Читать книгу Открытия и изобретения ХХ века. Энциклопедия - - Страница 13

Дизельный двигатель

История изобретения дизельного двигателя связана с одной загадочной трагедией. Дело в том, что сам изобретатель двигателя Рудольф Дизель в 1913 году погиб при невыясненных обстоятельствах. Стоит лишь посмотреть вокруг. Двигатели Дизеля (их гораздо более совершенные потомки, конечно) работают в тепловозах, на речных и морских судах, в строительной и военной технике, на грузовых и легковых автомобилях… Но всё же мы называем эти моторы именем изобретателя. Возможно, в этом и есть торжество исторической справедливости.

Рудольф Дизель родился в 18 марта 1858 года в Париже, в семье эмигрантов из Германии. В 1970 году юный Рудольф вместе с родителями переезжает в Англию, куда их депортировали из-за начавшейся войны между Францией и Пруссией. Оттуда, из Англии, молодой Дизель отправляется на историческую родину в Германию – на учёбу. Из Аугсбурга он перевёлся в Мюнхен, в Высшую техническую школу, которую закончил с отличием, получив диплом инженера по холодильным установкам.

После получения диплома в 1880 году Дизель получил предложение от немецкого физика Карла фон Линде (годы жизни 1842—1934, который работал в те годы над установкой для сжижения воздуха. Рудольф Дизель переехал в Париж и приступил к исследованиям в лаборатории французского филиала предприятия Линде. Дизель занялся исследованием состояния газов при резком сжатии и расширении. Эти эксперименты навели Дизеля на мысль о двигателе внутреннего сгорания, в котором не было бы системы зажигания вообще. При резком сжатии воздуха, он раскаляется до такой температуры, что способен поджечь топливо-воздушную смесь без искры. Но… легко сказать, как сделать? Воздух сжать в металлическом цилиндре можно, как сжать топливную смесь, чтобы воспламенение не произошло раньше времени?

Экспериментируя сначала с различными горючими газами, а потом и с жидкими видами топлива, Дизель разработал первую конструкцию своего мотора. В 1890 году Линде перевёл молодого инженера в Берлин. Здесь Дизель показал свои расчёты Линде, получил его одобрение и продолжил исследования, результатом которых стал патент, зарегистрированный в 1892 году. Тем не менее практическое воплощение оказывается делом весьма трудным – первую действующую модель Рудольф Дизель смог построить только в 1897 году. Это был двигатель мощностью в 25 лошадиных сил, работающий на тяжёлом жидком топливе. Право на производство нового двигателя приобретают машиностроительные предприятия Аугсбурга и фирма Круппа. Спрос на дизельные двигатели превзошёл все ожидания. Моторы заказывают судостроительные верфи, производители другой техники. Дизель становится богатым человеком и продолжает работу над совершенствованием своего изобретения…

А работать было над чем. Дизельный двигатель имеет две разновидности – двухтактную и четырёхтактную. В первом случае полный рабочий цикл происходит за один оборот коленчатого вала и двух полных ходов поршня вверх и вниз. При ходже поршня вниз из камеры сгорания удаляются продукты сгорания топлива и цилиндр заполняется свежим воздухом. При ходе поршня вверх воздух сжимается, раскаляется и, когда поршень достигает верхней мёртвой точки, в камеру сгорания под огромным давлением впрыскивается порция жидкого топлива. Топливо смешивается с горячим воздухом, воспламеняется, расширяющиеся газы толкают поршень вниз – цикл повторяется. При четырёхтактном цикле полный цикл совершается за два оборота коленчатого вала и четыре хода поршня вверх-вниз. Расширяющиеся газы толкают поршень вниз, при обратном движении вверх открывается выпускной клапан и отработавшие газы удаляются из внутренней полости цилиндра. Затем при втором ходе вниз открывается впускной клапан и полость цилиндра заполняется свежим воздухом. При втором ходе вверх поршень сжимает воздух, раскаляя его. В верхней мёртвой точке в камеру сгорания впрыскивается порция жидкого топлива. Цикл повторяется… В обоих случаях кроме длинноходного цилиндра и поршня, создающих высокую степень сжатия воздуха, из-за чего воздух в цилиндре и раскаляется до высокой температуры, нужен топливный насос высокого давления и форсунка, через которую жидкое топливо впрыскивается в камеру сгорания.

