Создатели двигателей
Шрифт:
Допустим, что в цилиндре двигателя поршень находится в верхнем крайнем своем положении. В этом положении между поршнем и крышкой цилиндра остается промежуток, представляющий камеру сжатия. В дне цилиндра имеются грибообразные клапаны, головки которых прикрывают отверстия. Клапаны удерживаются в закрытом состоянии пружинами. В нужный момент они открываются при помощи кулачков на валу. Кулачки приводятся в движение самой же машиной.
Двигатель пускается в ход посторонней силой. Пока поршень движется вниз, выпускной клапан остается закрытым, впускные же клапаны приподнимаются, и через один из них всасывается в цилиндр газ, через другой — воздух. Газ и воздух образуют в цилиндре горючую «рабочую» смесь. Этот первый ход поршня называется «первым тактом» или «ходом всасывания».
К концу
Когда смесь подверглась сжатию, она зажигается в камере сжатия электрической искрой и взрывается, то есть быстро сгорает, выделяя при этом теплоту. Благодаря выделению теплоты происходит расширение газообразных продуктов сгорания, вследствие чего максимальное давление получается в тот момент, когда поршень находится в крайнем верхнем своем положении и газы с силой толкают поршень. Это — третий такт, или рабочий ход. При нем все клапаны закрыты. Поршень приводит в движение через кривошип вал двигателя с маховиком.
Когда поршень дошел до конца, открывается выпускной клапан, и поршень, двигаясь обратно, выгоняет отработавшие газы наружу. Это — четвертый такт, или выхлоп.
Четыре такта и составляют рабочий процесс. Далее приводимый в движение уже инерцией маховика двигатель повторяет снова весь цикл. В этом цикле, как видно, имеется лишь один рабочий ход на четыре хода поршня. Но на валу двигателя получается спокойное и равномерное вращательное движение благодаря маховому колесу большого веса.
Сжатие рабочей смеси перед зажиганием чрезвычайно повысило коэффициент полезного действия в новом двигателе Отто. Уже первые машины, выпущенные заводом «Отто-Дейтц», по коэффициенту полезного действия на семнадцать-восемнадцать процентов превзошли паровые машины такой же мощности.
Атмосферные машины были сняты с производства. За это время завод выпустил их свыше десяти тысяч. Тем не менее с ними было покончено навсегда: никто из последующих конструкторов и не пытался возродить их к жизни, ибо нельзя было внести в них ничего нового, что могло бы поставить их вровень с четырехтактными двигателями.
Сначала завод выпускал маломощные двигатели — они заменяли атмосферную машину. Но затем развитие четырехтактного газового двигателя пошло по линии увеличения мощности. Появились двигатели мощностью в 10 лошадиных сил, через два года были построены двигатели в 50 лошадиных сил с двумя цилиндрами. Распространение новых двигателей шло с невероятной быстротой. В течение последующих двадцати лет по патенту Отто было построено сорок две тысячи двигателей, общая мощность которых составляла, однако, только 170 тысяч лошадиных сил. Это был двигатель мелкой, кустарной промышленности, и в этом крылся секрет его успеха.
Английские и французские предприниматели, строившие двигатели по патенту Отто, не слишком долго выплачивали изобретателю премию за пользование патентом. Со всех концов. мира к Отто начали предъявлять претензии многочисленные изобретатели двигателей, работавших на светильном газе. Деятельность этих изобретателей не пошла дальше получения патентов. О них никто не вспоминал до той поры, пока патенты не понадобились для предъявления исков счастливому немцу.
Претензии отдельных лиц энергично поддерживали промышленники: они добивались свободного производства машин, оказавшихся столь ходкими. Претензии эти могли иметь место тем более, что основные принципы двигателя Отто не были совершенно новыми и неизвестными. В своих двигателях двойного действия Барнет также подвергал смесь сжатию. Оказалось, что и весь четырехтактный цикл с точным указанием на принцип сжатия несколько раньше описал профессор Бо де Роша, выпустивший во Франции еще в 1862 году литографированную брошюру по этому вопросу.
