Развитие конструкции повозки

Введение

 

 

    Из греческого языка «аутос» — «сам» и из латинского «мобилис» — «подвижный» в европейских языках сложилось прилагательное «самодвижущийся», буквально «авто-мобильный». Оно относилось к часам, куклам-автоматам, ко всяким механизмам, в общем, ко всему, что служило как бы дополнением, «продолжением», «усовершенствованием» человека.

 

Желание освободиться от физических усилий при перемещении чего-либо или облегчить их, располагать большей силой, быстротой, оставить за собой лишь управление работой владело мечтами людей.

 

Что касается не сказочных, а реальных транспортных средств, то роль их двигателя сначала выполняли сами люди (катить легче, чем волочить или нести на себе), потом приспособили животных — волов, оленей, собак, больше всего лошадей. Применение силы домашних животных внесло особый штрих в идею транспорта: живое существо требовало ухода, заботы, вызывало привязанность

человека. Хорошее отношение к лошадям распространилось и на неживую, техническую часть транспортного средства — повозку. Примечательно в связи с

этим, что и конным, и — впоследствии — механическим экипажам присваивали собственные имена, восхваляющие их скорость, надежность и другие ходовые качества.

 

Появление многоместных конных повозок — омнибусов, дилижансов — внесло еще один штрих: возницу уподобляли капитану судна, весьма распространенного в старину, хотя и не сухопутного, средства транспорта. Обозначилась разница в отношении человека к конному транспорту личного пользования и выполняющему общественные или производственные функции.

 

В эпоху Возрождения были созданы и такие повозки, у которых живая движущая сила находилась на них самих, а передавали ее колесам и умножали рычаги и шестерни. В XVIII веке попробовали заменить в транспорте живую силу силой пара и применили к безрельсовым повозкам термин «автомобиль».

 

Надо сказать, что существовавшие до этого паровые повозки если и относят к «автомобилям», то лишь в соответствии с энциклопедическими определениями, звучащими так: «Экипаж для передвижения по обычным дорогам, приводимый в

действие находящимся на нем двигателем» или «Машина для перевозки пассажиров и грузов по безрельсовым дорогам, приводится в движение установленным на ее раме двигателем внутреннего сгорания (обычно бензиновым, нефтяным или газовым), реже паровым или электрическим двигателем...»

В последнем определении не все точно, многое уже устарело (скажем, «установленный на раме двигатель»; на электромобиле он может находиться и в колесе, да и рама не обязательна, на многих автомобилях ее давно заменил кузов), но ни одно из определений не распространялось на тип и конструкцию двигателя. Не все ли равно какой двигатель? Лишь бы самодвижущийся экипаж соответствовал своему назначению.

 

Стремление людей увеличить скорость транспорта (конечно, и другие его показатели, но прежде всего скорость) ускоряло и смену событий в истории его развития. Сначала их разделяли столетия, потом десятки лет. Теперь уже каждый год знаменуется событием, а то и несколькими.

 

Так с чего же все началось?

 

Развитие конструкции повозки

 

Все началось с колеса. Оно известно примерно с середины IV тысячелетия до н. э. (Месопотамия). До этого человек знал, кроме пешего хождения и хождения по морю, еще два вида передвижения — верховую езду и перемещение тяжестей на волокушах из шестов, веток или шкур. Возможно, что конструкцию колеса подсказали людям покатившийся моток шерсти, или веретено, но вернее всего — бревна-катки, с помощью которых перемещали каменные блоки пирамид и прочие тяжелые грузы. Но колесо, каким его иногда изображают, вряд ли отпиливали от бревна. Для этого потребовались бы инструменты, которых еще не существовало. Кроме того, даже отпилив диск, убедились бы в его непрочности, поскольку распил

шел поперек волокон древесины. Все древнейшие колеса — составные, из двух-трех сегментов, соединенных планками. Позднее для облегчения колеса в сегментах стали делать вырезы или составляли диск в виде решетки из брусьев,

располагая их лучеообразно или крест-накрест. Так пришли к спицам, ступице (центральной части колеса) и ободу, либо также составному из брусьев, либо гнутому из дерева в распаренном состоянии.

 

Мощный, внушительный вид, массивность кузова колесниц оправданы функционально. Кузов должен был выдерживать езду без рессор и эластичных шин (много столетий пройдет до их изобретения), по грубым дорогам и без дорог, а при

боевом использовании колесниц — служить броней. Нужная скорость колесниц, если ее ограничивала большая их масса, достигалась просто: добавляли в упряжку лошадей. Так, квадрига (с четырьмя конями) была весьма распространенной. Корпус, хоть и открытый сверху и сзади, получался достаточно жестким, чтобы воспринимать и тянущие усилия коней, и толкающие — от колес. Несущий кузов впоследствии то сдавал, то вновь завоевывал позиции: отдельная рама стала

необходимой с появлением ременной или цепной подвески осей у экипажей и опять не обязательной — с введением рессор. Она сохранилась до сих пор у грузовых автомобилей. Большая же часть легковых автомобилей и автобусов приобрела несущий кузов.

