Судьба Дизеля и дизелей

Двигатели с воспламенением от сжатия теперь называют дизелями. Но, как вам уже известно, первый дизель, который решил всю дальнейшую судьбу этого двигателя, был построен не Рудольфом Дизелем, а на русском машиностроительном заводе. И хоть не верил изобретатель в возможности русской промышленности, но именно в России было доказано, что нефтяной экономичный двигатель можно построить.

Надо сказать, что и в дальнейшем развитии этого двигателя много труда и конструкторской мысли было вложено русскими инженерами.

Рудольф Дизель, владея патентом, выдавал разрешения фирмам разных стран строить двигатель с воспламенением от сжатия лишь по своему усмотрению. Это сдерживало широкое развитие двигателя.

Только с 1908 года, после истечения срока патента, строительство дизель-моторов получило широкий размах.

Новый двигатель стал быстро совершенствоваться, всё дальше удаляясь от своего прообраза — первого двигателя Дизеля.

Рудольф Дизель, как и Отто в свое время, выдержал серию судебных процессов, где доказывалось, что всё, чем отличается новый двигатель, — высокое сжатие, самовоспламенение и постепенное сгорание, — уже предлагалось до него другими конструкторами. И многие из подобных утверждений имели к тому веские основания. Это лишний раз доказывало, что творчество многих и многих инженеров, техников и изобретателей подготовляло рождение новой машины. Должен был лишь появиться тот, кто сумел бы своей энергией и настойчивостью добиться претворения в жизнь созревшей идеи. Такими изобретателями были Ленуар, Отто и, наконец, Дизель.

Рудольф Дизель погиб при загадочных обстоятельствах. В 1913 году он отплыл на пароходе «Дрезден» из бельгийского порта Антверпен в Англию. Однако в английский порт Харвии пароход пришел без Дизеля. Вероятно, во время шторма Дизель был подхвачен и унесен в море нахлынувшей волной. Были, однако, и предположения об убийстве изобретателя по приказу германского генерального штаба из боязни, что накануне носившейся в воздухе войны Дизель передаст англичанам сведения о новых двигателях на немецких подводных лодках.

Некоторые считали, что утомленный борьбой Дизель покончил жизнь самоубийством, бросившись в воды океана. Таков трагический конец еще одного изобретателя в капиталистическом мире.

Но дизели продолжали свое победное шествие.

* * *

К директору Путиловского завода в Петербурге обратился студент технолог Тринклер с предложением построить двигатель высокого сжатия, который бы отличался от других дизелей тем, что для обеспечения впрыскивания топлива в цилиндр не требовалось бы строить специальный компрессор. Это было в 1898 году, на самой заре дизелестроения.

Действительно, сразу же, как только первые дизели получили распространение в промышленности, всем стало ясно, что основным недостатком нового двигателя является необходимость в компрессоре. Из общего числа цилиндров двигателя два, а то и три приходилось отводить под компрессор. В этих компрессорных цилиндрах не происходило сгорания топлива, а только сжимался воздух. Сжатый воздух подавался к форсунке, где он встречался с топливом и увлекал его дальше, в рабочий цилиндр, раздробляя жидкую струю на мельчайшие капельки.

Воздуха для распыливания топлива во всех цилиндрах требовалось много, и компрессор всё время работал, отбирая на себя часть мощности, утяжеляя машину, делая ее большой по размерам.

Так распыливалось жидкое топливо с помощью сжатого воздуха в компрессорных дизелях.

Вот почему предложение студента Тринклера заинтересовало Путиловский завод.

Надо сказать, что и сам Дизель об этом много думал, но ему ничего не удалось сделать для ликвидации компрессора.

Тринклер же предложил отказаться от компрессорных цилиндров, а в крышке каждого рабочего цилиндра сделать маленький компрессор, который бы сжимал лишь столько воздуха, сколько требуется, чтобы обеспечить только один впрыск после каждого такта сжатия. Такой цилиндрик с маленьким поршеньком занимал мало места, а приводился поршенек в движение толчком от специального механизма как раз в тот момент, когда нужно было впрыснуть топливо.

Так распыливается жидкое топливо в бескомпрессорных дизелях.

Предложение русского студента Тринклера явилось первым практическим шагом к созданию бескомпрессорного дизеля.

В царской России было в моде преклоняться только перед заграничными новинками, и Тринклеру пять лет пришлось добиваться патента на свое изобретение. Путиловский же завод, сначала взявшись горячо, потом, с приходом нового директора, перестал помогать изобретателю, и Тринклер вынужден был уехать в Германию, чтобы там построить свой двигатель. У Тринклера появились последователи, и работа над бескомпрессорным дизелем началась сразу в ряде стран.

