Паровой автомобиль братьев добл
Пар против бензина
О чём подумает обыватель услышав о паровом автомобиле? Наверное, на ум придут неспешные паровозы, громоздкие котлы, закипающие по полчаса, да клубы пара и дыма. Паровая машина ассоциируется с чем угодно, но только не с образом небольшого проворного автомобиля, по виду которого и не скажешь, что под капотом у него нет привычного ДВС.
Какое-то время автомобили с электродвигателями, паровыми машинами и ДВС успешно конкурировали друг с другом на рынке. В 1902 году в Америке из 909 новых зарегистрированных автомобилей 485 были паровыми. Но уже к началу 1910-х конструкторы смогли значительно улучшить ДВС введя такие новшества, как электростартер. Эпоха пара стремительно заканчивалась. Самые совершенные паровые автомобили 1920-х годов совершили свой последний рывок, но не смогли составить конкуренцию массовым и недорогим карбюраторным машинам. О них мы сегодня и поговорим.
Поздний Stenley Steamer с паровым двигателем и конденсатором
Чем хорош пар
Может показаться странным, но по своим качествам паровой двигатель намного лучше ДВС:
Четырёхцилиндровый паровой двигатель Doble в блоке с тормозами и дифференциалом. Хотя это автобусный задний мост, сам двигатель взят от легкового автомобиля, запас прочности у него был высокий.
Возникает вопрос: если паровые двигатели действительно хороши, почему паровые автомобили так быстро уступили рынок? Проблема в том, что паровому двигателю для работы нужен пар. Именно парогенератор — самая проблемная часть парового автомобиля. Его нужно сделать лёгким, компактным, надёжным и безопасным. От его конструкции во многом зависит мощность, удобство эксплуатации и скорость подготовки к движению. А ведь нужно ещё и охлаждать отработанный пар, возвращая его в контур, иначе запаса воды надолго не хватит. Да, мощные, компактные и надёжные паровые двигатели делали более ста лет назад, но проблемы парогенераторов и их обвязки так и не были решены до конца.
Нагрев и охлаждение пара
Котлы паровых машин делятся на два типа — жаротрубные и водотрубные. Грубо говоря, жаротрубный котёл — это бак с водой, через который проходит множество трубок. Горячий газ из камеры сгорания идёт по трубкам и нагревает воду. Именно такие котлы были на паровозах, а также на многих ранних паровых автомобилях.
Жаротрубный котёл парового автомобиля
У таких котлов есть два существенных недостатка. Во-первых, они потенциально опасные. Если где-нибудь возникнет утечка пара, то давление в котле начнёт быстро снижаться. Но с понижением давления уменьшается и температура кипения. Вода начнёт всё сильнее и сильнее кипеть пока резко возрастающее давление не разнесёт котёл на куски. Эта проблема решается предохранительными клапанами и ослабленными местами контура, которые точно лопнут раньше предохраняя сам котёл от взрыва. Фирма Stanley произвела около 10000 паровых автомобилей, некоторые из которых до сих пор на ходу. За всю их эксплуатацию не было ни одного случая взрыва.
Но второй недостаток преодолеть не удалось. В жаротрубном котле находится довольно много воды, поэтому перед поездкой её сперва необходимо вскипятить, на что требуется от десяти минут. По этой причине на поздних паровых машинах перешли на водотрубные котлы. В таком котле внутри камеры сгорания находится труба (или трубы), по которой циркулирует вода.
Водотрубный котёл Doble в разрезе
Фирма Doble выпускала автомобили с очень крутыми котлами на своё время. В них использовалась спираль из трубы длиной более 170 метров с переменным диаметром. В ней циркулировало всего лишь 2 литра воды, поэтому летом рабочее давление достигалось примерно за минуту-полторы. И речь шла не о том, чтобы кое-как тронуться с места. Автомобиль мог выехать на шоссе и разогнаться до 150 км/ч.
Но у котлов такого типа тоже хватает проблем. Жаротрубный котёл большой ёмкости хоть и долго разогревается, но зато имеет некоторый запас энергии. Вода нагревается и остывает не моментально, а за какое-то время, пусть и небольшое. Поэтому когда автомобиль съезжает с хорошей дороги на просёлок, то первое время используется запас мощности котла, а дальше горелка разгорается с большей силой. Однако в водотрубном котле Doble практически не было запаса энергии. Для его работы требуется автоматическая система управления, которая следит за давлением и температурой и при необходимости регулирует подачу воды и горение топлива. Но это далеко не всё. После достижения нужной температуры подача топлива прекращается и пламя затухает, однако оставшийся жар какое-то время продолжает греть воду. Дальнейший рост давления и температуры тоже нужно автоматически скомпенсировать. Если автоматика будет работать с ошибками, то труба может запросто прогореть.
Ранний паровой автомобиль Stanley без конденсатора. Красиво, но чудовищно неэффективно
Думаете, на этом трудности закончились? Как бы не так. У ранних паровых автомобилей отработанный пар выбрасывался из цилиндров в атмосферу. Во-первых, это существенно сокращало запас хода, поскольку воды хватало максимум на 150 километров (обычно и того меньше). Во-вторых, с паром выбрасывается значительная энергия, что уменьшает и без того невысокий КПД. Если пар конденсировать и возвращать в систему в виде горячей воды, то можно сэкономить топливо на её кипячение и увеличить дальность хода.
Паровой автомобиль White с конденсатором
В те годы фирма White освоила выпуск паровых автомобилей с конденсаторами. По виду они напоминают радиаторы для ДВС жидкостного охлаждения. Их задача — охладить как можно больше пара и вернуть воду в контур. Если конденсатор не справляется (а у White они и близко не справлялись), то часть пара всё же приходится стравливать в атмосферу.
Великолепный Doble
После 1910 года многие фирмы ушли с рынка паровых машин. Крупные игроки какое-то время продолжали их выпуск, например, Stanley держалась до 1924 года. Но к концу 20-х годов сдались все, кроме одной фирмы. Зато какой.
Братья Добли известны как создатели лучших в мире паровых автомобилей. Каждая из машин знаменитой серии Model E была уникальной по конструкции, собиралась вручную, использовала лучшие технические решения из возможных и стоила огромных денег.
Через сотовый радиатор можно было заглянуть внутрь
Абнер Добль, самый известный из братьев, родился в многодетной семье в 1890 году. Когда в 1906-09 годах Абнер с братьями переделывали паровой автомобиль White, эпоха пара уже шла к концу, а ведь они были подростками. Первое достижение братьев Добль — создание достаточно эффективного сотового конденсатора с площадью поверхности в шесть раз больше, чем у White. Благодаря нему запаса воды хватало более чем на 300 км против 150 км.
Следующий шаг — водотрубный котёл с автоматическим управлением. На машинах Stanley или White нужно было лезть под капот, вручную зажигать пламя в горелке и долго ждать, пока поднимутся пары. Добли разработали горелку с электрическим зажиганием. Турбина нагнетала воздух в карбюратор, где он смешивался с керосином (или любым другим подходящим топливом, паровые машины практически всеядны). Затем смесь поджигалась, а раскалённые газы проходили через трубки с водой и выбрасывались под машиной. После того, как было достигнуто рабочее давление, горелка отключалась. А дальше она время от времени автоматически включалась в зависимости от падения давления. Для компенсации возрастающей по инерции температуры впрыскивалась водопаровая эмульсия. Теперь паровой автомобиль смог так же просто заводиться, как и бензиновый.
Первый коммерческий автомобиль Doble-Detroit (или Model C) привлёк много внимания, но оказался провалом. Автоматика работала далеко не идеально. Были проблемы и с реверсом: автомобиль мог произвольно начать движение задним ходом вместо переднего. Наконец, Абнер и Джон разругались.
Уильям Добль отлаживает парогенератор
В 1921 году Джон Добль умер от рака. Братья снова объединились и основали фирму Doble Steam Motors. После нескольких проходных машин Model D к 1922 году Добли создали Model E, на котором большинство проблем было решено. Именно на нём появился котёл со спиралью из единой трубы длиной более 170 метров переменного диаметра. Температура в топке превышала 1400 градусов (примерно до 1800 градусов), но за счёт теплоизоляции наружные стенки парогенератора нагревались лишь до 65 градусов. Рабочее давление в спирали составляло 53 бар, хотя она испытывалась на давлении свыше 460 бар. При температуре пара свыше 450 градусов горелка автоматически выключалась. Далее нормализатор останавливал дальнейший нагрев от остаточного жара.
Паровой двигатель состоял из четырёх цилиндров: два высокого давления и два низкого. Из спирали пар попадал в цилиндры высокого давления, затем в цилиндры низкого давления, далее он поступал на турбины, вращающие вентилятор, а после доохлаждался в конденсаторе. Всё управление двигателем сводилось к выбору направления движения (вперёд/назад), переключению трёх отсечек (очень примерные аналоги передач), которые задавали, как долго пар будет поступать в цилиндры, да к повороту дросселя — аналога педали газа. Добли предпочитали круглый дроссель на руле вместо педали.
Абнер Добль за рулём. Один руль для левого колеса, другой для правого
Абнер Добль был перфекционистом до мозга костей. Он постоянно вносил какие-то улучшения, поэтому каждый автомобиль Doble уникален по конструкции. Отсюда традиция указывать не только модель, но и номер, например, Model E-20 с двигателем №20. А если учесть, что некоторые автомобили переделывались (и не по одному разу), составить техническое описание довольно трудно.
Абнер хотел только лучшие детали из возможных. Рули изготавливались из немецкого серебра и эбенового дерева (одна из ценнейших пород), полированного воском. Каждый парогенератор требовал точной индивидуальной настройки. Кузова от Murphy — лучшие из доступных, и всего за 9000$ (Ford T целиком стоил около 300$), листовые рессоры из полированной хром-ванадиевой стали, а рама из хромоникелевой стали. Дошло до того, что на заливной горловине было 13 винтов — на один больше, чем у Роллс-Ройса! Надо ли говорить, что автомобили Doble были самыми дорогими на рынке. Лишь один автомобиль, роскошный Locomobile 48, стоил аналогичных денег.
Шасси без кузова
За огромную цену в 250 000$ современных долларов (всего-то 20 миллионов рублей) счастливый покупатель получал автомобиль в базовой комплектации. Он без труда разгонялся до 150 км/ч (некоторые версии до 185 км/ч) и отлично управлялся. Двигатель работал практически бесшумно и без вибраций, ведь у автомобиля не было даже карданной передачи. На 144 км/ч вал мотора неспешно крутился при 1350 об/мин. Низкий центр тяжести и масса в 2,5 тонны обеспечивали отличную устойчивость.
Два автомобиля купил Говард Хьюз — один из богатейших людей Америки, ещё более эксцентричный, чем Абнер Добль. Он захотел непременно быстрейший автомобиль и заказал Доблю переделку E-20. Кузов максимально облегчили, изменили передаточное число и поставили новый парогенератор. В 1925 году Хьюз разогнался на нём до 213 км/ч. На тот момент это был один из быстрейших автомобилей в мире, да ещё и на пару. Что интересно, сам паровой двигатель оставили без изменений. Фактически мощность упиралась именно в парогенератор.
Этот роскошный паровой автомобиль Doble купил промышленник Оскар Хеншель.
Хотя паровые автомобили Doble были одними из самых дорогих на рынке, фирма работала в убыток. Братья Добли спохватились и построили упрощённое и удешевлённое шасси Simplex, но было уже поздно. Абнер Добль был интересным инженером, но хороший бизнесмен из него не получился. В 1931 году фирма Doble была продана. В любом случае, едва ли производитель настолько роскошных автомобилей с экзотической силовой установкой смог бы пережить великую депрессию.
Автомобили Doble давно уже стали объектом почитания любителей пара. По их мнению бесшумные автомобили с образцовым удобством вождения были загублены то ли нефтяным лобби, то ли неуёмным перфекционизмом Абнера Добля. Да, у паровых машин есть целый список существенных достоинств. Они могут работать на самых разных видах топлива вплоть до мазута и отработанного масла, а продолжительное горение даёт чистый выхлоп. Но не меньше у них и недостатков. Чем выше давление и температура в спирали котла, тем мощнее автомобиль, но вместе с тем труднее бороться с коррозией трубы. Кроме того, время от времени котёл нужно разбирать для чистки спирали, причём на плохом дешёвом топливе он загрязняется быстрее (вот вам и экономия). Что касается ремонта и настройки двигателя, парогенератора и его обвязки — это другой мир, забудьте всё, что вы до этого знали об устройстве автомобиля.
Doble Model E-5
Хотя Абнер Добль говорил, что на одном баке воды его автомобиль может пройти более 2 тысяч километров, это была лишь реклама, в которую верят разве что фанаты пара. По словам Джея Лено, владельца двух Doble Model E, воды хватает на 300 километров, а на жаре и того меньше. Да, вы садились в автомобиль, включали зажигание и через минуту ехали по улице. Но только если перед этим ваш механик проверит и настроит паровую машину. Впрочем, если у вас есть 20 миллионов рублей на автомобиль и ещё столько же на его модернизацию, то уж на личного механика деньги как-нибудь найдутся.
Наконец, одна из главных трудностей — замерзание воды в зимнее время. Для нашего севера воду пришлось бы разбавлять спиртом до 30-40%. Если он питьевой, то это демографическая катастрофа для любого посёлка, в котором остановился владелец парового автомобиля зимой. Но что у Doble не отнять, так это индивидуальность: каждая машина — уникальный образец бескомпромиссного искусства. История их автомобилей заслуживает отдельной подробной статьи.
Автор: Дмитрий Зайцев
Аренда ВПС сервера с быстрыми NVMе-дисками и посуточной оплатой у хостинга Маклауд.
Невероятный Doble: паромобили Абнера Добла
Пробег 2400 километров на одной заправке, разгон с места до 120 км/ч за 10 секунд – и все это не издавая ни звука. Такие характеристики и сейчас выглядят впечатляющими, а между тем речь идет об автомобиле 1924 года выпуска
Да, Doble E действительно был невероятным автомобилем. Все, кто его видел, однозначно признавали его исключительность. В то время когда бюджетный Ford T стоил всего 300 долларов, этот роскошный во всех отношениях автомобиль обходился владельцу в 16 000 долларов (в наше время эта сумма была бы эквивалентна примерно 220 000 долларам).
Роскошный Doble E могли позволить себе лишь очень обеспеченные покупатели
Машина строилась по принципу наилучшего из возможного, в связи с чем рама у нее была из хромоникелевой, а рессоры из полированной хром-ванадиевой стали, руль изготавливался из камерунского черного дерева и был инкрустирован слоновой костью, а его ступицу украшала эмблема компании Doble Steam Motors, которые импортировались из Германии, где их отливали из серебра именитые ювелиры. Оттуда же, кстати, поступала и электрика Bosch. А для того чтобы изготовить 16-дюймовые тормозные барабаны, и вовсе требовалась 40-килограммовая стальная болванка, которую после ковки точили на станке, пока не оставался 6-килограммовый барабан.
Главное место под капотом паромобиля отводилось котлу.
И все же не то, как выглядел этот автомобиль, а то, чем он приводился в движение, делает его уникальным. Невероятно, но столь завидными характеристиками автомобиль наделял паровой двигатель. Да-да, под капотом одного из самых роскошных автомобилей своего времени стоял не фыркающий сизым дымом двигатель внутреннего сгорания, а попыхивающий паровой котел.
. а двигатель размещался горизонтально в задней части машины
Свой первый автомобиль Абнер Добл построил вместе с братьями, когда ему было 16 лет, – еще в 1906 году. Взяв за основу, как сейчас принято говорить, убитый паровой автомобиль White, они поставили на него двигатель собственной конструкции. И хотя машина оказалась несовершенной, именно этот опыт стал толчком к тому чтобы, паровые автомобили стали делом всей жизни Абнера. Еще будучи студентом Массачусетского технического института, Добл пытается внедрить в жизнь некоторые свои разработки, и для этого отправляется в компанию Stanley Steamer, бывшую признанным лидером производства паровых машин. Там он пытается донести до руководства идею своей системы, позволяющей в несколько раз увеличить запас хода этих автомобилей. К тому времени пробег в 150 км на одной заправке водой считался пределом возможностей паровых автомобилей. Студента выслушали, но выдворили за дверь, посчитав его проект несостоятельным. Абнера так огорчил этот факт, что он принял решение бросить учебу и доказать своим обидчикам, что его система охлаждения пара не бред воспаленного мозга студента-зазнайки, а действительно работоспособный механизм.
Паровой котел Добла в разрезе
Уже через год Абнер вместе со своим братом Джоном строят автомобиль, который на одной заправке способен проехать порядка 350 км. Под огромным капотом этого автомобиля располагалась топка с котлом, водитель и передний пассажир сидели над баком с водой. Бак с керосином располагался за задней осью. Сама же задняя ось была интегрирована с двухцилиндровым двигателем, пар в который подавался по трубам. То есть автомобиль был лишен таких ненужных агрегатов, как сцепление, коробка передач и карданный вал. Эта схема позволила не только избавиться от паразитных расточителей крутящего момента, но и сделать автомобиль намного комфортнее: уровень вибраций и шума был минимальный. В качестве назидания обидчикам братья отправились в Ньютон, где демонстративно начали кататься взад-вперед перед правлением компании Stanley Steamer. Стенли были изумлены: перед их носом носился паровой автомобиль, который не только не издавал ни звука, но при этом еще и не был окутан клубами пара и дыма. Сатисфакция состоялась.
Первый паромобиль братьев Добл, 1912 год
В 1914 году экспериментальная мастерская, которую братья Добл ранее открыли вблизи города Уолтам, перерождается в компанию Abner Doble Motor Vehicle Company. К этому времени на счету Абнера уже несколько патентов на изобретения и три модели автомобиля: Doble A, В и та, что была сделана в качестве упрека.
Родстер Doble A, 1914 год
Причем буквенный код соответствует не модели кузова, а модели двигателя, потому как именно на нем сконцентрирован весь конструкторский гений Абнера. Начиная с модели Doble В Абнер применяет свою новую разработку – ячеистый радиатор, который позволяет достичь невероятно большой площади охлаждения, что в свою очередь обеспечивает запас хода автомобилю в 2000 км.
Сотовая структура радиатора позволила значительно повысить эффективность паровой установки
Затем Абнер с Джоном сосредоточивают внимание на проблеме, которая касалась всех паровых машин без исключения, – это время розжига топки и разведения паров. Как правило, на это требовалось до получаса. Применив собственную систему с электроподжигом, братья сократили это время до 90 секунд. Причем водителю требовалось только лишь клацнуть тублером и после того как на термометре и датчике давления появятся нужные значения, отправиться в путь. Этот автомобиль получил индекс С.
Доведя машину до возможности серийного производства, братья принимают решение показать автомобиль на автосалоне, который в январе 1917 года проходил в Нью-Йорке. И уже к апрелю того года компания собирает 5390 заявок на машину. Публику привлекает инновационная система разведения паров, плавный и бесшумный ход и главное – простота управления. Не смущало будущих клиентов и то, что водитель абсолютно не знал, вперед или назад поедет автомобиль в начале движения. Система реверса автомобиля в этой модели еще была несовершенна.
Процесс сборки паромобилей Doble. На фото хорошо видно, где располагались баки для воды и керосина
В 1924 году машину вовсю испытывают в Нью-Йорке под патронажем Автомобильного клуба Америки. Для того чтобы развести пары и отправиться в путь, этой модели требовалось всего 23 секунды, причем до этого она совершенно спокойно могла провести какое-то время на улице даже при отрицательных температурах. Главное, чтобы не замерзла вода в котле и баке. Впоследствии машина еще не раз доводилась до совершенства и в итоге могла разгоняться до 160 км/ч, а отметку 120 км/ч стрелка спидометра переваливала уже через 10 секунд после старта. Запас хода на одной заправке водой и керосином составлял невероятные 2400 км! Недостаток у машины был только один – ее цена. Понятно, что позволить себе эту роскошь могли только очень богатые автолюбители. Кстати, одним из них был Говард Хьюз. По его заявлению, это был лучший автомобиль, который ему когда-либо доводилось видеть и управлять, а уж он толк в таких вещах знал. Но даже несмотря на такую рекламу, продажи Doble E не шли, и к 1930 году было построено всего 24 автомобиля.
В том же году свет увидела модель Doble F. Машину отличали улучшенные парогенератор и двигатель. Однако дела у фирмы идут из ряда вон плохо, к апрелю построено всего 7 автомобилей.
Тем же месяцем фирма прекращает существование из-за недостатка средств. Абнер Добл уезжает в Новую Зеландию, куда его позвали строить паровые автобусы, затем переезжает в Англию, где консультирует производство паровозов, а позже возвращается в Америку и приступает к проектированию паровых автобусов. По иронии судьбы, работает он над своими новыми двигателями в той самой компании Stanley Steamer, за двери которой его выставили, когда он был студентом.
Абнер Добл за рулем своего детища
Ушел из жизни Абнер Добл в 1961 году. Всю жизнь он доказывал, что паровой двигатель уступил место двигателю внутреннего сгорания лишь благодаря агрессивной политике автопроизводителей, а не из-за технического превосходства. И как знать, может быть, будь его проекты не так амбициозны, мы бы сейчас ездили на паровых машинах и летали на паровых самолетах. Такие, кстати, тоже были.