Паровой автомобиль НАМИ-12
Уникальный грузовик, о котором пойдет речь, появился на свет в далеком 1949 г. Тогда еще были остры воспоминания о суровом военном времени, когда транспортникам приходилось выполнять свои задачи в тылу и на фронте при нехватке жидкого топлива – бензина. Решить проблему частично помогали газогенераторные автомобили с тяжелыми и капризными установками, позволявшими получить светильный газ для питания традиционных двигателей и работавшими на дровах. Подобные машины выпускались тогда на Горьковском и Уральском автозаводах, они получили некоторое распространение на лесозаготовках Сибири, но изза низкой мощности моторов отличались малой эффективностью. Конструкторам стало ясно: газогенератор свою историческую задачу выполнил, необходим более совершенный альтернативный двигатель, и вспомнили о паровых установках, применявшихся в ограниченном количестве за рубежом на грузовиках в 20-е–40-е годы, но потреблявших в качестве топлива не дрова, а уголь.
Можно ли построить паровой автомобиль, работающий на дровах? Подобную задачу никто и никогда в мире еще не решал. И специалистам головного отраслевого научноисследовательского автомобильного и автомоторного института НАМИ предложили взяться за новое, неизведанное дело. Руководителем темы был назначен энергичный инженер Юрий Шебалин, а за основу конструкции решили взять 7-тонный грузовик ЯАЗ-200, производство которого освоил Ярославский автозавод в 1947 г.
Грузоподъемность парового автомобиля должна была составлять не менее 6,0 т при полной массе не более 14,5 т, включавшей 350–400 кг дров в бункерах и 380 кг перевозимой воды в котле паровой машины. Максимальная скорость предусматривалась 40–45 км/ч, а расход дров, имевших влажность до 47%, предполагалось ограничить 4–5 кг/км. Одной заправки должно было хватить на 80 км. В случае успешного завершения работы над опытным образцом с колесной формулой 4х2 предусматривалась разработка полноприводной модификации, а затем и целого ряда паровых грузовиков разного назначения и грузоподъемности для работы в районах, куда доставка дизельного топлива и бензина была затруднительна, а местное топливо – дрова, имелось в избытке.
Учитывая громоздкость паросиловой установки, Ю. Шебалин и его основной коллега по этой работе Николай Коротоношко (впоследствии главный конструктор НАМИ по грузовым автомобилям высокой проходимости) приняли для грузовика компоновку с расположенной над передним мостом трехместной кабиной. За ней находилось машинное отделение с паросиловой установкой, включавшей в себя и котельный агрегат. За машинным отделением была установлена грузовая платформа. Вертикальную трехцилиндровую паровую машину, развивавшую 100 л.с. при 900 мин–1, разместили между лонжеронами, а водотрубный котельный агрегат, изготовленный совместно с топливными бункерами, устанавливался на задней стенке машинного отделения.
Справа в машинном отделении конструкторы отвели место для водяного бака на 200 л и конденсатора, за которым располагалась вспомогательная паровая турбина так называемого «мятого» пара, с осевым вентилятором для обдува конденсатора и топочной воздуходувкой. Там же находился электродвигатель для вращения воздуходувки при розжиге котла. Как видно из перечисленных, непривычных для уха автомобилистов, названий агрегатов и механизмов, в грузовике НАМИ широко использовали опыт создания паросиловых установок для компактных паровозов того времени.
Все оборудование, требующее наблюдения и обслуживания в эксплуатации, было размещено слева по ходу машины.
Доступ к местам обслуживания обеспечивали дверцы и жалюзи машинного отделения. Трансмиссия парового автомобиля включала в себя трехдисковое сцепление, двухступенчатый понижающий редуктор, карданные валы и задний мост. По сравнению с ЯАЗ-200 передаточное число моста было уменьшено с 8,22 до 5,96. Конструкторы сразу предусмотрели возможность отвода мощности на передний мост.
Редуктор имел прямую и понижающую передачу с передаточным отношением 2,22. Конструкция сцепления позволяла включать понижающую передачу без полной остановки автомобиля, что впоследствии положительно сказалось при испытании модификации НАМИ-012 – полноприводного автомобиля НАМИ-018, на бездорожье.
В сцеплении использовались ведомые и нажимной диски ЯАЗ-200. При этом нажимная пружина была очень мощной, тракторного типа, что позволяло передавать крутящий момент до 240 кгс·м. Грамотная конструкция привода сцепления позволила снизить усилие на педали до 10,0 кгс.
Управление паровым автомобилем, несмотря на то, что по числу рычагов и педалей оно было идентично ЯАЗ-200, требовало от водителя специальной подготовки. В его распоряжении находились: руль, рычаг переключения отсечек парораспределительного механизма (три отсечки для движения вперед, обеспечивающие 25, 40 и 75% мощности, и одна реверсивная – для движения задним ходом), рычаг включения понижающей передачи, педали сцепления, тормоза и управления дроссельным клапаном, рычаги центрального стояночного тормоза и ручного управления дроссельным клапаном.
Во время движения по ровному участку дороги водитель пользовался главным образом рычагом переключения отсечек, изредка педалью сцепления и рычагом включения понижающей передачи. Трогание с места, разгон и преодоление небольших подъемов производилось только воздействием на дроссельный клапан и на рычаг отсечек. Постоянно оперировать педалью сцепления и рычагом переключения передач не требовалось, что облегчало труд шофера.
Под левой рукой водителя у спинки сиденья устанавливались три вентиля. Один из них являлся перепускным, и служил для регулирования подачи воды в котел приводным питательным насосом, а второй и третий обеспечивали пуск на стоянках прямодействующего парового питательного насоса и вспомогательной турбины. Справа между сиденьями имелась манетка регулирования подачи воздуха в топку. Перепускной вентиль и манетка использовались только при отказе автоматического регулирования уровня воды и давления.
Паровая машина двухстороннего действия имела три цилиндра размерностью 125х125 мм. Она включала блоккартер, коленчатый вал, шатунный механизм, крышку блока с клапанами и парораспределительный механизм, прикрепленный к блоку. В картере находился кулачковый вал, получавший вращение от коленвала с помощью двух пар косозубых шестерен и приводного вертикального валика. Этот вал имел три группы кулачков, обслуживающих отдельные цилиндры. Изменение отсечек и реверс достигались осевым перемещением кулачкового механизма.
На автомобиле НАМИ-012 применили котельный агрегат необычной конструкции. У водителя не было необходимости постоянно наблюдать за процессом горения и подавать дрова в топку по мере их сгорания. Дрова (чурки размером 50х10х10 см) из бункеров по мере выжига под действием собственного веса опускались на колосниковую решетку сами. Процесс горения регулировался изменением подачи воздуха под решетку автоматом давления воздуха или водителем из кабины.
Одной заправки бункеров дровами влажностью до 35% было достаточно для непрерывного пробега по шоссе до 80–100 км. Даже при форсированных режимах работы котла химический недожог составлял лишь 4–5%. Правильно выбранная производительность котла при работе на дровах повышенной влажности (до 49%) гарантировала нормальную работу автомобиля. Паропроизводительность котельного агрегата составляла 600 кг пара в час при 25 атм давления и перегреве в 425°С. Испаряющая поверхность котла составляла 8 м2 , поверхность пароперегревателя – 6 м2.
Удачное размещение поверхностей нагрева и хорошая организация топочного процесса позволяли эффективно использовать горючее. При средних и форсированных нагрузках котельный агрегат работал с КПД более 70%. Температура уходящих газов при тех же режимах не превышала 250оС. Масса котельного агрегата составляла 1 210 кг, включая 102 кг воды. Он закреплялся на раме в трех точках на упругих опорах, что исключало возможность нарушения его каркаса при перекосах рамы. Холодный котел должен был разжигаться до полного давления за 30–35 мин, а паровой автомобиль обязан был начать движение с низкой скоростью, когда давление пара достигнет 12–16 атм. Конструкция топочного устройства допускала после небольшой переделки его перевод на такое низкокалорийное топливо, как торф или бурый уголь.
Испытания НАМИ-012, проведенные в 1950 г., показали хорошие результаты. Оказалось, что по динамике машина не уступает, а по разгону до 35 км/ч даже превосходит дизельный ЯАЗ-200. Недаром двигатель НАМИ-012 развивал на малых оборотах крутящий момент 240 кгс·м при 80–100 мин–1 , т.е. в 5 раз больший, чем дизель ЯАЗ-200. При эксплуатации автомобиля на лесозаготовках снижение стоимости перевозки на единицу груза составило 10% по сравнению с грузовиками, имеющими бензиновые моторы, и более чем вдвое, если сравнивать с газогенераторами. Водителям опытного грузовика нравилось более простое управление машиной, которое оказалось, на удивление, очень надежным в работе.
Основное внимание, которое требовалось при уходе за машиной, – это следить за уровнем воды в котле и во время его регулировать.
С прицепом грузоподъемность автопоезда с тягачом НАМИ-012 составляла 12 т. Масса автомобиля в снаряженном состоянии равнялась 8,3 т. Благоприятное распределение снаряженной массы по мостам (32:68%) способствовало хорошей проходимости автомобиля по сухим грунтовым дорогам. С полностью гружеными прицепом и своей бортовой платформой автопоезд (без прицепа) на шоссе: по дровам 75–100 км, по воде – 150–180 км. Время, необходимое для начала движения автомобиля после ночной стоянки, равнялось от 23 до 40 мин в зависимости от влажности дров.
Вслед за НАМИ-012 был изготовлен экспериментальный полноприводный тягач НАМИ-018 (разработка Н. Коротоношко). Автомобиль имел очень интересную конструкцию раздаточной коробки, с которой, безусловно, стоит познакомиться. Ее продольный разрез мы приводим. На задний ведущий мост крутящий момент передавался через вал 1, а на передний – через вал 2, на котором был установлен механизм отключения заднего моста при работе автомобиля без пробуксовки задних колес. Этот механизм состоял из двух роликовых муфт свободного хода, одна из которых работала при движении вперед, а вторая – назад. В первом случае шестерня 3 соединялась с наружным кольцом 4 муфты свободного хода, а во втором – с наружным кольцом 5. Изменение направления движения тягача достигалось реверсированием парового двигателя, вследствие чего вилка переключения наружного кольца муфт свободного хода кинематически была связана с рычагом управления реверсом.
Для того, чтобы при отсутствии буксования передние колеса были всегда выключены, общее передаточное отношение главной передачи переднего моста сделано на 4% больше передаточного отношения главной передачи заднего моста. Вследствие этого вал 2 при отсутствии буксования задних колес вращался быстрее, чем шестерня 3, и муфта свободного хода выключалась. При буксовании задних колес изза уменьшения поступательной скорости тягача шестерня 3 вращалась быстрее вала 2, что приводило к включению в работу передних колес. С прекращением буксования передние колеса автоматически становились не ведущими.
В начале 50х годов все работы по паровым грузовикам были свернуты. Судьбу опытных образцов НАМИ-012 и НАМИ-018, как впрочем, и огромного числа других интересных отечественных разработок, постигла грустная участь: они погибли, так и не став музейными экспонатами. Первый в мире паровой автомобиль, работающий на дровах, стал последним автомобилем такого рода, так как никто никогда больше подобных машин не делал.
