Газотурбинные автомобили

Газотурбинный автомобиль Ford Firebird 3 с 225-сильным двигателем (1961)
Газотурбинный автомобиль Ford Firebird 3 с 225-сильным двигателем (1961)

В конце XIX в. в книге «Самодвижущиеся экипажи», изданной в 1898 г. в Петербурге, русский автомобилист Н. Песоцкий приводит конструкцию газовой турбины, считая ее перспективной в качестве автомобильного двигателя. В более поздних трудах по автомобильным двигателям наиболее дальновидные авторы (П. Орловский, Н. Бриллинг и др.) дают сведения по газовым турбинам и указывают их возможные преимущества для применения в качестве автомобильного двигателя.

Несмотря на то, что идея газовой турбины высказана еще Леонардо да Винчи в 1500 г., а патент на нее был взят Джоном Барбером в 1791 г., практически первые опытные газовые турбины появились только к концу XIX в. В 1897 г. инженер русского морского флота П. Кузьминский построил первую опытную парогазовую турбину. Затем в 1907 г. французские конструкторы Арменго и Лемаль построили действующую газовую турбину.

Опытные газовые турбины начали строить в XX в. К 30-м годам они были усовершенствованы и начали применяться в качестве двигателей в промышленности.
Первый проект газотурбинного автомобиля был предложен в 1906 г: в Англии Нельсоном, но, конечно, в то время не могло быть и речи о постройке машины, так как газовая турбина не получила еще оформления даже в стационарном варианте. Только усовершенствование газовых турбин в турбовинтовой и реактивной авиации позволило приступить к опытам постановки их на автомобилях, это было сделано после второй мировой войны.

Первые опыты постройки газотурбинных установок для автомобилей провела английская фирма Ровер. Свои работы она опубликовала в 1946 г. Позднее начали сообщать о своих опытах постановки газовых турбин на автомобилях другие фирмы, представившие газотурбинные автомобили в 1950-х годах, но указывавшие, что опыты они начали в то же время, что и фирма Ровер, но не сообщали об этом до тех пор, пока не построили пригодных для испытаний машин. Сейчас работы по созданию газотурбинных автомобилей ведут почти все крупные заводы мира.

Газобаллонные автомобили

Газобалонный автомобиль ГАЗ-АА (1939)
Газобалонный автомобиль ГАЗ-АА (1939)

Газобаллонные автомобили появились во время первой мировой войны. Целью их применения было заменить дефицитный бензин светильным или другим газом, часто являющимся отходами производства, имеющимися на месте. Первые пробы проводились с использованием в качестве резервуаров для газа мягких резиновых баллонов низкого давления, размещаемых на крыше автомобиля, затем использовали обычные баллоны для сжатых газов и наконец пришли к выводу, что наиболее выгодно использовать сжатые газы на газобаллонных автомобилях при давлении около 200 кг/см2. Собственный вес баллонов при использовании легких сплавов с оплеткой стальной проволокой может быть сведен к минимуму (до 3 кг/м3). Для сжиженных газов баллоны изготовляются для максимального рабочего давления до 16 кг/см2 (расчетное 24 кг/см2). Вес их (около 0,5 кг/м3) превосходит вес бензиновых баков того же объема приблизительно в три-четыре раза (для сжатых газов в 25—30 раз).

Эксплуатация универсальных автомобилей, могущих работать как на бензине, так и на баллонных газах, обеспечивает бесперебойную работу автомобиля повсеместно, независимо от наличия газа. Однако такие автомобили не могут считаться совершенными, так как их мощность даже при работе на бензине ниже, чем у обычных бензиновых из-за меньшего коэффициента наполнения в связи с добавочным сопротивлением в комбинированном смесителе-карбюраторе; кроме того, лишний вес баллонов и оборудования ухудшает динамику автомобиля и снижает его грузоподъемность. При работе на газе мощность универсальных двигателей из-за падения коэффициента наполнения, меньшей теплотворности смеси и меньшего механического к.п.д. несколько ниже, чем при работе на бензине. Мощность двигателя может снижаться для сжатых газов в пределах до 20% и для сжиженных до 10%. Высокие октановые числа сжатых и сжиженных газов (более 100) позволяют повышать степень сжатия до 8—12, кроме того, применяя раздельные впускные и выпускные трубопроводы и специальные смесители, можно при конвертировании на газ предельно увеличить мощность двигателей для сжатых среднекалорийных газов на 20% и для сжиженных на 40%.