В этой же области значительный вклад сделал еще один русский изобретатель — Яков Мамин. Этот, в то время молодой, талантливый самоучка-механик решил добиться впрыска топлива в цилиндр вообще без помощи воздуха.

Работая с «нефтянками», Мамин построил специальный топливный насос, который мог бы создавать большие давления и впрыскивать через форсунку топливо в цилиндр. Потом, в 1908 году, он построил на небольшом заводе в Балаково (на Волге) свой первый двигатель высокого сжатия, который им был назван «русским дизелем», чтобы тем самым обеспечить его распространение.

В «русском дизеле» впрыск топлива производился без сжатого воздуха: в нужный момент кулачок набегал на поршенек топливного насоса, и тот под высоким давлением продавливал топливо через отверстия форсунки, отчего оно дробилось на мелкие капли, то есть распыливалось.

Это был еще несовершенный, но в полном смысле слова бескомпрессорный дизель.

Именно по этому пути и пошли в дальнейшем конструкторы, — по пути насосного распыливания. И надо заметить, что полностью избавиться от компрессора, наладив хорошее распыливание бескомпрессорным способом при хорошем перемешивании капелек топлива с воздушным зарядом цилиндра, удалось лишь в 20—30-х годах нашего века.

Теперь уже нет ни одного завода в мире, где бы строили двигатели с компрессорами.

Оба изобретателя — и Густав Васильевич Тринклер и Яков Васильевич Мамин — дожили до наших дней.

Густав Васильевич Тринклер еще и поныне является профессором Горьковского института инженеров водного транспорта. Несмотря на свой преклонный возраст, он и сейчас руководит работами по созданию двигателей внутреннего сгорания новых разновидностей; а Яков Васильевич Мамин, которому принадлежит также честь изобретения первых тракторов с двигателями внутреннего сгорания, до последнего времени по день своей смерти работал в Челябинском институте механизации- сельского хозяйства, став за годы советской власти из самоучки-механика кандидатом технических наук.

Вспомним, в каком подавленном состоянии духа, оставшийся один, без поддержки окончил свой жизненный путь Дизель. И разве не ярким примером обратного является интересная, полная творческого труда старость двух других изобретателей, которым посчастливилось вторую половину жизни прожить в стране социализма, окруженными заботами и поддержкой народа!

* * *

Итак, двигатели с самовоспламенением топлива, которые до наших дней сохранили короткое название дизелей, отличаются значительно от первых двигателей Рудольфа Дизеля.

Сейчас это машины высокого класса, оборудованные сложными системами управления, развивающие большие мощности.

Изготовляли (правда, отдельные экземпляры) многоцилиндровые дизели мощностью до 22 000 лошадиных сил.

Вообще же есть дизели и малых мощностей — от 1,5 до 150 лошадиных сил, — и средних мощностей — от 150 до 800 лошадиных сил, — и более крупных мощностей — от 800 лошадиных сил и выше, до 10–12 тысяч лошадиных сил.

Такой широкий диапазон мощностей позволяет применять дизели и для тракторов, и для электростанций, и на железной дороге, для тепловозов, и на судах — теплоходах.

Современный мощный дизель с газотурбинным наддувом. Выхлопные газы двигателя вращают турбинку. От турбинки приводится в движение воздухонагнетатель, который гонит в цилиндры двигателя воздух под повышенным давлением От этого цилиндр «заряжается» большим количеством воздуха, сюда впрыскивается и большее количество топлива. А значит, и мощность в цилиндре двигателя с наддувом развивается большая, чем в цилиндре двигателя без наддува.

Особое значение в современной технике приобретают дизели больших мощностей.

В директивах XX съезда КПСС ставится перед нашей промышленностью весьма важная задача:

«Организовать серийное производство новых мощных тепловозных, судовых и стационарных дизелей».

Это должны быть современные двигатели, развивающие мощность по нескольку тысяч лошадиных сил. Такие двигатели нужны для отечественных тепловозов. Тепловозы вместе с электровозами призваны заменить на железнодорожном транспорте малоэкономичные паровозы. Вспомним о том, что паровые машины, которые двигают паровозы, ведь очень невыгодные тепловые двигатели, — в них используется полезно только 3–4 % тепла, выделяющегося при сгорании угля.

А в тепловозах?

Но ведь эти локомотивы оборудуются дизелями, дизели же пока являются самыми экономичными тепловыми двигателями, — их коэффициент полезного действия равен 35 %, а в ряде случаев и выше.

Какое имеет значение замена паровозов тепловозами для железнодоржного транспорта нашей страны, представить себе нетрудно.

Раз у дизеля коэффициент полезного действия более чем в 10 раз превышает коэффициент полезного действия паровой машины, то вес потребного для тепловозов жидкого топлива оказывается значительно меньше, чем вес угля, требующегося для паровозов.

Значит, для перевозки тех же грузов и на те же расстояния тепловозам потребуется меньше топлива. От этого стоимость перевозок удешевится.

Тепловозу не надо возить с собой большие топливные запасы, отчего он сможет перевозить больше полезного груза. На станционные склады тоже не придется завозить много запасов топлива, а значит, те поезда, которые были заняты перевозкой угля для железных дорог, теперь будут перевозить полезные грузы для промышленности и сельского хозяйства. Тепловозы не нуждаются и в частой заправке водой, как этого требуют паровые котлы. В результате тепловозные составы будут меньше времени терять на стоянки, а их средняя скорость движения возрастет. Грузы будут скорее доставляться на место назначения. Тепловозы смогут вести составы по безводным степям и пустыням.

Мощный советский тепловоз «ТЭ-3».

Было подсчитано, например, что в 1954 году перевозки грузов тепловозами на дорогах нашей страны стоили в два с половиной раза дешевле, чем паровозами. А на тех дорогах, где ощущались трудности в снабжении водой, тепловозные перевозки оказывались дешевле почти в пять раз!

Там, где стали использоваться тепловозы, вес топлива, подвозимого к заправочным станциям, оказался в 13 раз меньше, чем прежде. Если средние скорости паровозных составов равны 30–40 километрам в час, то тепловозные составы идут со скоростями 70 километров в час и смогут в дальнейшем делать до 100 километров в час.

В Советском Союзе первый тепловоз был построен еще в 1924 году, по прямому указанию Владимира Ильича Ленина. Мощность этого тепловоза равнялась одной тысяче лошадиных сил. Это был, пожалуй, первый в мире построенный тепловоз.

Количество тепловозов, курсирующих по дорогам нашей страны, увеличивалось с каждым годом. Однако потребности также быстро возрастали. За годы шестой пятилетки количество выпускаемых тепловозов должно возрасти в 12 раз.

Что же касается паровозов, то время этих локомотивов прошло, и строить их заводы больше не будут.

Мощные дизели нужны морскому и речному флоту. Правда, кроме дизелей морские суда двигаются от паровых или газовых турбин, но всё больше и больше теплоходов, снабженных мощными дизелями, начинают бороздить воды морей и океанов. На речных же судах дизель становится основным первичным двигателем.

Мы можем с удовлетворением отметить, что первой страной, построившей теплоход, была наша страна. В 1903 году завод Нобеля в Петербурге построил дизельное нефтеналивное судно «Вандал». В следующем году на том же заводе был построен еще один такой же теплоход. К 1912 году во всем мире насчитывалось 15 теплоходов с мощностью двигателей от 600 до 1000 лошадиных сил, из них 14 таких теплоходов принадлежало России.

Какие преимущества имеет теплоход по сравнению с пароходом? Современный пароход, как нам известно, имеет в качестве двигателя паровую турбину. Пар при этом вырабатывается в паровом котле, в топке которого сжигается либо уголь, либо нефть. Коэффициент полезного действия судовых паровых турбин оказывается ниже коэффициента полезного действия дизелей. Значит, и на теплоходах, так же как и на тепловозах, надо меньше хранить топлива. А если теплоход снабдить такими же топливными запасами, то он увеличит свой район плавания. Так, при движении на самых больших скоростях теплоход может без наполнения топливом пройти путь раз в пять длиннее, чем паротурбоход.

У дизелей есть и другие преимущества — они не дымят, легко и быстро запускаются, легко управляются. Всё это очень важно для судна.

Наконец, как сказано в директивах XX съезда Коммунистической партии, нужен выпуск и мощных стационарных дизелей.

Стационарные двигатели — это те, которые работают не на транспортных установках, а на электростанциях, на насосных станциях, на компрессорных станциях.

Среди тепловых электростанций сейчас не так много дизельных. Основной двигатель здесь, как мы знаем, — паровая турбина. Но в ряде случаев, например в нефтедобывающих районах, в степных районах, если не требуется очень больших мощностей, есть смысл сооружать дизельные электростанции.