Устройство автомобилей





Как появился автомобиль




Транспортные средства древности

Попробуем проследить длинный и тернистый путь, совершенный человечеством, пока он не оседлал чудо-коня – автомобиль, позволяющий сокращать расстояния и перемещаться по Земле-матушке быстро и удобно, с комфортом, а кроме того, перемещать тяжелые и громоздкие грузы, эффективно и оперативно выполнять какие-либо специальные работы, связанные с обеспечением жизнедеятельности. В современном мире автомобиль, несмотря на относительную молодость, занял прочное место среди предметов и устройств первостепенной важности, обеспечивая динамичное развитие человеческого общества.

А как было до автомобиля? Какова история изобретения человеком автомобиля, благополучно завершившаяся использованием для личных и хозяйственных нужд этого уникального чуда техники для сокращения расстояний и экономии времени?
Начнем с того, что путь к автомобилю был нелегким, длинным и долгим.

Первой и, пожалуй, наиболее знаменательной вехой на пути человека к автомобилю было изобретение колеса. Колесо – поистине уникальный движитель, и гениальность его изобретателя трудно оспорить, хотя бы потому, что аналогичный механизм перемещения в пространстве неизвестен в окружающем мире, в живой и дикой природе.
колесо Эволюция животного мира протекала по широко разветвленному сценарию – природа «изобрела» множество разнообразных органов живых существ, предназначенных для их передвижения. Сюда можно отнести плавники, реактивный движитель кальмаров и некоторых других животных, ноги или шаговые устройства, крылья, своеобразный способ ползания и даже передвижения под землей, перемещение с помощью своеобразного паруса, но вот до изобретения колеса природа-матушка додуматься не смогла – ни одно из известных в природе существ не наделено колесными механизмами или органами перемещения.

Поэтому изобретение колеса можно назвать одним из с самых выдающихся изобретений человека. Имя изобретателя этого уникального двигателя истории неизвестно, можно лишь полагать, что колесо было изобретено примерно четыре тысячи лет назад, поскольку первые упоминания о нем в виде археологических находок и древних изображений датируются четырьмя тысячелетиями от нашего времени.

Тем не менее, несмотря на древнюю историю колеса, оно далеко не сразу завоевало пальму первенства среди устройств, позволяющих перемещаться по суше со скоростью, превышающей скорость идущего человека.

Пожалуй, наиболее популярным способом решения проблемы в течение длительного периода истории являлось использование для увеличения скорости перемещения и уменьшения трудоемкости этого процесса – использование мускульной силы различных животных. Для этих целей использовались многие ездовые и тяговые животные – лошади, мулы, верблюды, буйволы, ослы, собаки, слоны и другие, сильные и быстрые существа. Человек оказался умнее их, и смог использовать уникальные способности этих животных в своих целях.
Справедливости ради, следует отметить, что и мускульная сила человека, наряду с мускульной силой животных, тоже нередко использовалась для удовлетворения потребностей сильных того мира в переноске тяжестей или даже переноске знати.
Но использование лошадей, верблюдов и рабов для переноски и перевозки людей – тема для другой статьи, а здесь мы рассмотрим различные механические средства и устройства, применявшиеся человеком для увеличения скорости или тяговой силы при перемещении людей и грузов на долгом пути к появлению на свет автомобиля.

Решая насущную задачу – как передвигаться быстрее, человек испробовал несколько возможных и наиболее очевидных вариантов. Одним из технических решений проблемы явилось усовершенствование шагового механизма, которое отразилось в попытке «удлинить ноги».
ходули Изобретатель ходулей, как и изобретатель колеса, истории неизвестен, но это средство повышения скорости некоторое время было весьма популярным не только среди любителей острых ощущений и аттракционов, но и среди представителей некоторых «ходовых» профессий, например, почтальонов – в средневековой Европе разносчики почты нередко использовали ходули для повышения эффективности своей нелегкой работы.

Тем не менее, ходули, как средство передвижения, не прижилось – слишком много неудобств они доставляли при использовании – высота над поверхностью земли, неуклюжесть движения, опасность падения, вероятность застревания и спотыкания и т. п. Да и прирост скорости был невелик. Но, тем не менее, этот этап развития средств передвижения заслуживает старой и доброй памяти потомков.
Различные устройства и приспособления, использовавшие мускульную силу, которые человек использовал для уподобления птицам, к положительному результату не привели, и принципиально тоже не отвечают тематике этой статьи – нас интересует механизация перемещения по поверхности земли.

Самым древним средством передвижения считаются сани. И теперь есть такие места на Земле, где сани являются обычным транспортным средством. Раньше в России для передвижения и перемещения грузов (особенно - в условиях бездорожья) не только зимой, но и летом, часто применялись повозки, похожие на сани, которые назывались волокушами.
Принцип, который используется в конструкции саней, легко объясняется с точки зрения науки технической механики – узкие полозья противостоят меньшим силам трения, и для перемещения груза, лежащего на таких полозьях, требуется меньше затрат энергии.
Изобретение можно считать очень удачным, и его использование продолжается в наши дни – сани, как средство перемещения, достаточно популярны во многих странах, а такие транспортное средства, как аэросани или мотосани можно отнести к современным.

Но давайте, все-таки, обратим более пристальное внимание на колесо. Изобретенное несколько тысячелетий назад оно долго и упорно стремилось завоевать пальму первенства среди движителей, используемых человеком. Ноги, хвосты, крылья, копыта и волокуши – это хорошо, но колеса оказались круче.

Наверное, первыми колесным средствами были обычные круглые бревна, которые подкладывали под перемещаемый груз для облегчения процесса его перемещения. Затем, по мере совершенствования колесного движителя, появились и более совершенные средства перемещения. Человек изобрел и начал использовать разнообразные колесные средства, которые можно объединить под названием колесные повозки. Изображения повозок на колесах, а также остатки древних колес нередко встречаются в археологических находках, возраст которых оценивается в несколько тысячелетий.
колесница Первые колесные повозки были разнообразными по конструкции. Можно предположить, что сначала появились одноосные повозки (арбы), приводимые в движение, опять же, с помощью мускульной силы животных или даже человека.
Затем появились двухосные повозки, например, телеги или конные колесницы, и даже кареты, которые изготовлялись во множестве различных вариантов: одно-, двух- и многоместные, с двумя и четырьмя колесами, открытые и с закрытой кабиной, простые и роскошные. Такие повозки, безусловно, должны были быть очень прочными, поскольку хороших дорог в давние времена не было (только римляне строили немногочисленные каменные дороги на территории своей империи), поэтому непрочные повозки быстро развалились от непрерывных толчков и постоянной тряски, поскольку о рессорах или пневматических шинах тогда еще не задумывались.

***



Наиболее распространенным тяговым средством для повозок можно считать лошадь. И, если вспомнить слова английского философа и ученого Ф. Бэкон (1561-1626): «Три вещи делают нацию великой и благоденствующей: плодородная почва, деятельная промышленность и легкость передвижения людей и товаров», то можно сделать вывод, что именно лошади человечество очень обязано в эволюционном развитии и доминировании в живой природе. Впрочем, в этом плане слов благодарности заслуживают и другие трудяги животного мира – верблюды, буйволы, слоны, ишаки и прочие помощники человека.

Повозки с конной тягой подразделялись по видам перевозок. Появились не только пассажирские, но и товарные повозки - вагоны, которые вначале представляли собой грубо сколоченные из досок своеобразные четырехколесные фургоны.

До появления автомобилей достаточно состоятельные люди имели собственные кареты и экипажи, зачастую запряженные несколькими лошадьми, что не только позволяло повысить скорость передвижения, и дальность «хода».
самокатка Кулибина Обладание такими повозками было престижно, свидетельствовало о высоком общественном и материальном положении владельца экипажа.
Названия «коляска» и «экипаж» в течение длительного времени употреблялись, в том числе и в технической литературе применительно к первым легковым автомобилям.

Конструкции уникальных для своего времени самоходных повозок, приводимые в движение мускульной силой человека и оставившие яркий след в истории, были созданы в России Л. Л. Шамшуренковым и И. П. Кулибиным в XVII веке. Следует отметить, что И. П. Кулибин вошел в историю автомобилестроения, как первый изобретатель наиболее эффективного средства передвижения. Его повозка получила название «самокатка». Это была своеобразная телега на трех колесах, с маховиком и трехскоростной коробкой передач, управляемая с помощью педалей, при этом ведущими были задние колеса.
Вес самокатки Кулибина вместе с пассажирами составлял примерно полтонны, и она могла развивать скорость до 10 км/ч.

Очень важным изобретением человека является велосипед – транспортное средство, использующее мускульную силу ездока. Автором этого изобретения считается живший в XVIII веке крепостной слесарь Е. И. Артамонов из Нижнего Тагила. Это было совершенно новое, невиданное до этого времени средство передвижения. Со времен изобретения велосипеда прошло уже более двух сотен лет, однако конструкторы и инженеры до сих пор пытаются всячески усовершенствовать это, по своему уникальное, транспортное средство, «изобретая велосипед» вновь и вновь.

Но не только использованием мускулатуры животных или людей ограничивались фантазии и творческие изыскания изобретателей средств передвижения. У мускулов есть серьезный недостаток – они быстро устают, требуют отдыха и энергетической подпитки в виде пищи. Со вторым можно было бы как-то мириться, но вот вынужденные остановки для отдыха снижают эффективность любого средства передвижения. Поэтому творческие умы постоянно искали способы и возможности заменить мускулатуру энергетическими средствами, не подверженными физической усталости.

История упоминает, что в древнем Китае для передвижения использовались сухопутные повозки с парусами, приводившиеся в движение силой ветра. Примерно 400 лет назад в Европе такую повозку построил талантливый фламандский математик и инженер Симон Стевин, который называл свое творение «сухопутной яхтой». С. Стевин прокатил на колесной «яхте» фламандского принца вдоль побережья Северного моря, причем провез его быстрее, чем это могла бы сделать конная повозка.
парусный автомобиль Попытки создать транспортные средства, использующие силу ветра или движения воздушных масс, имеют место и в наше время. Спорный вопрос - насколько такие сухопутные аэрояхты можно отнести к автомобилям. Конечно, такое средство в некоторой степени подходит под определение автомобиля, поскольку является колесным, передвигается по суше, использует для движения источник энергии. Однако этот источник является внешним, поэтому автономность такого транспорта и способность передвигаться во многом зависят от погоды.

Еще один изобретатель - часовщик из Нюрнберга И. Хауч построил механическую повозку, источником движения которой была большая часовая пружина. Двигалась эта конструкция по принципу детской заводной игрушки. Завода такой пружины хватало на три четверти часа езды, однако, даже такое примитивное по нашим меркам полностью механизированное транспортное средство вызвало фурор в обществе того времени. Люди не могли поверить, что повозка едет самостоятельно - многие считали это каким-то фокусом, а некоторые были уверены, что внутри повозки прячутся люди, которые и приводят механизм в движение.
К сожалению, никаких документов или чертежей этой повозки не сохранилось, можно лишь полагать, что Хауч, все-таки, был талантливым часовщиком, и вполне мог придумать и изготовить подобное устройство. Так или иначе, повозка часовщика передвигалась и даже была куплена королем Швеции Карлом, который катался на ней по королевскому парку.

Как видите, человеческая мысль не топталась на месте, а изыскивала все более эффективные средства, позволяющие быстро преодолевать расстояния. Однако наиболее широкие перспективы в этом плане открылись с изобретением тепловых двигателей – сначала реактивных, потом паровых, а затем и прототипов современных двигателей внутреннего сгорания. В конструкциях современных автомобилей наиболее широко используются поршневые двигатели внутреннего сгорания, у которых тоже любопытная история появления на свет.

Ну а первенцем автомобилестроения в настоящее время считается трехколесное детище немецкого изобретателя Карла Бенца, построившего в 1886 году первое транспортное средство, оснащенное бензиновым двигателем.

***

Общее устройство автомобиля