмой «Дикофф», а достаточной мощности – фирмой «Зульцер» в Швейцарии.
Но и в России разработки реверсивного дизеля велись с 1904 года. Всего же до 1911 года завод «Людвиг Нобель» выпустил двигатели для четырех десятков теплоходов. В 1920-м предприятие переименовали в «Русский Дизель».
Так создавался двигатель, перевернувший мир судостроения – и было это на заре ХХ века, в России.