Помоги проекту - поделись книгой:
Очень скоро выяснились и основные преимущества электромотора перед всеми остальными двигагелями: малый размер и вес, бесшумность и бездымность, ненужность фундамента, большая мощность, постоянная готовность к работе и — что особенно важно для транспортного двигателя — простота реверса и уменьшение числа оборотов.
Впервые идея использования электричества для движения экипажа возникла еще в 1834 году в Америке у некоего Томаса Давенпорта, изготовившего игрушечные электрические локомотивчики. Они приводились в движение гальваническими элементами.
Вскоре электрические экипажи начали получать и практическое значение. В 1838 году на улицах Лондона появились экипажи некоего Давидсона, двигавшиеся при помощи электромотора. На публику они не произвели большого впечатления, но ими пленилась лондонская полиция, которая и приобрела для себя несколько таких экипажей. Полицейские электрические автомобили имели под сиденьем батареи аккумуляторов, хранивших запас электроэнергии. Электромотор, получавший энергию от аккумуляторов, работал на ось экипажа при помощи зубчатой передачи.
Автомобили двигались довольно быстро, но несмотря на многие их преимущества развитию их и до сего времени препятствует громоздкость аккумуляторных батарей, нуждающихся к тому же в частой зарядке.
Тем не менее, электрические автомобили строились и ими пользовались до тех пор, пока они не были вытеснены несравненно более удобными и выгодными современными бензиновыми автомашинами.
Проблема электротяги была разрешена только с появлением динамомашины и пионером введения электродвигателя на транспорте был все тот же Вернер Сименс.
В 1879 году он демонстрировал на Берлинской промышленной выставке модель трамвайной линии, вернее электровоза, тянувшего за собой три вагона. Электромотор мощностью в 13 лошадиных сил, помещенный на четырехколесной тележке, поставленной на рельсы, работал непосредственно на ведущую ось электровоза. Этот электрический поезд, рассчитанный на 78 пассажиров, шел по узкоколейному кругу, длиною в триста метров, со скоростью около семи километров в час и пользовался большим успехом на выставке.
Посетители выставки неизменно заканчивали осмотр прогулкой на электрической железной дороге.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Демонстрация первого электровоза имела очень важное значение для дальнейшего развития электрических железных дорог. Сименс наглядно доказал, что электрический ток пригоден не только для «тонкой» работы включения и выключения, как это было на телеграфе, но вполне может выполнять и всякие другие функции вплоть до самых «тяжелых работ» на транспорте.
Успешное разрешение проблемы электротяги было последней крупной работой Вернера Сименса. К этому времени он состоял уже членом Берлинской академии наук. Отступив на этот раз от обычного принципа избрания своих членов, она предоставила почетное место технику-практику, научные труды которого ограничивались несколькими работами, сделанными в молодости и не имевшими серьезного научного значения.
Сименс умер 6 декабря 1892 года, дожив до того времени, когда электротехника, в создании которой ему принадлежит несомненно одно из самых видных мест, стала важнейшей областью техники.
Развитие электротехники в конце девятнадцатого и начале двадцатого века шло чрезвычайно быстро и привело к коренным изменениям во многих производственных процессах. Огромное значение имело ее развитие и в области железнодорожного транспорта.
Электровозы Сименса относятся уже к группе не аккумуляторных электровозов, а контактных. Электромоторы их питаются током посредством токоприемника от контактного провода.
Провод этой первой электрической железной дороги был проложен в рельсах.
Почти одновременно знаменитый Эдисон построил электровоз такой же мощности в Америке и некоторое время эксплуатировал его на железной дороге Норзерн — Пасифик.
Успех выставочной электрической дороги побудил фирму «Сименс и Гальске» закрепить за собой права на изобретение и начать постройку таких дорог в более широком масштабе. Вместе с тем фирма выпустила и свой первый рудничный электровоз, предназначенный для работы в копях.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
В 1889 году фирма «Сименс и Гальске» закончила электрическую дорогу в Лихтерфельде близ Берлина, длиною около трех километров. Это был первый электрический трамвай с питанием током через рельсы. Электромотор помещался под полом вагончика, между осями колес и вращение его передавалось при помощи стального троса ведущим колесам. На обеих площадках вагончика были установлены два рычага: один управлял обыкновенным механическим тормозом, а другой служил для управления электромотором, то есть скоростью его хода и переменой прямого хода на обратный.
Дальнейшее развитие трамваев пошло по тому же пути и устройство их остается в основном таким же. То, что пассажиры трамваев обычно называют мотором — механизм, находящийся на площадке вагона — есть только аппарат, регулирующий работу электродвигателя, который помещается между осями вагона и приводит их в движение.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Подобные же дороги одна за другой были построены в Оффенбахе, в Меглинге, в Вене. Впечатление, произведенное ими было далеко не таким, как от первых железных дорог. Долгое время они как-то не привлекали к себе большого внимания, может быть из-за дороговизны и неудобств, связанных с прокладкой провода в рельсах, и недостаточного развития электростанций, могущих подавать ток.