Предшественники Отто не смогли преодолеть трудностей при осуществлении своих идей, а иногда, как Бо де Роша, только ограничивались их изложением.
Идеи эти были прочно забыты, и, во всяком случае, для самого Отто литографированная тетрадка Бо де Роша явилась совершенной новостью.
Все эти забытые
Начались бесконечные процессы. Жизнь Отто была отравлена. Не будучи ни в чем виноватым, он чувствовал себя преступником. Напрасно Ланген убеждал его относиться спокойно ко всем этим судебным процессам, которые обязательно сопровождают всякий успех. Отто, мечтавший дожить до последнего дня своей жизни с репутацией честного купца, забросив свои остальные дела, занимался теперь только оспариванием исков. Он не мог ни о чем больше думать, ни о чем говорить. Он доставал документы, разыскивал свидетелей своих первых опытов. Все было напрасно. Как ни ясны были для всех заслуги Отто, как ни подтверждал он свои права на изобретение, в результате длительного судебного процесса германский патент Отто был аннулирован.
Аннулирование патентов Отто дало возможность беспрепятственно строить газовые двигатели повсюду. Но дела фирмы «Отто-Дейтц» нисколько не пострадали. Большая часть заказчиков предпочитала иметь дело с фирмой, уже зарекомендовавшей себя качеством своей продукции.
Исход процесса нисколько не повлиял и на отношения компаньонов. Но решение суда произвело ужасное впечатление на самого Отто. С этих пор вся последующая его жизнь ушла на ведение бесплодных и унизительных споров о том, кому принадлежит в действительности честь изобретения.
Между тем, не замечаемый больше самим изобретателем, успех газовых двигателей возрастал беспрестанно. Они обслуживали теперь не только мелкие предприятия, но и городские электростанции, где двигатели непосредственно соединялись с динамо-машинами. Наконец осуществилась интересная попытка применить газовый двигатель на железнодорожном транспорте.
В 1890 году немецкий инженер Люриг построил вагон с газовым двигателем. Вагон курсировал на Дрезденской городской железной дороге. В нем помещалось несколько резервуаров с газом, сжатым до шести атмосфер. Специально сконструированные на заводе «Отто-Дейтц» двигатели находились под сиденьями в середине вагона. Валы их связывались с осями посредством цепей Галля. На крыше вагона находился резервуар с водой для охлаждения цилиндра. Опытный вагон работал хорошо. На газовые железные дороги возлагались большие надежды, и вскоре появилась специальная линия с газоходами в Дессау. Газ к станции подводился от городского газового завода. Линия имела длину в четыре с половиной километра и обслуживалась десятью вагонами-газоходами системы Люрига. Однако дальнейшего развития газовый транспорт не получил. Газоходы были вытеснены с городских дорог электрическими трамваями.
С появлением новых систем тепловых двигателей газовые двигатели продолжают занимать почетное место среди них. В настоящее время они достигли больших мощностей, до 10 ООО лошадиных сил. С особым успехом они применяются там, где имеются дешевые природные газы и газы, являющиеся отходами производства, как, например, колошниковые газы доменных печей.
Применение газовых двигателей еще при жизни Отто вышло далеко за пределы городов, где имелся светильный газ. Они перешли на работу «генераторным» газом во многих областях промышленности, но революцию в транспорте произвели двигатели, работающие на жидком топливе.
Отдавая должное заслугам Отто, «Немецкое общество инженеров» назначило свой очередной годовой съезд в Кельне, чтобы чествовать Отто по случаю присуждения ему Вюрцбургским университетом почетного звания доктора-инженера.
Но силы изобретателя подходили к концу. За месяц до съезда, 26 января 1891 года, Отто умер.
3. Низкие степени сжатия
Готлиб Даймлер, главный инженер завода «Отто-Дейтц» в Кельне, не был похож на своих современников. Вооруженный большими теоретическими знаниями и огромным конструкторским опытом, он не производил, как его предшественники, разнообразных экспериментов в поисках пути к осуществлению той или иной идеи. Он оказался одним из первых инженеров, подошедших к разрешению технических задач во всеоружии широкого технического кругозора и международного практического опыта машиностроения.