 

Диаметр колес составлял 1,5—2 м. Справедливо считали, что большой диаметр смягчает толчки колеса при переезде через дорожные неровности, оно не застревает в рытвинах и колеях...

 

С упадком Римской империи и распадом Европы на мелкие феодальные княжества развитие безрельсового транспорта затормозилось на целое тысячелетие. Долгий период упадка отмечен лишь одним важным усовершенствованием повозок — введением поворотной, на шкворне, передней оси.

 

Только в XV веке был сделан решающий шаг в развитии повозки: кузов, как люльку, подвесили к загнутым концам рамы. Растягиваясь и покачивая кузов, ремни смягчали толчки колес. Колымага превратилась в более удобный, хоть и

укачивающий экипаж — карету. Число карет было невелико, они были достоянием лишь коронованных и титулованных особ.

 

В XVI—XVII веках появились кузова с кожаными боковинами тента, а затем с жесткой крышей и застекленные, однако с открытым облучком для кучера. Застекленную карету называли берлиной. Когда же сиденья, снабженные

спинками на шарнирах, превратились в складные постели, сами кареты получили название «дормезы» (от французского «дормир» — спать). Устройство постели было скорей необходимостью, чем роскошью, так как путешествие даже в 400—

500 верст длилось в те времена неделями. Дотянуть до постоялого двора без сна мог только очень выносливый пассажир.

 

К концу XVII века относятся еще два усовершенствования — стальные рессоры вместо ремней и новый тип упряжи, при котором лошадь тянула повозку не шеей, а грудью. Хомут вдвое увеличивал, как теперь сказали бы, производительность «двигателя», вместо двух лошадей можно было запрягать одну.

 

Путешествие в тяжелых и высоких каретах было опасным. На поворотах они кренились, случалось, что и опрокидывались. На крутых спусках возница терял управление: лошади, подталкиваемые каретой, не слушались. Требовалось приспособление, при помощи которого можно замедлить или вовсе остановить движение. Так появились тормоза. Сначала они представляли собой всего лишь клинья: перед спуском их подкладывали под колеса. Карета сползала под гору «на тормозах». Позднее на карете появился рычаг с закрепленной на его конце кожаной подушкой. Нажимая на рычаг, возница с силой прижимал подушку к ободу колеса и замедлял этим его вращение.

 

    Вот некоторые штрихи конструкции экипажей и методов их производства. Рама и кузов покоились на трех опорах: двух задних рессорах и поворотном шкворне. Для прохода поворотных колес передняя часть кузова — облучок — была поднята. Такое устройство не лишено недостатков: кузов на трех опорах неустойчив, высокий облучок неудобен, при поворотах лошадь затрачивает дополнительное усилие на перекатывание передних колес. На некоторых экипажах с парной упряжкой применяли предложенную в 1818 году каретником Георгом Лангеншпенглером из Мюнхена (Германия) «трапецию»: к раме подвешивали, как и сзади, неподвижную балку оси, а колеса крепили к ней на петлях вроде дверных. Левую и правую петли шарнирно соединяли тягой с поворотными рычагами, а также с дышлом. Когда лошади отклонялись вправо или влево, конец дышла передвигал тягу в противоположную сторону, а тяга поворачивала колеса. Тяга, балка и рычаги образовывали «трапецию». При таком устройстве

экипаж имеет четыре опоры, облучок можно опустить, работа лошади облегчается, так как каждое колесо поворачивается почти на месте. «Трапеция» все же представлялась слишком сложной для экипажей, но оказалась вскоре необходимой

автомобилю, у которого усилия на поворачивание колес затрачивает водитель, а не лошадь.

 

Колеса изготовляли с особой тщательностью: ведь они должны выдерживать удары неровных дорог. Спицы замыкали ободом, надевали на него разогретый в горне железный обруч — шину. Остывая, шина накрепко стягивала колесо.

 

Кузовам придавали округлость. Мастера-кузовщики выпиливали или гнули из дерева детали сложной формы, соединяли их в каркас. Каркас обшивали планками и кожей. Шорники размачивали кожу, натягивали ее на каркас, разглаживали складки специальными инструментами. Они же обивали сиденья и стенки кузова изнутри. Кузов отделывали, как изящную шкатулку. Обойщики и басонщики плели шелковые шнуры, кисти, поручни, багажные сетки, настилали ковры,

кроили занавески. Краска и лак служили не только для красоты, они оберегали деревянные и металлические части экипажа от дождя, снега и солнца. На стенки накладывали несколько слоев грунтовки и шпаклевки, заравнивая малейшие впадины и выпуклости. Затем наносили 12—15 слоев краски и лака.