Этот насос требует особо точной сборки, поскольку жидкость практически несжимаема и при высоком давлении плунжера на жидкость, топливо выдавливается через зазоры между деталями. Кроме того, давление, создаваемое этим насосом, должно быть не меньше, чем давление воздуха в камере сгорания (а порядка 20 атмосфер). Поэтому к деталям топливного насоса предъявляются повышенные требования прочности и эффективности. Дизель способен работать на тяжёлых фракциях нефти и даже на мазуте и сырой нефти. Но при этом топливо должно обладать высокой смазочной способностью, текучестью и однородностью. Лучшими показателями обладает соляровое масло, которое к тому же дешёво в производстве, поскольку является побочным продуктом при переработке нефти для получения легкого топлива – бензина и керосина. Но и соляровое масло (его мы называем в обыденной жизни «соляркой») не идеально – при низких температурах она становится вязкой и даже застывает, словно желе. При этом трубопроводы системы питания дизеля должны быть всегда заполнены жидким топливом. Как только в топливопровод попадает воздух, система перестаёт работать – вместо подачи под высоким давлением жидкости, насос начинает сжимать воздух… Это лишь некоторые проблемы, с которыми пришлось столкнуться Дизелю. Добавьте к этому высокопрочные сплавы, способные выдержать высокие температурные и механические нагрузки, сложности в конструировании форсунок, клапанов – и станет ясно, как же непросто было этому человеку.

В конце концов, Рудольф Дизель утратил право на лицензионные отчисления за свои двигатели. Другие конструкторы взялись за совершенствование новых двигателей и с правились с этим делом лучше первого изобретателя. Финансовое благосостояние Дизеля пошатнулось. А 29 сентября 1913 года на борту почтового парохода «Дрезден» произошла катастрофа. Во время перехода через пролив Ла-Манш Рудольф Дизель бесследно исчез. Тело его так и не было найдено…

Это тёмная история. Историки выдвигают целых три причины гибели немецкого изобретателя. Самое простое объяснение – пароход потерпел крушение, Дизель свалился за борт и утонул. Вторая причина – самоубийство из-за серьёзных финансовых затруднений. Да, возможно, это и так. Но существует и третья версия трагических событий. Обратим внимание на время, когда произошла трагедия – до начала мировой войны оставалось менее года. Страны Европы стремительно вооружались. Закладывались новые корабли, в том числе и подводные лодки, в которых дизель был основным двигателем, использовавшимся для движения в надводном положении и для заряда аккумуляторов… В это время появились слухи, что Дизель собирается предложить новый вариант двигателя, лишённый множества недостатков оригинального мотора. Это и послужило причиной устранения немецкого инженера… Ни подтвердить, ни опровергнуть эту версию невозможно. Гибель Рудольфа Дизеля осталась одной из тайн новейшей истории.

Между прочим, недооценка изобретения Дизеля соотечественниками стала одним из стратегических просчётов Гитлера, которые и привели к разгрому немецкого фашизма. Дело в том, что на большинстве фашистских танков стояли бензиновые двигатели. На советских Т-34, наоборот, использовались дизельные моторы. В условиях бездорожья, зимой, при затруднённом тыловом обеспечении и с учётом трудностей с производством бензина (немцы не получили доступа к нефтеносным месторождениям и даже вынуждены были производить синтетический заменитель бензина) заправлять танки соляркой оказалось проще, чем подвозить к танковым соединениям дефицитный и дорогой высокооктановый бензин. В результате гитлеровские танковые силы сидели на голодном пайке, а советские танки заправлялись тем, на чём работали обычные тракторы – соляркой.

И ещё – дизель получил широкое распространение в ХХ веке, но не сразу. Тракторы и локомобили (стационарные двигатели, установленные на колёсное шасси, прицепы с мотором, применявшимся для привода молотилок и другой сельскохозяйственной техники) начала 30-х годов, к примеру, были не дизельными, хотя работали на тяжёлых сортах жидкого топлива. В некоторых из них применялись двигатели с огромным рабочим объёмом и калильным зажиганием. Сжатая топливо-воздушная смесь поджигалась специальным стержнем, который перед запуском мотора специально разогревали паяльной лампой или горелкой. После запуска двигателя зажигание осуществлялось за счёт остаточного нагрева этой «пассивной свечи». К дизельным моторам эти примитивные тракторные двигатели ни коим образом не относились.