Лишь с дальнейшим развитием электротехники и с заменой проводки тока по рельсам очень простой воздушной проводкой, придуманной американцами, электрические железные дороги в виде трамваев, воздушных дорог и метрополитенов начали распространяться по всему миру с необычайной быстротой.
Немецкое изобретение, доработанное американскими техниками, возвратилось в Европу и, прежде всего, в Германию. Однако у немцев воздушная подвеска проводов встретила сильное сопротивление. Эстеты воевали против обезображивания улиц проволокой и столбами, а практики смотрели на них, как на помеху для движения. Американцы мало заботятся о красоте своих улиц. Вслед за воздушными проводами, они стали подвешивать на столбах и железнодорожные рельсы, вовсе не заботясь о том, что они действительно делали улицы чрезвычайно непривлекательными.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Уступая соотечественникам, Сименс и Гальске вновь обратились к подземной проводке тока и с такой проводкой построили трамвай в Будапеште. Однако дороговизна и неудобства этой проводки и пример американцев сломили сопротивление, и европейцы перешли на воздушный провод. Немецкое самолюбие старик Сименс удовлетворил тем, что американский контактный ролик, катящийся по проводу, был заменен более солидной, но едва ли более удобной и красивой, контактной петлей.
Электрическая тяга на железных дорогах была также впервые введена в Америке. Ближайшей побудительной причиной к этому послужили туннели с густым товарным движением, в особенности же туннели с подъемом. Подъемы вызывают интенсивную работу котлов паровоза и туннель наполняется при этом на долгое время дымом. Известен случай, происшедший незадолго до электрификации американских туннелей в старинном Джиовийском туннеле в Италии, длиною в три километра, славящемся своей плохой вентиляцией, когда машинист и кочегар задохлись от дыма, наполнявшего туннель. Поезд, благодаря крутому подъему, покатился обратно и наткнулся на шедший вслед за ним товарный поезд. Катастрофа сопровождалась гибелью пассажиров и огромными материальными убытками.
В Америке начали один за другим электрифицировать туннели на сильно загруженных линиях. Первым опытом этого рода была электрификация туннеля Балтимор — город на линии Балтимора — Огайо, ведущей из Филадельфии в Вашингтон. Это было в 1895 году.
Электрификацией удалось затем разрешить сложную задачу туннельных подходов к Нью-Йорку.
Вслед за туннельными участками электрификация перешла в область перевальных дорог. Пропускная способность перевальных участков с паровозной тягой очень низка. Электровоз же, имея большую, чем паровоз, мощность, оказался способным вести на том же подъеме более тяжелые по весу поезда или, при том же весе поезда, преодолевать бо́льшие подъемы.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Для этих электрифицированных участков «Всеобщей компанией электричества» в Америке были построены первые электровозы весом в тридцать тонн, мощностью в 240 лош. сил, развивавшие скорость в 46 километров в час. Они выяснили все основные преимущества электровоза перед паровозом и положили начало новому роду локомотивов, прототипом которых служит трамвайный вагон.
Вместе с тем электрическая тяга отвоевала у паровой третью область и здесь заняла прочное положение: это область пригородного сообщения. Частое движение мелких поездных единиц, эластичность в приспособлении к густоте движения в различные часы дня, бо́льшие ускорения при страгивании с места на частых остановках, отсутствие дыма и копоти, возможность вводить поезда в центральную часть города, удобство обратного отправления поездов с конечных станций без маневров — все эти свойства полностью присущи электрическим поездам, состоящим из моторных и прицепных вагонов.
В этих трех областях железнодорожного движения электрическая тяга имеет решительные преимущества перед паровой и американцы, называя применение здесь электрической тяги «вынужденной электрификацией», считают, что другого технического разрешения вопроса и невозможно найти.
Мнение, что электрификация не пойдет далее этих трех областей, и электрическая тяга ограничится применением моторных вагонов с прицепными на пригородных участках и специальных электровозов для туннельных и перевальных участков держалось, однако, очень недолго.
Опыт эксплуатации первых электровозов очень быстро убедил в преимуществах электровоза перед другими тяговыми машинами. Прежде всего бросалась в глаза неограниченная мощность электровоза. Несколько сцепных осей могут быть соединены в тележки Под одним электровозом, а два или три подобных электровоза могут быть соединены без всяких неудобств для двойной и тройной тяги. Таким образом выяснилось самое большое преимущество электровоза перед паровозами: возможность увеличения пропускной способности дороги без прокладки дополнительных путей.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Не менее важное преимущество электровоза — его экономичность. Заменяя два и три паровоза, он сокращает эксплуатационные расходы. Кроме того, используя районные центральные электрические станции, получается возможность заменить высокосортное топливо, сжигаемое на паровозе, малоценным, потребляемым электростанцией, и даже еще более дешевой водной энергией гидростанций.
