СкверНЯк {ẁẃ} (ermiak) wrote in engineering_ru,
СкверНЯк {ẁẃ}
ermiak
engineering_ru

Альтернативно-паровое

О том, что электромобили известны уже сотню лет и поначалу даже успешно конкурировали с бензомоторными, упоминалось уже не один раз. Но кроме бензомоторных машин, электромобилям приходилось соперничать и с паровыми, достигшими тогда вершины своего развития.
Что мог дать электромобиль? Простоту конструкции и управления, бесшумность, мгновенная готовность к работе и большой, но кратковременный крутящий момент.. ну и все. Остальное было одним большим недостатком. Огромный мертвый вес, длительное время заряда, быстрый износ батарей и смехотворный запас хода.

С бензиновыми тоже понятно. Огромная удельная мощность и энергоемкость, относительно малое время подготовки и дозаправки сокрушительно перевесили все недостатки. А это и сложность и капризность конструкции и управления, шум, вибрации, узкий диапазон мощности двигателя и все-все-все дожившее до наших дней.

И что могли предложить конструкторы паровых машин? Неожиданно, очень многое. Как раз к этому времени был доведен до ума прямоточный котел высокого давления и возможности парового автомобиля вышли на новый, непредставимый ранее уровень. Паровые автомобили в управлении были немногим сложнее электрических, тягу давали поистине паровозную (долговременный полный момент на всех скоростях от нуля и до максимальной), а скорость заправки не слишком отличалась от бензомоторной. Остается добавить к этому бесшумность и плавность хода, до сих пор доступную не каждому автомобилисту плюс относительная всеядность.
Ну и недостатки. Машины оказались довольно тяжелыми, требовали заправку топливым и водой (а подготовка воды - отдельная дисциплина машинистов паровиков) и не то, что сложность, а сложность и ответственность конструкции с 50-80 атмосфер внутри.

Так даже вполне рядовой Стэнли разогревался 15 минут и демонстрировал вполне современные "снулядосотни", а уж топовый Добль был готов к поездке через пару минут после поворота ключа.









Хотелось бы сразу перейти к котлу, но начнем все-таки с общей конструкции. Сразу оговорюсь, картинки действительно относятся к Доблю. И большинство - к версии Е20. Но закладываться я не стану, т.к. производство было индивидуальным и каждая машина отличалась от предыдущей. А фото не так уж и много. Но мы старательно будем считать, что это Е20. И да, я не буду дублировать Jay Leno, его запись посмотрите сами, она того стоит.





Впереди "радиатор". Это действительно радиатор, но радиатор кондесатора. Да, машина работает по замкнутому циклу и пар из цилиндров здесь охлаждается и конденсируется.

Hint: Паровозы с конденсацией пара строить пытались. Но экономия воды столкнулась с неожиданной проблемой: в паровозе давление в 5 раз меньше, чем с машине Добля. А привод насоса внезапно создавал противодавление на выходе, снижая и без того паровозный КПД. В условиях, когда конструкторы были готовы продать душу за долю процента этого самого КПД, схема была обречена. Но на большом давлении ситуация была совершенно другой.

Под капотом расположен котел и обвес типа узла управления, генератора, насоса и т.п.
Под сиденьем расположен бак с водой
Перед задней осью - двигатель
За задней осью топливный бак.

Так вот, котел.



Котел прямоточный и содержащий весьма небольшой объем воды, что вместе с мощным нагревателем давало невероятное время прогрева - от 30 секунд по документам до 1-2 минут. Сама конструкция выглядит необычно: Камера сгорания расположена сверху и вихрю огня приходится спускаться вниз и уже там нагревать воду. Мозговой штурм предположил, что это удобнее для обслуживания.


Это более эффективный котел F-серии.


А это - рама с видимой выхлопной трубой.

Машина работает на жидком топливе - изначально на керосине, но легко переделывается на бензин и другую горючку.



Керосин подается в карбюратор, в котором и смешивается с воздухом, нагнетаемым (электро)турбинкой в полкиловатта (на всякий случай - это мощность турбинки пылесоса "ракета" с выброшенным мешком и порезанной сеткой). Электро - на момент запуска, далее мощность отбиралась от машины (или от турбины или... я уже говорил, что добль на добль не приходится). Угу, турбированный мотор, чего уж там. Топливо сгорает очень чисто и почти бесшумно. Настолько, что Добль даже сейчас вписывается в экологические нормы.

Но прямоточный котел был известен и до Добля. Здесь же он был дополнительно оснащен системой автоматического управления. Да, на приборной панели были показометры температуры и давления, но всю работу выполнял бортовой компьютер автомат управления. Это кажется совершенно обыкновенным, но в те годы автоматическое управление паровым котлом было технологией будущего


Вот он, за котлом прячется.





