Ранние машины на пару

Считается, что первый паровой двигатель был создан только в XVIII веке. Однако есть данные, что в 1668 г. бельгийский католический священник Фердинанд Вербист (Ferdinand Verbiest) построил в Китае паровую машину. О самом автомобиле информации нет, поэтому историки придерживаются версии, что это был механизм, представляющий собой вращающееся колесо с бьющими по лопастям струями пара.

В античную эпоху люди открыли поршневой водяной насос. Его конструкция и стала позже основой для создания парового двигателя. При сжигании топлива в котле вода нагревалась до температуры создания пара. Расширяющийся пар толкал поршни, которые поворачивали коленчатый вал. Таким образом приводились в движение колеса. Первым изобретателем, предложившим модель такой машины в 1690 г., был Папен (Papin).

В 1711 г. была создана паровая машина Ньюкомена (Newcomen), получившая наиболее широкое распространение в первой половине XVIII века. Через некоторое время в ней обнаружили серьезный недостаток: рабочий цилиндр машины Ньюкомена являлся одновременно и конденсатором. Из-за этого свойства цилиндр приходилось поочередно то охлаждать, то нагревать, в результате чего был слишком велик расход топлива. В последующие годы предлагалось множество различных улучшений насоса Ньюкомена, однако принципиальная схема оставалась неизменной на протяжении 50 лет, пока ее усовершенствованием не занялся механик университета г. Глазго Джеймс Ватт (James Watt).

Шотландский изобретатель Джеймс Ватт родился 19 января 1736 г. У него не было технического образования, но это не помешало ему стать квалифицированным мастером. Работа Ватта при университете не отличалась разнообразием. Но однажды ему поручили отремонтировать модель паровой машины Ньюкомена. Ватт долго не мог понять, как же заставить двигатель работать более эффективно. Однако после ряда неудачных попыток Джеймс понял, что все дело не в самой машине, а в принципах, лежащих в ее основе. Ему пришла идея отделить конденсатор для охлаждения пара от рабочего цилиндра, что и легло в основу создания универсального парового двигателя Ватта. Законченную и работоспособную машину Ватт создал в 1774 г. Паровая машина Ватта была экономична, поэтому получила широкое распространение и сыграла важную роль в истории автомобильного производства.

Следующий этап в автомобилестроении связан с именем Никола Жозефа Кюньо (Nicolas Joseph Cugnot) (1725 – 1804 гг.). Он одним из первых использовал паровую машину для транспортных нужд. Кюньо создал самый первый прототип современного автомобиля — трехколесную повозку, приводимую в движение паром и развивающую скорость 3  5 км/ч. Мощность данного транспортного средства составляла 2 лошадиные силы (л.с.). Изобретатель собирался использовать свое детище в качестве тягловой силы в армии: для подвозки артиллерийских орудий и снарядов. В движение машину приводил паровой двигатель, построенный механиком Парижского арсенала Брезаном (Brezin) под руководством Кюньо. Паровой двигатель вместе с котлом были отделены от остальной части и располагались спереди, от чего машину клонило вперед, несмотря на то, что на задних колесах висело массивное кольцо для противовеса. Еще одним недостатком этой машины было то, что ей приходилось останавливаться каждые 10  15 минут, чтобы накопить пар. В 1771 г. Никола Кюньо на одной из его действующих машин врезался в каменную стену, став, таким образом, первым человеком, попавшим в дорожно-транспортное происшествие. Этот инцидент стал началом черной полосы в жизни изобретателя. Так вскоре умирает один из финансовых покровителей Никола Кюньо, а позже другого его мецената ссылают. Оставшись без материальной поддержки, он прекратил свои эксперименты. Построенная Кюньо паровая машина в настоящее время хранится в парижском Музее искусств и ремесел. Историки, считающие, что паровые машины являются первыми автомобилями, признают тем самым и то, что именно Никола Жозеф Кюньо изобрел первый автомобиль.

Кроме Кюньо еще ряд изобретателей конструировали свои дорожные автомобили на паровом двигателе.

• Француз Онезифор Пекер (Onesiphore Pecqueur) усовершенствовал машина Кюньо, установив в нее изобретенную им дифференциальную передачу.
• В США в 1789 г. Оливер Эванс (Oliver Evans) получил первый патент на паровую машину.
• В 1801 г. Ричард Тревисик (Richard Trevithick) построил первый в Британии паровой дилижанс. Он широко использовался с 1820 по 1840 гг., однако затем был запрещен для езды по улицам городов.
• На протяжении с 1873 по 1883 гг. свою паровую машину конструировал сэр Амеде Болле (Sir Amedee Bollee). Первый выезд немецкого парового автомобиля «Волерт», изготовленного по его чертежам, состоялся 20 августа 1880 г. в Берлине. Машина снабжалась передненавесным двигателем, осевым приводом к дифференциалу, цепным механизмом к задним колесам, рулем на вертикальной оси и местом для водителя, находящимся позади двигателя. Котел автомобиля размещался за кузовом, в котором располагались пассажиры.
• В США паровые автомобили начали производиться еще во времена Гражданской войны и напоминали миниатюрные локомотивы. Среди основных конструкторов можно выделить Харрисона Дайера (Harrison Dyer), Джозефа Диксона (Joseph Dixon), Руфуса Портера (Rufus Porter) и Уильяма Т. Джеймса (William T. James). В 1871 г. Доктор Дж. В. Кархарт (Dr. J. W. Carhart), профессор физики Висконсинского государственного университета (Wisconsin State University), и компания «Дж. И. Кейз» (J. I. Case Company) построили работающую паровую машину. Это побудило власти Висконсина в 1878 г. организовать гонку длиною в 320 км, победитель которой получит 10 000 долларов. Первоначально для участия в этом соревновании зарегистрировалось около десятка гонщиков, однако на старт вышли только двое. Одна машина представляла город Грин Бэй (Green Bay), другая — Ошкош (Oshkosh). Автомобиль Грин Бэя был более скоростным, однако, сломавшись в пути, отдал победу автомашине Ошкоша, средняя скорость передвижения которой составляла 9,5 км/ч. С того времени и до конца века над паровыми двигателями инженеры работали почти на каждой американской фабрике. Большинство газет того времени содержат описания испытаний и неудач этих изобретателей.

Считается, что наиболее совершенный паровой двигатель был создан братьями Френсисом Эдгаром (Francis Edgar) и Фриланом Стэнли (Freelan Stanley). В 1897 г. они сконструировали свой первый паровой экипаж. Диаметр парового котла составлял всего 66 см, в то время это был самый компактный среди подобных двигателей. Кроме того, паровые машины Стэнли отличались простотой, надежностью и долговечностью. В 1906 г. в свет вышел гоночный автомобиль «Ракета» (Rocket) с паровым двигателем мощностью 150 л.с. Тот факт, что двигатель был паровым, не помешал «Ракете» установить абсолютный рекорд скорости в 205 км/ч. Лишь спустя несколько лет бензиновые автомобили смогли превзойти это достижение. Во многом благодаря достижениям братьев Стенли, легковые автомобили, работающие на пару, производились до 1925 г.