Паромобиль. Часть 27.

Эта машина, построенная в 1878 году - по сути своей - культиватор. Тех еще архаичных времен, когда машины по делу и без копировали движения людей и животных, а не выполняемую функцию. Вот и этот аппарат, который мистер Дарби назвал просто и со вкусом: Darby Pedestrian Broadside Digger - перекапывает землю дюжиной вил.
Подробнее в комментариях.

Как оно ходит? Боком. Каждая пара вил закреплена на специальной ноге, после того, как нога (силой пара, разумеется) переставляется - вилы делают копательное движение, - и цикл повторяется. В итоге машина (в теории) заменяет двенадцать крестьян....

Шедеврально бессмысленное решение, надо признаться, - чистой воды, как его, "стимпанк", ага... Впрочем, изобретатель и сам это понял, потому что к следующей версии уже сделал свое изобретение менее антропоморфным и более тракторообразным.

Darby Pedestrian Broadside Digger v.2
Мистер Дерби, автор ужасно стимпанковской землекопалки, не успокоился на достигнутом и построил спустя пару лет продвинутый вариант своей системы. В ней, в частности, была решена проблема продольной устойчивости системы и управляемости по курсу, а для регулировки глубины копания применялись уже не "ноги", а боковые колеса, по стронам от ряда копающих вил поддерживали всю машинерию и обеспечивали правильную глубину вскапывания.

Вот достаточно детальная и точная модель шагалки-копалки второй версии. Как видите, Дерби был на правильном пути к современному типу культиваторов.

Правда путь этот неблизкий - как минимум, с такой массой на поле делать нечего, прокатывая несущее несколько тонн паровой машины со всей обвязкой и всякой механики колесо по свежевскопанной полосе фермер сводил к нулю значительную часть усилий по вскапыванию грунта.

Пароэлектровоз Heilmann №8001
Век пара и электричества, романтический XIX век находился на самом, так сказать, своем пике. Мрачный ХХ век еще только появился на горизонте, а пока все было прекрасно и удивительно. И, неудивительно, что именно в это время, как раз в 1890 году промышленник из Эльзаса, Jean Jacques Heilmann, получает патент на комбинированную пароэлектрическую силовую установку для железнодорожного транспорта. Объединяя, так сказать, в одном решении оба символа эпохи. Еще года два уходят на проектирование и опыты, на линии даже выскочил первенец пароэлектровозов, 600-сильный La Fusee Electrique - но уже в 1892-3 годах на французские железные дороги выходят два гораздо более тяжелых пароэлектровоза Heilmann оригинальной конструкции с номерами 8001 и 8002.

На вокзалах Парижа

На вокзалах Парижа

Собственно, суть идеи ясна из названия - в движение эти локомотивы приводились восемью двигателями постоянного тока, закрепленными прямо на осях двух тележек. А питались эти восемь моторов от двух генераторов Brown, Boveri & Company суммарной мощностью 900кВт, который в свою очередь (и наконец-то) приводились в действие горизонтально-оппозитной паровой машиной.

Развязывание оборотов паровой машины и колес позволило изготовить машину относительно малогабаритной, но весьма быстроходной, побороть проблему вибрации колес на высоких скоростях (тут-то все чистые тела вращения, в отличие от классических паровозных колес с противовесами и прочим) - заодно и генератор поменьше и полегче вышел. Все, казалось бы, красиво - но дальше начинается мрачная реальность.

тележка локомотива Heilmann,

ело в том, что современные нам тепловозы с электротрансмиссией - действительно получают от нее немалую выгоду. Поскольку ДВС имеет максимальную мощность и крутящий на высоких оборотах, а на низких - не очень, то для успешного трогания с места, особенно с тяжеленными составами, крайне важно развязать обороты двигателя и колес. Через электротрансмиссию дизель всегда работает на оптимальных оборотах отдавая всю мощность, выделение которой на колесах можно регулировать как угодно. Очень удобно.

Чем же эта схема не угодила паровозу? Да тем, что у паровой машины мощность вырабатывается не в цилиндре (где число вспышек ТВС за единицу времени эту мощность для ДВС и определяет), а в котле - т.е., совершенно независимо от оборотов паровой машины, которая просто преобразует давление во вращение. Поэтому, паровые двигатели в сложной трансмиссии, в общем-то и не нуждаются. Они прекрасно тянут и на самых малых оборотах. И ровно так же обстоят дела и с электромоторами - им тоже ничего, кроме простейшего редуктора (а то и без него можно и не требуется).

Соответственно, пролетели и пароэлектровозы мьсе Хейлманна. Не имея никаких преимуществ в тяге перед обычными паровозами - они только показывали худшие экономические характеристики - ведь паровозы с прямым приводом колес потерь в канале подвода мощности практически не имели. А тут - и генераторы с неидеальным КПД, и система регулирования мощности генератора с дополнительным небольшим генератором, да с собственной паровой машинкой на 28л.с., и моторы тоже не 100% в тягу отдают, еще и на нагрев прилично уходит. В общем, на тонно-километр топлива уходило больше. А тут еще и сложность и цена самой электросистемы, дополнительный (и довольно высокооплачиваемый) член экипажа - электрик...

В общем, достоинства электротрансмиссии ее недостатков в приложении к паровой тяге пересилить не смогли, и больше пароэлектровозы уже не строили...

примерное сечение, вид сбоку

Когда вместо лошадок и волов, способных только таскать плуги на поля вышли тракторы - сразу же появилась идея обрабатывать почву поактивнее. Ранние патенты оставим пока в стороне, но в 1894 году венгерский изобретатель и конструктор András Mechwart довел до железного воплощения первый мотокультиватор. На базе парового трактора. Применительно к данному случаю формулировку "КПД паровоза" надо возвести в квадрат. Почему?

Потому, что рабочий орган культиватора (ширина захвата 150см, глубина вспашки 33см) впивался в предварительно уплотненную паровым катком почву. Нет, а принципе идея была работоспособная, но первый блин вышел несколько комковатым, - слишком дорого обходилась обработка грунта таким способом. Но идея запала в умы и мотокультиваторы - спустя всего несколько лет, когда вместо паровиков появились гораздо меньшего веса ДВС - пошли как грибы после дождя.

поздний вариант пожарного паромобиле Fire King
Подход к проблеме у английских пожарных оказался прямо противоположным американскому. Если американцы придумывали всяких "механических лошадей" для запряжки в паровые насосы - англичане, в лице мистера Merryweather'а, который выпускал свои пожарные паромобили "Fire King" аж с 1899 по 1918 год - не стали поддаваться новомодным фантазиям. Поначалу. Созданная компанией "Merryweather and Sons" из Лондона крайне удачная конструкция водотрубного котла с малым объемом воды позволяла - в сочетании с нефтяным отоплением котла, выходившим на полную мощность за секунды (существовала для желающих и угольная версия котла, но была не очень популярна) - обеспечить время выезда на пожар, сопоставимое с временем на запряжку 6-8 лошадей, необходимых для перевозки такого большого насоса.

на улицах Лондона
Но мощности паровой машины хватало не только на насос, да и всякое имущество тоже надо возить - поэтому пожарные машины обзавелись большими ящиками под всякое нужное на пожаре, а сверху.. Сверху естественным образом разместились сами пожарные. Получилась более чем адекватная обстановке механизированная пожарная машина, оснащенная всем необходимым.

По прибытии на место - паровая машина переключалась с колес на привод насоса, способного выдавать до 1.36 кубометров в минуту (1360 литров, или 22,7 литра в секунду), которые направлялись на пожар с помощью нескольких стволов. Причем, время переключения системы из положения "движение" в положение "насос" и изготовка его к работе - занимала времени "не больше, чем на развертывание шлангов". Это, скажу я вам, очень неплохой по тем временам параметр!

И не стоит думать, что это были неторопливые такие "пыхтелки"-паровозики. В зависимости от конкретной модели и типа отопления котла - скорость машин варьировалась в пределах 32-48км/ч. А это, как мне кажется, уже предел для дорог и колес того времени. В смысле, и это вот - только по самой лучшей дороге и на прямой. Во избежание.
Паровые пожарные машины такого типа эксплуатировались по всей Империи - от Лондона до Новой Зеландии, как минимум до 1924 года, но скорее всего и до тридцатых дожили, пока грузовики уже не стали настолько дешевле и лучше в эксплуатации, что замена исправных паровых пожарных машин оправдалась.

Проблема создания техники с низким удельным давлением не нова. Так, еще в 1900 году американская компания Best Tractor Manufacturing Co построила тракторы, предназначенные для работы на болотах. Уж что они там делали - не скажу, скорее всего, что-то с торфом связанное, но в своем решении тракторостроители угадали будущее. Огромные барабаны заменили задние колеса, на которые приходился основной вес трактора, а странная конструкция сверху - силовая рама, убирающая выламывающее усилие с полуосей заднего моста. Решение заработало, тракторы не проваливались. Однако!!
Сами понимаете, что маневренности у них не было. Совсем. Поэтому, зону их работы нужно было тщательно планировать и размечать, иначе они могли просто не вписаться куда-нибудь. И хорошо еще, если что-то свалят, а то ведь утонут.. Ну и, конечно, если они все-таки застревали, бывало и такое - то их выдергивание превращалось в тот еще квест...

паробезноэлектромобиль-насос
Чем интересен этот вот агрегат, построенный в славном городе Нью-Йорке в 1908 году? Помимо совершенно феерического внешнего вида, позволяющего ему претендовать на роль символа стимпанка и дизельпанка одновременно, - еще и внутренним содержанием, в котором к двум означенным способам оживления механизмов присоединилась еще и "гостья из будущего", - полноценная электротрансмиссия. Вместе с передним приводом. Как пожарные докатились до жизни такой?

исходный вид самоходого насоса
Гигантский девятитонный(!) паровой насос понадобился пожарным в конце XIX века, когда в Нью-Йорке рванули ввысь небоскребы. Пожары на верхних этажах требовали огромных напоров воды, да и расходов недетских - про ручные насосы можно было забыть сразу, а небольшие паровые.. В общем, девятитонная махина была выходом из положения. Частичным. Потому, что такую дуру лошадями таскать почти невозможно. Ну, скажем, восьмеркой тяжеловозов еще туда-сюда, но как с такой упряжкой на непустых улицах мегаполиса? И конструкторы из Amoskeag Steam Fire Engine Company нашли выход. Что такое паровой насос, в общем-то? Паровая машина, приводящая в действие поршневой насос. Ну так пускай пока на пожар не приехала - колеса крутит, какая ей разница? Так и сделали, получив самоходный насос-паромобиль, правда за очень заметную по тем временам (1889 год) сумму в $7000. Бегал, кстати, он довольно шустро, судя по фотографии ниже - лошади за ним вскачь.

Но был у него один серьезный недостаток, особенно с т.з. работы в экстренных службах. Да, правильно. Пока разведешь пары - пол-небоскреба выгорит нафиг. И в 1908 году история насоса-паромобиля получила совершенно фантастическое продолжение.

насос спешит на помощь
Для радикального повышения оперативности насос было решено перевести на бензиновый мотор, который заводится мгновенно и через пару минут готов к выезду. Но как это сделать, ведь привод задних колес интегрирован в насос? Выход был только один - передний привод. И, мало того, в относительно небольшой моторный передок надо было засунуть и КПП, и дифференциал и сцепление... Тоже, само по себе непросто. Поэтому, наверное, выход был найден самый фантастический: электротрансмиссия.

Шестицилиндровый двигатель крутил генератор, а электромотор приводил в движение передние колеса (некоторые источники говорят про мотор-колеса, но они ошибаются). Вышло очень компактно и удобно в управлении. Но, обратите внимание: привод от паровой машины с задних колес не сняли. Так что в какой-то момент этот монстр мог двигаться и на паровой и на бензоэлектрической тяге одновременно. Превращаясь в совершенно невероятное полноприводное существо.

Эта история получила продолжение в несколько другом аспекте.

Паровой насос с бензоэлектрической "лошадкой"
Мотор-колеса очень интересные: двигатель расположен не в ступице, а в верхней части неподвижного диска (небольшая круглая коробочка), а вращается только обод с шиной, приводимый в движение через обычную зубчатую передачу. Решение очень красивое, если бы не смущала система на которой этот обод крепился к колесу.

Машина на "боевой позиции"
Обратите внимание: при примерно равной мощности и прочих характеристиках - решение с мотор-колесами существенно компактнее, чем "классика". Правда, проблем увеличения неподрессоренной массы никто не отменял, но полагаю, что последствия этого волновали пожарную охрану в минимальной степени.
P.S. А вот почему до идеи заменить паровую машину электроприводом с питанием от того же генератора (как это сделали в Европе) так и не дошли - представляется забавным.

Первый механический снегоход.
Примерно в 1901 году Элвин Ломбард (Alvin Lombard, 1856–1937), американский инженер и лесопромышленник дозрел до идеи заменить на лесоразработках северной части США и в Канаде лошадей на механических помощников. Идея, в принципе, разумная, тем более, что топливо для паровой машины было на лесоразработках, считайте, что халявным - всякие там обрезки, сучья, пеньки и прочая нетоварная древесина.

В качестве образца для подражания им был выбран, разумеется, паровоз. Правда, в отличие от паровоза привод на гусеницы (бесконечные рельсы, фактически) потребовалось сделать независимым и побортным, для обеспечения поворота машины на малых радиусах. Кроме того, пришлось делать и управляемую переднюю тележку, для того же самого. Первый вариант, построенный в 1901 году имел довольно оригинальное расположение паровых машин, между кабиной и котлом, - это упрощало процесс управления, сокращало потери пара на морозе (а ведь именно зимой производится основной лесоповал, зимой в дереве меньше влаги, т.е., его товарное качество выше), - но процесс топки котла дровами и ремонт паровой машины превращались в увлекательное занятие. Да и центр тяжести получался высоковат. Однако, машины работали...

С 1907 года в серию пошла новая модель с паровыми машинами расположенными по бокам от котла. Поподробнее следует остановиться на системе рулевого управления. Сделать переднюю тележку управляемой из основной кабины оказалось невозможно. Телемеханики в те годы еще не придумали, а рулить с помощью длинных тяг машиной, которая весит около 20 тонн практически нереально. Поэтому рабочее место рулевого расположили непосредственно над передней тележкой. А чтобы капитану парохода машины не пришлось выкрикивать ему команды сквозь пыхтение и свист паровика, - из кабины к рулевому протянули шнурок с колокольчиком. Типа: один звонок-влево, два - вправо, три - бросай всё и беги, сейчас рванет.

Кстати, экипаж этого аппарата составлял аж четыре человека: капитан, машинист, кочегар и рулевой...

Бункер для дров у машины был, как видите, относительно невелик, благо пополнить запасы можно было буквально на ходу, зато бак с водой (охватывающий котел, дабы вода не замерзла) сделали довольно солидным. Снега не накидаешь, фильтровать воду надо. Всю машину, для увеличения дорожного просвета собрали над рамой, но какой в этом был практический смысл не очень понятно, если такой монстр провалится, - то опа.
Такие могучие паровики, способные таскать до 12(!) прицепов со спиленными деревьями производились аж до 1917 года, когда фирма переориентировалась на выпуск тракторов с ДВС. Однако, несмотря на то, что удобство эксплуатации машины стало несопоставимым, экипаж сократился с четырех человек до одного-двух, - тяговые характеристики резко и принципиально упали. Как я уже сказал выше, паровик таскал до двенадцати прицепов, - а газолиновый трактор мог утащить только пять.

Проявляя недюжинный авангардизм в области частной инициативы - англичане свято блюди традиции во всем, что казалось службы. Вот, к примеру: первый британский самодвижущийся пожарный автомобиль. Ну ничего же особенного - паровая машина, насос, четыре колеса, - но нет! Он, как я понимаю, еще и электрический. Мгновенно выезжает на пожар, стоит только водителю занять свое место и пустить ток. А котел к насосу можно и по пути растопить. Впрочем, английские пожарные относительно много увлекались всяческой электрической экзотикой.

А вы что думали, французы хуже других? Нет, и вот вам "железный" аргумент. Это, прошу обратить внимание, пожарный паровоз. В смысле, как и у английских пожарных и у американских - паровой пожарный насос, машину от которого приспособили еще и колеса крутить, чтобы лошадок не держать вхолостую. Правда, год тут уже 1904, но и машина не просто как у американцев "самоходный насос" - это "интегрированное решение", - на той же машине перевозится и пожарный расчет из дюжины человек, и рукава для забора воды, и шланги, и всякий прочий инвентарь. По сравнению с современными пожарными автомобилями не хватает только самой цистерны с водой, но тут уж делать нечего, - ее просто некуда впихнуть и на нее нет мощности.

Динамические показатели неизвестны, но исходя из данных примерно совпадающих по времени английских собратьев - максимальная скорость где-то от 25 до 40км/ч. Меньше - просто смысла нет, а больше опасно.

....впрочем, наверное, можно было бы на прицеп взять бочку? Если очень надо.

Очень интересно, читал с удовольствием!

Интересная техника

Интересно.

Тема ретро всегда интересна и занимательна....

очень интересно

Не нашёл у тебя в блоге подходящей темы, поэтому решил сюда воткнуть эту статейку...
"Когда в 1909 году компания Lombard решила постепенно перейти от выпуска паровых безрельсовых локомотивов к машина с ДВС - они призадумались. Дело в том, что тяговое усилие надо "аргументировать" сцепным весом, иначе при любой мощности движитель будет просто проскальзывать. С паровиками проблемы не было - котел, тендер - все как-то само хорошо весит. А вот легкие ДВС.. Задачу решили просто и изящно - первых локомотив Lombард с ДВС был заднемоторным как "Запорожец". Разместив мотор прямо над гусеничной тележкой конструкторы убили сразу двух зайцев: и сцепной вес обеспечили, и прекрасный обзор с рабочего места водителя. Плюс, такой странный вынос батареи радиаторов еще и спину водителю спасал от холода. Ведь работали такие тракторы-локомотивы, в основном, зимой, на лесоповале. Правда, бензиновые локомотивы тянули всего по пять саней с лесом, против 12 для паровиков. Но скоращение расходов на обслуживание и текущую эксплуатацию (хотя бы - один водитель, вместо трех-четырех человек в экипаже паровика) постепенно взяли верх.

Конечно, мощностью тот мотор не отличался. Всего 50л.с., и это при объеме в 24.7 литра! Сегодня с такого объема взять меньше 300-500 лошадок уже непросто, а вот тогда... Но, зато, крутящий момент огого...
Однако, впоследствии преимущества традиционной компоновки взяли верх (в первую очередь - короткие тяги управления КПП и сцепления), и заднемоторная машина осталась в одиночестве. А жаль... Задумка была хорошая."