Паровозы на резиновом ходу. Часть 1. Грузовики

Речь пойдет о паровых автомобилях середины двадцатого столетия. Когда бензиновый мотор и дизель, казалось бы, окончательно и бесповоротно вытеснили паровой двигатель с автомобильных дорог.

А вот не вытеснили. Просто мы мало знаем о паровых автомобилях тех лет. За рубежом о них пишут книги, обсуждают различные модели на клубных сайтах, любуются действующими экземплярами на фестивалях. А у нас? Десяток статей в автомобильных журналах, несколько Интернет-страничек, скупые упоминания у Юрия Долматовского и Льва Шугурова [1, 6], небольшой раздел в популярной энциклопедии [9] – вот, пожалуй, и все. А специальная литература 30-50-х годов потихоньку истлевает в подвалах нищих технических библиотек [2, 3, 4].

А ведь эти машины заслужили свою долю славы. Над созданием и совершенствованием паровых автомобилей трудились солидные фирмы.

Их старания не пропали зря. Так, рейсовые паровые автобусы «Геншель» колесили по дорогам Германии в тридцатых годах. Работающие на угле «Сентинелы» перевозили грузы и состояли на вооружении британской армии. Англичане экспортировали эти грузовики в страны, где были проблемы с бензином и дизельным топливом. И это продолжалось до начала шестидесятых годов [5].

Даже в США, где к сороковым годам были созданы очень хорошие машины с двигателями внутреннего сгорания, велись работы по паровым автомобилям. Братья Добль весьма преуспели в постройке паровых легковушек, работающих на жидком нефтяном топливе. Самая совершенная их модель весила 1230 кг и развивала скорость до 120 км в час. А холодный котел запускался всего за 40-60 секунд [3]. И, конечно, все знают, что еще в 19 веке паровые автомобили подарили нам слово «шофер», без которого автомобильный лексикон уже немыслим. Ведь по-французски «шофер» (chauffeur) означает «кочегар» [1].

Как отмечал Н.С. Решетников, «Успех и будущее парового автомобиля решают не паровая машина, а паровой котел» [3]. То есть упор надлежало делать не на механику, а на термодинамику, совершенствовать парогенератор, снижать тепловые потери.

Того же мнения придерживаются С.В. Татищев и Ю.А. Шебалин: «Применение паровой машины как двигателя для автомобилей обусловлено созданием легкого и надежно работающего котла.» [4]

Решетников писал это в 1935 г., Татищев и Шебалин – в 1946 г. Их разделяло 11 лет, а конструкторы всё спорили и спорили: какой парогенератор лучше? И строили паровые автомобили, развивая два направления. Первое – английское «Сентинел» с силовой установкой среднего давления (15-20 ат), работающей на угле; второе – американское «Добль» с водотрубным котлом высокого давления (100-140 ат), потреблявшим жидкое топливо.

Конечно, фирмы «Сентинел» и «Добль» не единственные, кто трудился над паровыми автомобилями. Но они были лидерами, авторами большинства технических решений, владели патентами, выдавали лицензии на их использование. Поэтому считать их основателями двух направлений вполне естественно.

Итак, классический тяжелый угольный котел с дымом и золой с одной стороны, и легкий нефтяной с форсунками и распылением топлива с другой. Вся литература 30-40-х годов единодушна: будущее за котлами «Добль», то есть за установками второго типа.

С инженерной точки зрения это выглядело логично. Но техника не всегда правила бал. В конце 19 века британский парламент ограничил скорость движения паровых экипажей и ввел драконовские пошлины на их эксплуатацию. Теперь мы знаем, что эти законы «продавили» владельцы гужевого транспорта, угадавшие в механических повозках опасного конкурента [3].

В той же Англии в 1933 г. ввели налог на грузовики, зависевший от массы автомобиля. И тяжелые паровики сразу попали в невыгодное положение в сравнении с бензиновыми и дизельными автомобилями. А через год, в 1934 были уменьшены пошлины на импортные нефтепродукты, разница в стоимости угля и бензина сократилась, что тоже не пошло на пользу паровому автопарку. Защитники паровых автомобилей объясняют это давлением нефтяных корпораций США – главных мировых импортеров бензина того времени.

Но уголь все равно был намного дешевле. Та же литература 30-50-х годов изобилует ценами на твердое и жидкое топливо и щеголяет стоимостью «тонно-километра» при эксплуатации бензинового, дизельного или парового грузовика. Так вот, когда речь шла о местном топливе в малоразвитых уголках планеты… о! тут твердотопливному паровому грузовику не было равных – торф, уголь, дрова буквально лежали под ногами, а нефтяное топливо еще надо добыть, переработать и привезти.

По этой причине грузовик с котлом типа «Сентинел» оказался рентабельнее не только бензинового и дизельного автомобиля, но и обошел собрата с котлом типа «Добль». Так и повелось: тяжелые паровые грузовики работали на угле, и лишь немногие – на нефти. А паровые легковушки и автобусы обзаводились силовыми установками высокого давления на нефтяном топливе. Что и понятно: вотчина пассажирского транспорта – развитые регионы, где проблем с нефтью значительно меньше. А «коммерческий транспорт», он ведь сродни крепостному. Где барин прикажет, там и работай – хоть в метрополии, хоть в колонии, хоть в армию иди. В итоге паровые грузовики с котлом на твердом топливе оказались долгожителями.

Понятно, что паровые автомобили отличались по конструкции. Неугомонные англичане положили в основу классификации паровых автомобилей взаимное расположение котла и паровой машины. По этому признаку паровики делятся на два основных типа [2]:

• Overtype – «высокий тип», когда паровая машина расположена непосредственно на котле;

• Undertype – «низкий тип», когда машина смонтирована отдельно от парового котла на шасси.

В свою очередь Undertype делится на три группы:

• автомобили с тихоходными «сильными» паровыми машинами с цепной передачей момента на ведущую ось;

• автомобили с менее мощными, но быстроходными машинами, оборудованными коробкой скоростей и цепной передачей на ведущую ось;

• автомобили с быстроходными паровыми машинами и карданной передачей.

Overtype подразделяется на две группы:

• автомобили без коробки скоростей;

• автомобили с коробкой скоростей.

Дальнейшими признаками классификации могут быть:

• количество осей: две, три или четыре;

• тип парового котла: вертикальный, горизонтальный, паровозный, прямоточный, высокого или низкого давления, питающийся жидким или твердым топливом и т.д.;

• тип паровой машины: вертикальная, горизонтальная, V- образная, двух- или многоцилиндровая, золотниковая или клапанная; с простым расширением или типа компаунд, работающая с конденсацией или без нее, простого или двойного действия и т. д.

Далее предлагалось ранжировать паровики по числу осей, но уже ведущих; по назначению (грузовые, пассажирские, коммунальные, сельскохозяйственные); по тоннажу или числу пассажирских мест – словом, столь тщательная квассификация свидетельствовала о серьезности подхода к созданию паровых автомобилей.

Рассмотрим несколько примеров компоновок агрегатов паровых грузовиков. На рис 3 показан грузовой паровой автомобиль «Фаулер» (Англия) с котлом низкого давления. Видно, что его компоновка – классический Overtype. Она практически не отличается от привычного бензинового или дизельного грузовика.

Действительно, парогенератор и паровой двигатель здесь объединены в один силовой агрегат, расположенный в передней части автомобиля. Крутящий момент передается на задние колеса карданным валом. Однако коробка передач в трансмиссии отсутствует, поэтому подбор крутящего момента целиком возложен на паровую машину.

Чем хорош Overtype? Ответ очевиден: длина паропроводов у него минимальна, что позволяет эффективно поддерживать требуемую температуру пара в холодное время года. А чем плох? И здесь все понятно: трансмиссия усложняет конструкцию и требует дополнительного обслуживания и ремонта в случае поломок.

Здесь полезно сделать отступление: ну ладно кардан, главная передача, дифференциалы. Дань Overtype. Но ведь известны конструкции паровых автомобилей с коробкой передач и, следовательно, со сцеплением. Они-то зачем паровику? Ведь его двигатель удивительно эластичен и легко приспосабливается к любым режимам движения – об этом во всех книжках пишут... А что касается заднего хода, поставил движок на реверс и вперед! Точнее – назад...

Всё верно. Но вот что говорит В.А. Доб­ровольский [2]: «Когда паровой самоход все же снабжается коробкой скоростей, комбинация двух-трех скоростей по коробке и нескольких позиций золотникового перекрытия дает в результате экономичную и чрезвычайно плавную работу при полной приспособляемости к меняющимся во время хода сопротивлениям дороги».

Добавим еще один случай применения сцепления и коробки на паровом автомобиле. Если паровик создается на базе серийного бензинового или дизельного грузовика, то, как правило, получает от него в наследство и трансмиссию. Так получается дешевле – как в проектировании, так и в производстве. А сейчас посмотрим, как решались задачи компоновки агрегатов на различных грузовых автомобилях с паровым двигателем.

Посмотрим на рис 4, где показано шасси тяжелого английского грузовика «Йоркшир» грузоподъемностью 10 т. Здесь поиск оптимальной схемы привел к промежуточному варианту между Overtype и Undertype. Конструкторы попытались сместить паровую машину ближе к ведущим колесам. Они разъединили ее с котлом и расположили за спиной помощника водителя. С учетом длинной рамы результат получился ощутимый, но громоздкая трансмиссия с тремя карданными валами все равно осталась.

Кроме того, по мнению эксплуатационников, гигантский огнедышащий «Йоркшир» было очень трудно водить: огромный горизонтальный котел, расположенный прямо перед носом водителя, закрывал две трети дороги [4].

Иное дело «Сентинел», шасси которого показно на рис 5. Вертикальный котел не мешал обзору, а трансмиссия упростилась: паровая машина переехала к задним ведущим колесам, что позволило упразднить карданный вал и главную передачу. Их заменили роликовыми цепями Галля, никудышными на высоких оборотах, но безупречно работавшими при малых угловых скоростях – что как раз и требовалось тихоходному паровому грузовику.

Да, этот «Сентинел» – настоящий Undertype, со всеми его достоинствами. Но и со всеми недостатками. Главный из них – разнесенные агрегаты: котел спереди, двигатель между лонжеронами под брюхом, водяной бак вообще на корме. Зимой это беда – пар в трубках остынет, а вода в баке и вовсе может замерзнуть.

В компании это прекрасно понимали, поэтому строили как Undertype, так и Overtype – в зависимости от географии поставок. В жарких странах замерзание воды паровику не грозит. Поэтому «Сентинелы», поставляемые англичанами в Австралию, Индию, Южную Америку и Африку были все как один Undertype.

Стремясь к удешевлению производства, компания пользовалась палочкой выручалочкой – унификацией. Выпуская автомобили различной грузоподъемности, фирма «Сентинел» комплектовала паросиловые установки одинаковыми узлами. Благодаря такой семейственности двух- и четырехосные грузовые автомобили снабжались двигателями и котлами с одинаковыми габаритными и монтажными размерами. Поэтому более тяжелые грузовики имели худшую динамику и меньшую максимальную скорость, чем «коллеги» среднего и малого тоннажа. Но зато одинаково хорошо продавались и были удобны в обслуживании и ремонте.

Как уже говорилось, твердотопливные «Сентинелы» управлялись экипажем из двух человек – водителем и помощником. В дальнейшем с развитием автоматизированной бункерной подачи топлива автомобиль должность помощника упразднили.

А вот розжиг холодного котла в установках низкого давления всегда был подлинной мукой. Представьте, что промозглым утром вам нужно растопить огромную печку на колесах и вскипятить хотя бы несколько десятков литров воды! Да, у вас есть электрическая воздуходувка и прочие прибамабасы, но уголь есть уголь, 40-60 минут вынь да положь. Это как минимум.

Но те же хитрые англичане придумали простой способ избавления от нелегкой трудовой повинности. Днем паровой автомобиль работал по прямому назначению – перевозил грузы, а ночью, находясь на приколе «на малых парах», обогревал и снабжал горячей водой дома, гаражи, коровники и разные прочие здания и сооружения. Таким образом, время утреннего розжига сводилось нулю. Водителю оставалось лишь отсоединить шланг; автомобиль же всегда был «готов к бою». Правда, требовалась дозаправка водой и углем – но ведь заправляться приходилось в любом случае...

Грузовики «Сентинел» с фигуркой шотландского воина на кабине стали символом паровой автомобильной эпохи. При чем тут воин? Никакого секрета: английское слово sentinel означает страж, часовой, защитник.

Фирма выпускала свои машины долго – с 1906 по 1959 год [9]. Но что интересно: угольные грузовики остаются с нами и сегодня. Они не умерли. В Англии на «стим-фестивалях» можно видеть десятки действующих свежевыкрашенных «Сентинелов», как впрочем и «Гарретов», «Аткинсонов» и других паровиков из частных и клубных коллекций. Только вот в России ничего подобного нет... Кстати, а что было в России? Точнее, в СССР?

Трудно поверить, что в начале пятидесятых годов прошлого века у нас всерьез обсуждался вопрос серийного освоения паровых грузовиков. По некоторым данным, не обошлось без могущественного ведомства Лаврентия Павловича, которому требовался грузовик для лесных, угольных и торфяных районов, работающий на местном топливе.

Автомобиль разрабатывали специалисты Научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института (НАМИ). Понятно, что для сурового российского климата компоновка Undertype не подходила. Поэтому для изучения и освоения купили грузовик «Сентинел» Overtype: вертикальный котел в нем располагался в центре кабины между лонжеронами, а угольные и водяные баки были установлены позади мест водителя и его помощника. Сразу за котлом на лонжеронах размещалась четырехцилиндровая паровая машина одностороннего действия с клапанным распределением [4].

Какие же эксплуатационные показатели были у этого «Сентинела»? Емкость водяных баков составляла 740 л, а в бункеры входило 400 кг угля. Запаса воды хватало для груженого автомобиля на 100 км пробега, а запаса топлива – на 300 км. Двигатель развивал 85 л.с. при 1500 об/мин. Максимальная скорость груженого автомобиля достигала 65 км/час, порожнего – 73 км/час. При этом полный вес «Сентинела» с грузом в 6 т составлял 13 660 кг.

Этот грузовик и стал прототипом советского парового автомобиля НАМИ-012. Однако наше чудо техники работало не на угле, а на... швырковых дровах. К слову, «швырок» – это полено, которое можно бросать (швырять) в печь.

Котел и паровую машину свели в единый агрегат, расположенный на лонжеронах за спиной водителя. Паросиловая установка действовала по замкнутому циклу с конденсацией отработавшего пара. Топочный вентилятор и вентилятор для конденсатора приводились от турбины, вращаемой «мятым» паром.

Никаких специальных решений по ходовой части не планировалось, бюджет был ограничен, да и сроки тоже. Конструкторы взяли шасси серийного МАЗ-200 (ЯАЗ-200), разместили на нем силовую установку, бункеры для дров и воды, оригинальную кабину. Сцепление, коробка, карданный вал и главная передача остались.

Получился кондовый морозоустойчивый Overtype. Что называется, без претензий. Автомобиль имел автоматизированное бункерное питание, благодаря чему дрова поступали в котел «самотеком», развивал скорость 45 км в час, брал в кузов 6 тонн груза и имел запас хода до 80 км на одной заправке. Управлял им один человек.

Не забыли и механиков, которым предстояло обслуживать и ремонтировать эти «дорожные паровозы». Трехцилиндровый паровой двигатель получил вкладыши и поршневые кольца от тракторного дизеля. Унификация, однако...

Позже в НАМИ создали полноприводный вариант парового автомобиля – тягач НАМИ-018. Его испытывали долго, в течение 1953–54 гг., причем как летом, так и зимой. В результате межведомственная комиссия дала следующее заключение: «Паровой автомобиль НАМИ-018 с двумя ведущими осями отвечает требованиям лесной промышленности и может быть использован в районах, куда доставка жидкого топлива затруднена и высока по стоимости» [5].

Не будем более описывать конструкцию НАМИ-012 и НАМИ-018. Подробно о них рассказано в публикациях Вячеслава Мамедова и Дмитрия Дашко, опубликованных в «Грузовик-пресс» [7,8]. Прекрасные статьи, но есть в них весьма досадная ошибка. Причем одна и та же.

Вот что пишет о НАМИ-012 Вячеслав Мамедов: «Можно ли построить паровой автомобиль, работающий на дровах? Подобную задачу никто и никогда в мире еще не решал» [7, стр. 44].

Ему вторит Дмитрий Дашко: «...построить лесовозный паровой автомобиль, работающий на дровах. Такого в мировом автомобилестроении точно еще не было – чтобы заправить машину, достаточно подбросить в нее дровишек...» [8, стр. 81].

Откуда сведения? Подозреваем, что из архивов НАМИ. Нашу догадку подтверждают слова одного из разработчиков советского парового грузовика А.Ф. Аникеева: «Известно, что парового автомобиля, работающего на дровах без специальной их подготовки и хранения, практика мирового автостроения не знает. Задача его создания решалась в СССР впервые в истории автостроения» [5, стр. 6].

Впервые, говорите? Что ж, обратимся еще к одному источнику, а именно к трудам Н.С. Решетникова: «...французский паровой грузовик «Эксшо» грузоподъемностью в 4 т. Эта машина вместе с запасом топлива и воды весит 3 800 кг, что является вполне удовлетворительным для грузовика данного тоннажа. Паросиловая установка «Эксшо» работает на древесном угле или на дровах. На 1 км пути автомобиль расходует 4 кг дров (влажностью до 30%) или 3 кг угля. Расход воды на 1 км пробега – около 8 л. Эти данные соответствуют средней скорости движения в 20 км/ч» [3, стр. 54].

Так что были ранее «дровяные» грузовики! Пусть примитивные, прожорливые, но были. Вот он, паровой грузовик «Эксшо», на рис. 8. Знал ли о нем инженер А.Ф. Аникеев? Скорее всего, знал. Как и весь коллектив разработчиков. Но ведь время было такое – в СССР всё делалось «впервые в мировой практике», разве что слонов не разводили... Что касается статей, авторы «Грузовик-пресс» явно поленились поработать с литературой, понадеявшись на идеологически выдержанные отчеты НАМИ.

В заключение посмотрим еще раз на фото НАМИ-012. «Динозавром» его никак не назовешь. Бескапотная компоновка, как у КамАЗа, и вообще, вид вполне современный. Жаль, что ни один из опытных образцов этих машин не дожил до наших дней. Он украсил бы любой автомобильный музей.

Итак, уголь, дрова... А что автомобили с нефтяными котлами? О них как-нибудь в следующий раз.

• Юрий Буцкий