Каждый слой сушили, причем сушка длилась несколько дней. Затем шлифовали пемзой, а последний слой полировали до зеркального блеска. Ведь чем ровней поверхность защитного покрытия, тем оно прочнее, долговечнее, не задерживает на себе пыль, грязь и влагу. После лакировщиков за экипаж принимались живописцы и резчики. Они расписывали на дверцах гербы заказчиков, накладывали на кузов затейливые резные узоры, карнизы. На особо дорогих каретах кронштейны крыши делали литыми в виде змей или звериных голов, украшали гербами из меди, серебра и даже золота.

 

Паровые повозки

 

Как было бы замечательно, если бы экипаж стал самодвижущимся, безлошадным! Над этой проблемой люди ломали голову с давних пор. Какую силу, какой механизм применить к повозке?

Кюньо

 

Первым практически действовавшим паровым автомобилем считается «паровая телега» француза Никола-Жозефа Кюньо (1715—1804). Он хотел создать мощную тяговую силу для артиллерийских орудий и перевозки снарядов.

 

Телегу изготовили в 1769 г. в мастерских парижского арсенала, где привыкли к очень прочным и потому тяжелым повозкам с толстыми листами железа, медными втулками, дубовыми брусьями, крупными болтами и заклепками. Материалы и орудия производства наложили свой отпечаток на конструкцию телеги: она весила целую тонну, столько же пришлось на воду и топливо, еще столько же на долю самой паровой машины. Платформа для грузов крепилась к дубовой раме телеги.

 

Рама опиралась на заднюю ось с колесами артиллерийского типа. Единственное, как и у самокатки Кулибина, переднее колесо с шипами для лучшего сцепления с дорогой могло поворачиваться на подрамнике-вилке и шкворне.

С управлением телегой еле справлялись два человека. Перевозя до 3 т груза, телега передвигалась со скоростью пешехода — 2—4 км/ч.

 

Две лошадиные силы, которые развивала машина, давались нелегко. Несмотря на большой объем котла, давление пара быстро падало. Чтобы поддерживать давление, через каждые четверть часа приходилось останавливаться и разжигать топку. Эта процедура отнимала столько же времени, сколько перед этим длилась поездка.

 

Однажды, совершая испытательную поездку, Кюньо и кочегар не справились с управлением. Телега сделала слишком крутой поворот. Котел упал с «ухвата» и взорвался, как писали тогдашние газеты, «с грохотом на весь Париж». Кюньо

построил еще одну телегу, но она, как и первая, не нашла практического применения. Однако все увидели, что механическая повозка — не фантазия.

 

На какое-то время паровые автомобили возродились во Франции. Их двигатели уже были оснащены керосиновыми горелками вместо угольных топок, не нуждались в тяжелом запасе угля и долгом разогреве, стали более легкими и мощными.

 

Серполле

 

 

Леон Серполле (1858—1907) заменил котел длинной многократно изогнутой трубой — змеевиком. Запас воды мог быть уменьшен, змеевик быстро разогревался, непрерывно образовывалось необходимое для работы машины количество

пара (без его скопления, которое иногда приводило к взрывам котлов). На паровых повозках начали применять эластичные шины, рулевую «трапецию», механизм для вращения колес одной оси с различными оборотами — дифференциал, цепной

и даже карданный привод от паровой машины к ведущим колесам. Карданный привод состоял из вала с шарнирами на концах. Один конец был соединен с валом паровой машины, другой — с шестернями главной передачи задней оси.

Шарниры обеспечивали передачу вращения от закрепленной на раме паровой машины к оси, колеблющейся на рессорах.

 

Болле

Франко-прусская война отодвинула реализацию замысла, но в 1875 году «Послушная» — первое паровое детище Болле — была продемонстрирована в Париже. Имея общую массу 5 т, она расходовала 2,5 кг угля и 14 л воды на 1 км пробега, развивала скорость до 25 км/ч — показатели в 1,5—2 раза

лучшие, чем у английских паровых омнибусов. «Послушная» восхищала посетителей выставки, но и отпугивала их своей необычной внешностью — отсутствием крыльев над колесами.

 

Болле продолжал совершенствовать конструкцию, придал повозке более традиционный вид. Его модель 80-х годов («Новая») имела еще более высокие показатели: масса 3,5 т, расход угля 1,5 кг и воды 7 л на километр, скорость 38 км/ч. «Новая» уже могла состязаться с только что появившимися бензиновыми автомобилями.