Смысл в чем: В нем есть термостат и манометрический замыкатель. Замыкатель ждет накопления рабочего давления в 52 атмосферы и выключает горелку и циркуляционный насос. И автоматически же включает их, если давление упало ниже нормы. Тривиально. А вот термостат использует расширение кварцевого стержня и ждет перегрева свыше 400 градусов и не только выключает горелку (тепловые процессы инерционны и пока там главный насос прокачает воду, змеевик может и прогореть), но и включает экстренное охлаждение пуская воду через "байпас" мимо нижних витков.

Далее пар идет в двухцилиндровую машину двойного расширения (итого четыре цилиндра - два высокого и два низкого давления). Важная особенность паропоршневых машин - однотактный режим работы. То есть каждый ход поршня - рабочий.
Hint: Компаунд-машины использовали и на паровозах. Но как только изобрели пароперегреватель, о них забыли, как о ночном кошмаре. Потому, что НУ ПАЧИМУ ТУТ ВСЕ ТАК СЛОЖНА??!!!111





Небольшая 150-сильная (!) машина сблокирована с главной передачей 1,5:1. Напрямую. У паровой машины невероятно ровная нагрузочная характеристика на всем диапазоне оборотов. То есть полный момент будет и на максимальных оборотах и на нулевых, когда машина уперлась в стену. Так что для управления достаточно рукоятки (точнее штурвала) газа. В смысле, пара. Газ регулируется автоматически. Коробки-то нет, но для удобства есть трехпозиционная педаль отсечки, меняющая тягу машины и расход пара. 1 отсечка перекрывала пар на 85% рабочего хода поршня (оставшееся расстояние поршень шел своим ходом); 2 - 65; 3 - 45 (это сильно экономит пар и топливо). 1 работала до 10 км/ч, 2 до 30 км/ч 3 до 150 км/ч; Это не значит, что нельзя идти 150 на первой отсечке - но жрать машина будет, что паровоз (а вот на третьей отсечке при штурме горной дороги может быть плохо). На ней же педаль реверса.
Hint: Электромоторы тоже так в общем-то могут, но при длительном полном моменте на малой скорости электромотор вскоре задымится.

Далее пар идет на конденсацию, по пути покрутив турбину охлаждения радиатора.



Радиатор сотовый, с большой площадью охлаждения, которой, впрочем, едва хватало для конденсации пара, особенно на полной мощности.


Итак, для поездки нам нужно:
0. Поднять ручник. Это сольет конденсат и включит байпас машины.
1. Вставить ключ зажигания.
2. Потянуть рычаг (шарик, кнопку - мы все помним об отличиях даже в пределах серии) запуска главного циркуляционного насоса. Ждем 10 секунд или пока не покажется вода у подножки.
3. Включаем зажигание. Под капотом ухает, рычит и начинает низко гудеть. Это еще 30 секунд.
4. В принципе, уже можно ехать, но если вы хотите поднять давление до полного, можно прогреть в течение минуты.
5. И ехать. Ой, как? Видите второй маленький руль?



Это и есть кран пара в машину (я не знаю, как его назвать - это не дроссель, не газ, не тапка и не гашетка - будет краном). Нормально? Вот и я так думаю. И водители.



Так что на последних доблях все-таки появилась привычная педалька. Да, кстати, тормозов у вас нет. Два барабана на задних колесах для 2-3 тонной машины - это несерьезно, так что сразу возвращаемся к дилеру и ставим передние тормоза. Выезжаем и понимаем, что тормозов у нас по-прежнему нет - 4 барабана для 2-3 тонной машины... Плюем на историческую справедливость и ставим нормальные диски.



И что же в итоге? А в итоге получилась очень тихая, очень резвая машина в 2,5 тонны массой.
15 секунд с нуля до сотни
190 км/ч максимум
150 л.с
1355 Н.м
16-18 литров керосина на сотню Можно и больше, если ездить на первой отсечке:)
КПД вот так я не нашел, но по всем характеристикам он должен был составлять процентов 25-28, что вполне сопоставимо с тогдашними и не только тогдашними ДВС.
Недурной результат для тяжеленного паровика, а?
Очень недурной.

И почему же не взлетело? Добль был перфекционистом и машина должна была быть идеальной. Она и была идеальной, вот только цена была совсем не автомобильной, причем настолько, что кадиллаки и паккарды на ее фоне выглядели вполне доступными машинками. А у остальных производителей не было патентов. А потом пришла эпоха дешевого бензина (кажется, эта фраза становится традиционной...)
Tags: история, пар, транспорт
Subscribe
promo engineering_ru april 14, 2014 13:47 105
Buy for 200 tokens
В 50-х годах Советский Союз вел грандиозные стройки, одной из которых был невиданный по тем временам проект — подземный тоннель на остров Сахалин, получивший рабочее название «Строительство № 506″. В конце 40-х, начале 50-х годов XX века остров Сахалин переживал бурный…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 145 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →