Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Общая характеристика транспорта

Самоходный транспорт

 

На протяжении многих веков и тысячелетий основной движущей силой наземного транспорта были сначала быки и ослы, затем лошади и другие крупные домашние животные. Но все время человека не покидало желание найти какой-то иной вид энергии, не подверженный усталости, болезням и чувству голода. Такой энергией поначалу был ветер.

О сухопутном применении паруса сохранилось мало сведений. Однако в одной из летописей говорится, что князь Олег при походе на Царьград (Константинополь) поставил свои ладьи на колеса.

clip_image008[4]В России в 1752 году крепостной холоп из Нижнегородской губернии Леонтий Шамшуренков сделал "самобеглую коляску". Она приводилась в движение усилиями 2-х человек.

Рисунок 1.4 – Самобеглая коляска  Кулибина

 

 В 1791 году Иван Петрович Кулибин (1735–1818 гг.), земляк Шамшуренкова, создал более современную конструкцию "самобеглой коляски" (рисунок 1.4) Он вместо 4-х применил только 3 колеса. Равномерное движение коляски обеспечивал большой маховик, расположен-

ный под рамой коляски. Кроме того, имелась своеобразная коробка скоростей с передвижной ведущей шестеренкой и тормозные устройства на специальных пружинах, плавно останавливающие экипаж. Механизм коляски был настолько остроумен, что позволял совершать довольно быструю езду в гору и медленную с горы. Два человека располагались на сиденьи в открытом кузове в качестве пассажиров, а третий находился сзади, попеременно поднимая ноги, он надавливал приводные рычаги, приводя коляску в движение. Он же и управлял экипажем.

В 1690 г. француз Дени Папен построил паровую машину, состоящую из цилиндра и поршня, которая получила название "атмосферной". Принцип работы машины заключался в том, что на дно цилиндра под поршень наливалась вода, которая подогревалась горелкой. В результате нагрева пар выталкивал поршень вверх. Затем горелка убиралась, а поршень охлаждался холодной водой и под действием атмосферного давления возвращался в нижнее положение. Цикл длился одну минуту. Эта машина оказалась неработоспособной.

Использовав  идею  Папена,  английский кузнец  Томас Ньюкомен построил «водоотливную машину». Чтобы каждый раз не кипятить под поршнем воду, он соединил трубкой паровой котел и цилиндр. В цилиндр сначала подавался пар из котла, а затем – холодная вода из бочки, которая конденсировала пар.

Иван Ползунов в 1763 году спроектировал первую паровую машину для приведения в действие воздушных мехов на Колывано-Воскресенских заводах, состоящую из 2-х пароатмосферных цилиндров ньюкоменского типа. Построенная в мае 1766 года (сам Ползунов, надорвав свои силы, умер за неделю до пуска машины) она в ноябре того же года была выведена из строя и заброшена.

Машина Ньюкомена была неэкономичной, однако, после усовершенствования в 1784 г. Джеймсом Уаттом – механиком университета в Глазго, паровая машина стала  прототипом  мирового универсального механического двигателя, преобразовавшего не  только производство, но и весь уклад жизни народов. Уатт добавил конденсатор, парораспределитель (золотник) и подачу пара по обе стороны поршня. Он же ввел оценку мощности в лошадиных силах.

Паровая машина позволила создать транспортную самоходную единицу, теоретически любой мощности и независящую от  условий  погоды. Приспособленная для вращательного движения, она стала основой  технического прогресса на всех видах транспорта.

Впервые в качестве двигателя паровой двигатель был использован французом Никола-Жозефом Кюньо (1715–1804). Его "паровая телега" (рисунок 1.5) была изготовлена в 1769 году в мастерских парижского арсенала и предназначалась для транспортировки орудий и другой военной техники. Телега имела 3 колеса, причем переднее колесо было и ведущим и  направляющим. Котел подвешивался  впереди  переднего    колеса

топкой в сторону движения. Скорость движения повозки доходила до 4 км/ч. Через каждые 15 минут движения повозке требовалось столько же времени для доливки воды и подъема давления пара.  "Паровая телега" Кюньо с 1794 года хранится в музее.

           Рисунок 1.6 – Паровой автомобиль

                               Тревитика

 

 clip_image010[4] 

В 1801 году Ричард Тревитик построил самодвижущийся пассажирский экипаж "пышущий дьявол", как прозвали его в народе (рисунок 1.6). При испытаниях он перевернулся из-за огромных колес (2,5 м в диаметре) и сломался к радости извозчиков и населения. Сам Тревитик больше не возвращался к своей затее, а стал конструировать паровозы. Но его последователи продолжали разрабатывать и запатентовали повозки своей конструкции. Были разработаны более мощные, более легкие и экономичные паровые двигатели для повозок, скорость которых достигала 30 км/ч. На повозках с паровым  двигателем  начали    применять

эластичные шины, рулевую трапецию, механизм для вращения колес одной оси с разными оборотами – дифференциал, цепной и даже карданный вал от паровой машины к ведущим колесам.

Вскоре на смену тяжелым и маломощным паровым машинам пришел двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Изобретателем ДВС считается французский механик Жак Этьен Ленуар (1822–1900), который в 1860 году построил газовый двигатель. Однако французский военный инженер Филипп Лебон создал проект газового двигателя за 60 лет до Ленуара, но реализовать его не смог, так как трагически погиб в 1804 году. Были и другие предшественники Ленуара, однако его заслуга состоит в том, что он построил не опытный экземпляр, а технологичную, пригодную для производства машину, причем как раз в тот момент и в том месте, где в ней была исключительная потребность.

Использовав разработки Ленуара, подручный продавца из Кельна Николаус Отто  сконструировал  экономичный газовый двигатель с КПД, достигающим 15 %. Двигатель назвали четырехтактным, так как процесс в нем совершался за четыре хода поршня и соответствовал двум оборотам коленчатого вала. Двигатель в основном использовался в стационарных условиях, так как его масса на 1 кВт достигала 500 кг и требовался большой резервуар для размещения запаса газа.

Наибольший вклад в создание бензинового двигателя, пригодного для использования на транспортных средствах, внесли Г. Даймлер (1834–1900) и В. Майбах (1846–1929). Первый двигатель Даймлера (1882) годился не только для стационарного, но и для транспортного использования. Частота вращения вала двигателя Даймлера была в 4-5 раз больше, чем у газовых двигателей и достигала 900 оборотов в минуту. Значительно уменьшилась масса двигателя.

Еще более экономичный двигатель удалось создать немецкому инженеру Рудольфу Дизелю (1858–1913). В 1893 году им были построены первые образцы двигателя с воспламенением топливной смеси от сжатия, доведенного постепенно до 40 атм. Используя в качестве топлива керосин, двигатель Дизеля достигал КПД 34 %.

Большое значение для развития автомобильного транспорта имело создание ирландцем Джоном Бондом Данлопом надежной пневматической шины, которая была запатентована в 1888 году. Позже оказалось, что эдинбургский инженер Роберт Уильям Томсон получил патент на аналогичную пневмашину в 1845 году. Однако Томпсон умер не оставив наследников и его изобретение осталось забытым.

С развитием  феодализма  были созданы  новые  условия для развития материального производства  и,  следовательно, для транспорта. С ростом производительных сил усилилось общественное разделение труда. На определенном  этапе вместо  городов  – крепостей и городов – центров власти и администрации стали  расти города – центры ремесла и торговли. Увеличение объема производства,  развитие  сельского  хозяйства обострили потребность в транспорте как для  производственных  нужд, так и для внешней межгосударственной торговли. В связи  с  этим  во многих странах производились работы по расширению сети речных, морских и сухопутных путей сообщения.

Открытие новых торговых путей и новых стран в XV–XVI веках ускорило процесс разложения феодализма и возникновения  капиталистических отношений в Европе. Это время, известное под  названием  периода великих географических открытий, положило начало колонизации  Африки, Азии и Америки.

К концу XVII века были известны пять материков.  Последний, шестой континент – Антарктида был  открыт  русской  экспедицией  на  судах "Восток"  и  "Мирный"  под командованием Ф. Ф. Беллинсгаузена  в  январе 1820 г.

В XIX веке появился новый вид сухопутного транспорта – железнодорожный. Первая в мире коммерческая железная дорога была построена в Англии в 1825 году под руководством Стефенсона.

В течение всей  предшествующей  истории  транспортные  средства (суда, повозки, животные), как правило, принадлежали владельцу груза, осуществлявшему перевозку.

При капитализме, по  мере  укрупнения  предприятий,  усложнения техники, технологии и возрастания  объемов  производства, хозяину предприятия становилось все  труднее  содержать  собственное сложное и дорогостоящее  транспортное  хозяйство,  которое невозможно было всегда интенсивно  использовать.  В  связи  с  этим вскоре транспорт выделился в самостоятельную  отрасль,  выполняющую перевозки грузов и пассажиров для любого  клиента  за  определенную плату. Это позволило ускорить процесс формирования самого транспорта и освободить от сложных функций машинное производство.

Таким образом, в условиях капиталистического  способа  производства транспорт претерпел кардинальные изменения,  заключающиеся  в применении механического двигателя,  расширении сети путей сообщения,  выделении транспорта в особую отрасль производства, дифференциации средств и появлении морского, речного,  железнодорожного, автомобильного, трубопроводного, а позднее и воздушного транспорта.