Таким образом, для газобаллонных автомобилей со специальными газовыми двигателями можно не только применять эти газы как заменители бензина, но и получать при этом более высокие динамические и эксплуатационные показатели автомобилей. Главным условием использования таких специальных газовых автомобилей является бесперебойное снабжение их газом, для чего требуется создание сети газонаполнительных станций на всей территории эксплуатации.

Газобаллонные автомобили находят применение в Западной Европе и в США. В СССР работа по созданию и усовершенствованию газобаллонных автомобилей началась в 1936 г. в НАМИ (тогда НАТИ). В результате совместной работы НАМИ с Московским и Горьковским автомобильными заводами были созданы советские газобаллонные автомобили, регулярный выпуск которых начался в 1939 г.

Особенности газогенераторных автомобилей

Автомобиль с газогенераторной установкой-прицепом
Автомобиль с газогенераторной установкой-прицепом

Посмотрим, какие же причины заставляют в обычных условиях эксплуатации избегать применения газогенераторных автомобилей. Прежде всего, работа на генераторном газе вызывает резкое снижение мощности и если просто перевести обычный бензиновый двигатель на генераторный газ, то мощность снижается до 40—50%. Такое падение мощности объясняется меньшей теплотворностью газовоздушной смеси по сравнению с бензиновоздушной. При работе на генераторном газе меньше коэффициент наполнения, коэффициент молекулярного изменения и механический к. п. д.

Конвертирование двигателя для работы на генераторном газе обычно сопровождается рядом переделок. Прежде всего, повышают степень сжатия, так как октановое число генераторного газа близко к 100. Кроме того, впускные трубопроводы выполняют для газовых двигателей отдельно от выпускных, устраняя таким образом подогрев смеси. Эти меры позволяют уменьшить падение мощности при переходе с бензина на генераторный газ до 20—30%. Переход на верхние впускные клапаны может сократить падение мощности при конвертировании до 5%.

Наряду со снижением мощности двигателя, вес газогенераторных автомобилей по сравнению с бензиновыми увеличивается, а грузоподъемность из-за громоздкой и тяжелой газогенераторной установки и запаса топлива уменьшается. Вследствие этого ухудшается динамика. Первоначальная стоимость газогенераторного автомобиля выше, эксплуатация его дороже, уход за ним сложнее, квалификация обслуживающего персонала должна быть выше, дороже и сложнее ремонт, короче пробеги до ремонта и технического обслуживания. В связи с этим к газогенераторным автомобилям прибегают как к крайнему средству замены бензиновых автомобилей, когда нет жидкого топлива или нерентабельна его доставка.

Опыты по созданию газогенераторных автомобилей в различных странах

Автомобиль с газогенераторной установкой
Автомобиль с газогенераторной установкой

В 20-х годах XX в. начались работы по созданию газогенераторных автомобилей в Германии, а также Швеции, Австрии, Японии, Бельгии и других странах.
В СССР газогенераторные автомобили начали появляться во время гражданской войны. Первые газогенераторные установки для древесного угля были построены под руководством С. И. Декаленкова. Почти в то же время проф. В. С. Наумов создал для автомобиля первую советскую угольную газогенераторную установку У-1 которая была испытана в 1923 г. Регулярный выпуск газогенераторных автомобилей начался на Московском Горьковском автомобильных заводах в 1936 г. В создании и усовершенствовании отечественных транспортных газогенераторов приняли советские научные учреждения: НАМИ, НАТИ, ЛТА, ЦНИИМЭ, ВИСХОМ и другие.

Необходимо отметить, что, хотя опыт постройки газогенераторных автомобилей более чем за 40 лет показал их полную пригодность, и в это время построено и прошло длительную эксплуатацию много различных моделей газогенераторных автомобилей, включая легковые, даже в странах, не имеющих запасов жидкого топлива, в мирное время отказываются от широкой эксплуатации газогенераторных автомобилей. Их используют только в случае острой необходимости, там, где нет жидкого топлива, или в районах, удаленных от баз снабжения жидким топливом, например, у нас на отдаленных лесозаготовках.

← РаньшеПозже →