К началу мировой войны кое-где электрификация отдельных линий и небольших сетей была проведена в силу экономических соображений. Так, не имеющая своего угля Италия предпочла воспользоваться ресурсами водной энергии в своей северной части и электрифицировать железные дороги, нежели покупать иностранный уголь. Германия, имеющая в Саксонии богатые залежи дешевого бурого угля, используя его в центральных электростанциях железных дорог, электрифицировала сначала все линии в Саксонии, а затем и в Силезии. В Швейцарии же к началу войны, была проведена почти полная электрификация сети.
Используя водную энергию реки Миссури, американцы электрифицировали несколько участков железных дорог в Монтане, а затем в Скалистых горах, с целью установить экономическую выгодность этой системы. Обе дороги дали самый благоприятный результат. Интересно, что единственным недостатком этих дорог, впрочем для капиталистического хозяйства очень существенным, была признана легкость остановки электрифицированных дорог бастующими рабочими.
Опыт эксплуатации первых электрифицированных дорог повлек за собою дальнейшее развитие электрификации по ряду технико-экономических соображений.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Рудольф Дизель
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
В то время, когда Вернер Сименс конструировал свой электровоз для промышленной выставки в Берлине, в Германии же профессор и изобретатель холодильных машин Карл Линде читал лекции по термодинамике студентам Мюнхенского политехникума. Однажды, излагая теорию идеального теплового двигателя, обоснованную гениальным французским ученым Сади Карно, Линде указал, между прочим, на чрезвычайно низкий коэфициент полезного действия паровых машин вообще и в частности паровоза.
Цифры, приведенные профессором, произвели на аудиторию ошеломляющее впечатление. Один из слушателей, увлеченный мелькнувшей в его сознании идеей, схватил свою записную книжку и на полях ее записал: «Изучить возможность осуществления двигателя Карно».
Этот слушатель был Рудольф Дизель.
С тех пор в продолжение четырнадцати лет этот сын бедного немецкого ремесленника, родившийся в Париже и возвратившийся в Германию двенадцатилетним мальчиком, непрестанно размышлял над способами осуществления идей Карно. За эти годы юноша превратился в инженера-практика и теоретика-ученого. В 1892 году Дизель взял патент на изобретенный им двигатель, а через год опубликовал брошюру, в которой излагал теорию своего двигателя, названного им «дизельмотором», и одновременно предлагал его конструкцию.
Работа молодого ученого была озаглавлена так: «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели».
Дизель был представителем нового поколения изобретателей, изобретателей двадцатого века, хотя деятельность его проходила в самом конце девятнадцатого. Изобретатели предшествующих поколений шли к осуществлению своих, не всегда даже ясных им идей, ощупью, исходя из опыта и случайных наблюдений, не имея зачастую никакого теоретического багажа. Таковы были и Тревитик, и Стефенсон, таков был даже Уатт, которому приходилось самому разрабатывать теоретические основания для практических осуществляемых идей. Дизель же, как и все представители нового поколения изобретателей, наоборот, вооруженный солидными теоретическими познаниями, пошел к разрешению заданной техникой задачи, исходя из требований теории.
Современники не очень доверяли Дизелю и, только пройдя через ряд огорчений и неудач, ему удалось найти предпринимателей, согласившихся предоставить средства и мастерские для постройки его двигателя. Понадобилось однако ещё пять лет упорной, настойчивой практической работы, чтобы воплотить требования теории в жизнь. В суровой борьбе с людьми, природой, несовершенством технических средств Дизель вынужден был пойти на ряд отступлений от своего первоначального проекта, но в конце концов, именно в 1897 году, он все-таки смог предъявить миру свой двадцатисильный двигатель, коэфициент полезного действия которого равнялся 34 процентам и втрое превышал коэфициент полезного действия паровых машин того времени.
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
⠀⠀ ⠀⠀ ⠀⠀
Это был двигатель внутреннего сгорания, то есть двигатель, у которого сгорание топлива происходит внутри рабочего цилиндра, в отличие от паровой машины, являющейся двигателем внешнего сгорания. У паровой машины топливо сгорает в топке парового котла, а в цилиндре работает водяной пар, подводимый из котла, в то время как в двигателе внутреннего сгорания рабочим телом являются газы, образующиеся в цилиндре от сгорания топлива.
Надо заметить, что попытки создания двигателя внутреннего сгорания делались еще задолго до появления паровой машины. В сущности, обыкновенная пушка представляет собой также двигатель внутреннего сгорания с той только разницей, что здесь поршень вовсе вылетает из цилиндра.
Попытки создать двигатель внутреннего сгорания усилились после того, как в 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл способ получать из разных твердых топлив светильный газ. Однако первым нашел себе практическое применение газовый двигатель французского самоучки — рабочего Жана Ленуара, взявшего свой патент в 1860 году.
Поделиться книгой: