Между рейсами

КРАТКИЙ КУРС ПАРОВОГО АВТОМОБИЛЯ


Часть 2. Британская инженерная школа

Между рейсами

КРАТКИЙ КУРС ПАРОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Часть 2. Британская инженерная школа

Юрий БУЦКИЙ, фото автора.

Схемы из архивов музеев. Фото заставки – StephenVeitch©

В 1920-1930-х годах паровой автомобиль был серьезным конкурентом «коллегам» с двигателем внутреннего сгорания, как в грузовых, так и в пассажирских перевозках. Тогда же сформировались две инженерные школы – британская и американская. Первая занималась тяжелыми грузовиками с угольными котлами. Вторая – пассажирскими автомобилями с легкими прямоточными котлами, работающими на дешевых погонах нефти. Сегодня мы поговорим о британской школе.
Почему пар и уголь?
Перенесемся на Британские острова начала прошлого века. Именно там родились серийные паровые грузовики, пригодные для длительной эксплуатации. Работали они на угле, что легко объяснимо: своей нефти на островах не было, а вот высококачественного угля добывалось немерено. По железным дорогам Англии и Шотландии неслись паровозы, по Темзе сновали паровые катера (вспомните рассказ Конан Дойла «Знак четырёх»), в портах грузились пароходы, повсеместно дымили угольные электростанции. В этот ряд вписались и паровые автомобили.
Над автомобильными паросиловыми установками трудились незаурядные умы.

Вот далеко не полный список компаний – производителей безрельсовых паровиков: Atkinson, Garrett, Foden, Fowler, Mann, Sentinel, Yorkshire. Лидером была фирма Sentinel, полное название – Sentinel Waggon Works Ltd. Кабины её автомобилей украшает фигурка шотландского воина. Это и есть Sentinel, по-английски «страж», «часовой».

Тянулась за Великобританией и Франция – там тоже строились паровые грузовики, хотя и в меньших количествах. Пример – компания Excho. Кроме того, паровики трудились в Индии, Южной Африке, Австралии, Новой Зеландии и Южной Америке – везде, где были проблемы с нефтяным топливом. В Чехословакии с 1924-го по 1935 год производили лицензионные паровые грузовики Škoda-Sentinel. А в СССР в 1938-м приобрели для изучения грузовик Sentinel S4. Позднее этот опыт пригодился при создании паровых автомобилей НАМИ-012 и НАМИ-018.

Паровой автомобиль Mann компоновки Overtype грузоподъемностью пять тонн, схема и общий вид. Паровая машина расположена на котле, хорошо видны два цилиндра «компаунд» и длинная цепная трансмиссия от паровой машины к заднему мосту

Два типа компоновки
Паровые автомобили делятся на два основных типа:
• Overtype – «высокий тип», когда паровая машина расположена непосредственно на котле – отсюда и приставка Over.
• Undertype – «низкий тип», когда машина отделена от котла и смонтирована на раме либо встроена в задний мост.

Автомобили Overtype легко узнаваемы – они напоминают небольшие паровозы. У них короткие паропроводы, которым не страшны холода. Но есть и весомый недостаток – длинная и громоздкая трансмиссия с роликовой цепью Галля. Overtype создавались для тяжелых работ в плохих дорожных условиях, оснащались котлами локомобильного типа и тихоходными паровыми машинами, имели колеса с железными ободьями и цепное рулевое управление. Позже некоторые модели получили литые резиновые грузошины и рулевое управление Аккермана.

Паровой автомобиль Atkinson грузоподъемностью шесть тонн компоновки Undertype, схема и общий вид. Паровая машина размещена на раме, цепная передача короткая

Иное дело Undertype. Эти паровики походили на автомобили с двигателями внутреннего сгорания. Они перевозили грузы по хорошим дорогам, а их конструкция динамично развивалась. Уменьшались размеры агрегатов, повышалось рабочее давление, росла мощность паровых машин. Вес автомобилей снижался, появились трех- и четырехосные модели с уменьшенным давлением на грунт. Цепная трансмиссия сменилась карданной передачей, литые грузошины уступили место шинам пневматическим, а рулевое управление окончательно распрощалось с цепями в пользу конструкции Аккермана. Отметим и слабое место схемы Undertype. Это сравнительно длинные паропроводы, которые приходилось утеплять для работы в холодном климате.

Паровой грузовик Sentinel DG6 постройки 1930 г, грузоподъемность 11 т. Фото Beer Dave©

Об агрегатах паровых грузовиков
Что главное в паросиловой установке? Паровая машина? При всем уважении, нет. Главную роль играет источник энергии – котел, он же парогенератор, он же бойлер. У автомобильных паровых котлов немало специфики. Просто взять и перенести на них опыт паровозов и тем более стационарных паровых установок не получится. И вот почему.

Во-первых, габариты автомобильного котла ограничены шириной колеи, клиренсом и разумным продольным размером – не занимать же всю длину автомобиля. Да и вес парогенератора старались минимизировать. «Малый вес на тонну выдаваемого пара!» – так звучало это требование в техническом задании. И конструктору котла буквально негде было развернуться.

Во-вторых, запасы воды и угля у парового грузовика лимитированы. Значит, котел должен быть сверхэкономичным, чтобы обеспечить приемлемую дальность перевозок. Кстати, важно, чтобы и паровая машина расходовала как можно меньше пара.

В-третьих, режим работы парового автомобиля в сравнении с паровозом переменчив. То едешь в гору, то катишься под уклон. Дорога с твердым покрытием сменяется грунтовкой, а то и откровенной грязью. Значит, на протяжении всего маршрута надо оперативно менять наполнение цилиндров. А при подаче автомобиля на погрузку потребуется удобный и быстрый реверс паровой машины. И везде нужен пар, пар, пар…

Грузовик Sentinel серии Super постройки 1928 г. Грузоподъемность 5 т.

Паровой фестиваль Elvaston Steam Rally, Англия, июль 2023 г.

А ещё котел должен быть устойчив к сотрясениям и наклонам – не по рельсам едем. Кроме того, его необходимо быстро растапливать, легко разбирать, чистить и ремонтировать. И само собой, котел обязан быть безопасным. Классификаций автомобильных котлов несколько, есть и очень подробные. Но мы воспользуемся наиболее простой, предложенной Г.И. Гуляевым в книге «Паровые автомобили и тракторы», М.: ОГИЗ, 1931.
Итак, твердотопливные котлы бывают:
• вертикальные водотрубные;
• вертикальные дымогарные;
• локомобильные;
• локомобильные двухконечные (англ. double-ended).
В паровых грузовиках, работающих на угле и коксе, использовались все перечисленные типы парогенераторов.

Паровой грузовик Foden Type «O» постройки 1931 г. Грузоподъемность 6 т. Один из самых совершенных паровых грузовиков, соперник Sentinel. Фото Geni©, лицензия GFDL CC-BY-SA

И несколько слов о паровых машинах. В грузовиках мы встретим удивительное разнообразие этих агрегатов: машины простого и двойного действия, схемы «тандем», «компаунд» или прямоточные, с клапанным или золотниковым распределением. Разные модели в разные годы выдавали от 20 до 150 л.с. с широким диапазоном крутящего момента.

Паровой грузовик Fowler постройки 1931 г. Грузоподъемность 6 т. Фото Mark Butcher©

Рассмотрим пять типов угольных грузовиков Undertype, представленных в нашей статье.
• Atkinson. Котел вертикальный водотрубный, машина горизонтальная двухцилиндровая прямоточная;
• Foden. Котел горизонтальный водотрубный, машина горизонтальная двухцилиндровая с клапанным парораспределением;
• Fowler. Котел вертикальный дымогарный, машина двухцилиндровая V-образная типа «компаунд»;
• Sentinel. Котел вертикальный водотрубный, машина горизонтальная двух- или четырехцилиндровая с клапанным парораспределением;
• Yorkshire. Котел локомобильный двухконечный, машина вертикальная двухцилиндровая типа «компаунд».

Каждый вариант был хорош по-своему, и везде были свои секреты. Поэтому все перечисленные автомобили строились, продавались, покупались и работали на дорогах.

Паровой грузовик Yorkshire постройки 1928 г. Грузоподъемность 8 т. Фото Barry Skeates©

Ещё один интересный вопрос: нужна ли паровому автомобилю коробка передач? Ведь паровой двигатель удивительно эластичен и приспосабливается к любым режимам движения. А что касается заднего хода, включил реверс, и сдавай назад. Об этом пишут во всех «паровых» статьях.

Всё так, если не вдаваться в нюансы. Но вот что сообщает В.А. Добровольский в своей книге «Современные паровые автомобили и тракторы», Харьков: НКТП, 1935. Когда паровой автомобиль снабжается коробкой передач, различные комбинации передаточных отношений редуктора и степени наполнения цилиндров (отсечек пара) повышают экономичность и облегчают адаптацию к профилю дороги при движении. Иными словами, коробка передач – это дополнительная экономия пара, топлива и комфортное движение. Поэтому она оправдывает усложнение трансмиссии. Недаром компания Sentinel в 1927 году представила автомобиль серии DG. Эта аббревиатура означает double geared – «двойной редуктор», двухступенчатая коробка передач.

Sentinel S4 постройки 1936 и 1935 гг.

Автомобили Sentinel серии «S» получили карданную передачу вместо цепи

Эксплуатация и обслуживание
Какое место отводилось паровым грузовикам в перевозках первой трети ХХ века? Для ответа необходимо сравнить их с другими видами транспорта. И прежде всего с бензиновыми грузовиками, поскольку дизель в те годы ещё не был широко распространен.

На стороне паровиков было дешевое топливо, способность плавно трогаться с места, приемистость паросиловой установки на пересеченной местности, большой крутящий момент, простая трансмиссия, меньшее число трущихся деталей, что немаловажно для ремонта и снабжения запчастями.

По зарубежным данным (ссылки у автора имеются), паровые автомобили оказались особенно выгодны при перевозке грузов свыше пяти тонн. В тяжелых дорожных условиях предпочтение также отдавалось паровым грузовикам – они были экономичнее. Кроме того, в экстремальных условиях двигатель бензинового грузовика быстро перегревался, его мощность падала, и грузовик просто переставал тянуть. А паровая машина спокойно работала на малых оборотах без перегрева.

И ещё важное. Температурный режим у паровой машины более благоприятный, чем у ДВС. Следовательно, и основные детали страдают меньше. Судите сами: температура газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания достигает 1800 °C, а температура перегретого пара не превышает 400–450 °C. Цилиндропоршневой группе бензинового мотора грозит коррозионно-механический износ из-за агрессивных продуктов сгорания топлива и масла. А вот в цилиндрах паровой машины никакого сгорания не происходит. Да и сама паровая машина проще бензинового мотора.

Примеряю на себя роль водителя Sentinel S4.

Стим-ралли Chester-le-Street, Англия, июль 2023 г.

Однако жизнь водителей и механиков легкой не была. Розжиг холодного котла оборачивался подлинной мукой. Промозглым утром требовалось растопить огромную печку на колесах и вскипятить десятки литров воды. Да, у грузовика имелась электрическая воздуходувка и прочие вспомогательные устройства, но уголь – это уголь, чтобы его раскочегарить, требуется больше часа.

Владельцы паровых грузовиков придумали простой способ избавления от нелегкой трудовой повинности. Днем паровой автомобиль работал по прямому назначению – перевозил грузы, а ночью «на малых парах» обогревал и снабжал горячей водой дома, гаражи, коровники и прочие здания. Таким образом, время утреннего розжига сводилось к нулю. Водителю оставалось лишь отсоединить шланг, и автомобиль был «готов к бою».

Практика эксплуатации показала, что для обслуживания паровых автомобилей требовался персонал более низкой квалификации, чем для грузовиков с ДВС. Сложного электрооборудования у паровиков не было, только самое необходимое. Не было и капризной системы карбюрации. Ремонтов за жизненный цикл у паровых автомобилей выходило меньше, ремонтные работы были проще. Но обслуживание воздуходувки, водяного насоса, примитивной автоматики оставалось. А главное, еженедельно приходилось чистить котел.

Особенности эксплуатации – заправка водой и чистка котла

В некоторых отраслях паровой автомобиль был особенно выгоден. Пример – перевозки на угольных разработках и вблизи них. Здесь паровой грузовик заправляли малоценным топливом, не годным для рынка, но вполне подходящим для неприхотливого автомобильного котла низкого давления. Да, шахты, угольные карьеры, портовые терминалы для отправки угля на экспорт… Здесь паровой автомобиль конкурировал не только с бензиновым грузовиком, но и с железной дорогой.

Паровые автомобили перевозили самые разные грузы – уголь, хлопок, строительные материалы, дрова и даже пиво

Вот несколько цифр из английской практики. На плече 240 км стоимость перевозки груза железнодорожным транспортом и паровым автомобилем получалась одинаковой. На более длинных расстояниях выигрывала железная дорога. Но во многих случаях уголь требовалось перевозить на расстояние менее 130 км. И здесь все козыри были у парового автомобиля.

Кроме угля паровые грузовики развозили хлопок, мануфактуру, продукты питания, стройматериалы – да мало ли грузов требовали доставки! Были бы колеса… А они были.
Об эргономике и экономике
Ездить на паровом автомобиле приходилось вдвоем – водитель управляет, а помощник-кочегар подбрасывает уголь и регулирует подачу воды. И только на короткие дистанции можно отправляться в одиночку.

Мне было интересно примерить ситуацию на себя. Будучи в музее Grampian Transport Museum в Шотландии, получаю разрешение и забираюсь на водительское место грузовика Sentinel Standart. Мне надо рулить и одновременно подбрасывать уголь в круглую горловину топки. А ещё крышку открывать и закрывать. И за уровнем воды и давлением следить. Эпизодически, но надо.

Паровой грузовик Sentinel Standart грузоподъемностью четыре тонны, выпущенный в Глазго в 1914 году. Общий вид, рабочее место водителя, цепная трансмиссия и котел с рычагами для опускания колосника

Что сказать? При определенных навыках справиться можно. Но у нас сейчас совсем другие привычки, другой стиль вождения. Если на этих автомобилях действительно ездили в одиночку, пусть даже на небольшие расстояния, воздаю должное паровой эпохе и мастерству водителей того времени.

Сколько угля и воды расходовали паровые грузовики? Возьмем Sentinel S4. Емкость его водяных баков 740 л, в бункеры входит 400 кг угла. Запаса воды для груженого автомобиля хватает на 100 км пробега, а запаса топлива – на 300 км. Сравнивать паровые автомобили между собой по расходу топлива не совсем корректно. Разные компоновки (Overtype и Undertype), разная грузоподъёмность и скорость движения, разные шины. Да и задачи у всех разные – кто-то трудится в карьере, а кто-то на городских улицах. И все же сравним из любопытства. Так, Mann потреблял 1,27 и 1,41 кг угля на 1 км пробега, Sentinel S4 – 1,3 кг, а Foden Type O – 1,07 кг. И уж делом коммерсанта было решить, какой грузовик выбрать для перевозок.

Четырехосный Sentinel S8 постройки 1934 г. Грузоподъемность 12 т. Фото Beer Dave©

Заключительный аккорд
Сколько длилась эпоха паровых грузовиков? Не слишком долго. Уже в середине 1930-х годов компании Foden, Sentinel и другие перешли на дизельные модели. Это был финиш, прощальный свисток? Вовсе нет.

В конце 1940-х годов в Аргентине случился энергетический кризис. Положение могла спасти переброска угля из новых шахт в различные регионы страны. Но на чем возить уголь? Железной дороги нет, быстро её не проложишь. И тогда аргентинцы решили закупить для перевозок паровые грузовики. Выбор пал на Sentinel.

В компании Sentinel Waggon Works Ltd удивились, но тряхнули стариной, достали чертежи и построили для Аргентины 100 автомобилей серии S6. Их оснастили гидравлическими тормозами и механизмом подъёма кузова. Заднюю часть кабины обшили деревом, а руль, в отличие от английского варианта, разместили слева.

Задачу свою самосвалы S6 выполнили. Уголь возили колоннами по 10-15 грузовиков. Любопытно, что топливо брали прямо из собственных кузовов, а воду – из местных озер и рек. Энергетический кризис был побежден.

Самосвал на шасси Sentinel S6. Аргентина, начало 1950-х годов.

Лебединая песня паровых грузовиков. Фото FedericoKirbus©

Заказ сотни Sentinel для Аргентины стал лебединой песней парового грузовика на твердом топливе. Но что важно: эти автомобили остаются с нами и сегодня. На стим-ралли в Великобритании я встретил Sentinel, Garrett, Mann, Fowler и другие паровики из частных и клубных коллекций. Ухоженные, в красивых ливреях, они прибывали на фестивали своим ходом по дорогам общего пользования и уверенно гоняли по автодромам. Зрелище, надо сказать, впечатляющее.

На этом мы завершим сегодняшний рассказ...