Навигация

_

Искать по дизелю

 

Пробки в Москве на Яндекс.Картах
История создания, биография изобретателя
Рудольф Дизель - Человек мотор

Изобретение... никогда не было лишь продуктом творческого воображения: оно представляет собой результат борьбы между отвелеченной мыслью и материальным миром... Изобретателем история техники считает не того, кто с той или иной степеью определенности высказывал раньше подобные же мысли и идеи, а того, кто осуществил свою идею, мелькнувшую, может быть,в уме множества других людей...

Рудольф Дизель

ВУНДЕРКИНД

Рудольф Дизель родился 18 марта 1858 г. в Париже в семье переплетчика. В период франко-прусской войны семья Дизелей - немцев по национальности - под давлением нарастающих шовинистических настроений соседей вынуждена была эмигрировать в Англию. Оставшись без связей и средств к существованию, отец Рудольфа принял решение отправить сына, подававшего большие надежды, в Германию.
Двенадцатилетнему мальчику предстояло самостоятельно отправиться в далекое по тем меркам путешествие в Аугсбург, сначала на пароходе, а затем на поезде с несколькими пересадками. Мать убеждала его в необходимости этого шага: "Твое дело как можно скорее научиться чему-нибудь и помогать отцу. Ты видишь, в каком положении твоя семья. Ты умный мальчик, Рудольф, не плачь же и не спорь с отцом". Она надеялась, что в Германии ребенку поможет ее брат, профессор Х. Барникель.
И действительно, бездетная чета Барникель приняла Рудольфа очень тепло. Тихий, но очень способный мальчик быстро завоевал любовь и привязанность в своей новой семье. Он был прилежен, внимателен, любознателен и серьезен не по годам. Профессор Барникель предоставил в его распоряжение домашнюю библиотеку, и Рудольф начал с того, что заново переплел некоторые обветшавшие книги. Общение с широко образованным дядей, несомненно, шло на пользу: в 1873 г. он блестяще окончил реальное училище и был принят в Аугсбургскую политехническую школу с назначением государственной стипендии в 60 гульденов. Весной 1875 г. школу инспектировал директор Мюнхенской высшей технической школы профессор Бауерфейнд. Рудольф Дизель был представлен ему как выдающийся ученик выпускного класса. Точные и безукоризненные ответы юноши очаровали профессора, и он поинтересовался:
- Какая же область техники более всего интересует Вас?
- Машиностроение, - ответил Рудольф.
- Перед этой отраслью развертываются сейчас огромные перспективы. Слышали ли Вы о попытках создать вместо паровой машины двигатель внутреннего сгорания, способный заменить паровой?
- Инженер все может, - убежденно заявил молодой человек. Профессора изумила такая горячность:
- С Божьей помощью, следовало бы добавить, молодой человек.
Впрочем, решение у Бауерфейнда уже созрело: Дизель был принят в Мюнхенскую школу по результатам собеседования. Кроме того, ему назначили стипендию в 500 гульденов. Подрабатывая уроками и получив еще одну стипендию барона Крамер-Клетта, Рудольф на весь трехлетний период обучения обеспечил сравнительно сносное существование не только себе, но и родителям, которые перебрались в Германию. Интересы Дизеля не замыкались только на технике. Математика привлекала его столь же сильно, как музыка, поэзия и изобразительное искусство. Работоспособность молодого Рудольфа была феноменальной, а упорство в достижении цели, без которого нет и не может быть успеха, попросту ошеломляло знакомых. И задачу для себя он выбрал подходящую: разработать тепловой двигатель, который на порядок превосходил бы по эффективности паровую машину. Однако прежде следовало обеспечить себе прочное положение в этом мире, поэтому он принял предложение возглавить завод акционерного общества "Холодильник" в Париже, где проработал 12 лет. Параллельно он продолжил теоретические и экспериментальные исследования в области двигателей, работающих на тяжелом топливе.

ИНЖЕНЕР ВСЕ МОЖЕТ

Вторая половина девятнадцатого века прошла под знаком паровой машины, устройства сколь гениального, столь и малоэффективного. Газовые двигатели Отто, нуждавшиеся в дорогом светильном газе, и появившиеся вскоре маломощные бензиновые моторы не могли конкурировать с паровой машиной, которая работала на относительно дешевом каменном угле. Последнее обстоятельство заставляло большинство изобретателей разрабатывать двигатели, приспособленные для использования преимущественно твердого топлива. Наиболее удовлетворительным решением оказалась паровая турбина, созданная практически одновременно и независимо друг от друга шведом французского происхождения Де Лавалем и англичанином Парсонсом. Постепенно улучшаясь, паровые турбины завоевали "место под солнцем" в энергетике и судовых силовых установках.
Не прекращались попытки использования нефти или продуктов ее перегонки - бензина и керосина - в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Важным шагом в этом направлении стали керосиновые двигатели, предложенные немцем Шпилем и англичанином Пристманом. Принципиально они мало отличались от двигателя Отто, однако впрыскивание топлива в них осуществлялось насосом. Обе конструкции предусматривали предварительный подогрев керосина с целью перевода его в газообразное состояние. В 1888 г. англичанин Харгревс построил прототип двигателя тяжелого топлива с форсункой, запальным шаром и охлаждением камеры сгорания водой.
Одновременно немец Капитэн предложил впрыскивать в камеру сгорания две струи жидкого топлива таким образом, чтобы при их столкновении горючее распылялось и только после этого поджигалось свечой. Наконец, в 1891 г. англичанин Стюарт построил так называемый "калоризаторный" двигатель тяжелого топлива. Он работал при малых степенях сжатия, а воспламенение топлива происходило при соприкосновении с предварительно разогретой от внешнего источника поверхностью. Калоризаторный мотор был вполне жизнеспособен и даже получил некоторое распространение, но его позиции навсегда подорвало появление первого двигателя Дизеля. Еще в 1890 г. Рудольф перебрался в Берлин, став членом правления Акционерного общества холодильных машин. Глава фирмы профессор Линде весьма заинтересовался идеей своего бывшего ученика и пообещал оказать необходимую поддержку на этапе реализации "в металле" двигателя с топливной эффективностью, на порядок превосходившей соответствующий показатель паровой машины.
В описании к патенту от 28 февраля 1892 г., названному "Рабочий процесс и способ выполнения одноцилиндрового и многоцилиндрового двигателя", идея Рудольфа Дизеля излагалась следующим образом:

  • Рабочий процесс в двигателе внутреннего сгорания, отличающийся тем, что поршень в цилиндре настолько сильно сжимает воздух или смесь какого-нибудь другого индифферентного газа (пара) с воздухом, что возникающая при этом температура сжатия значительно превышает температуру воспламенения топлива; при этом сгорание постепенно вводимого после мертвой точки топлива совершается так, что в цилиндре двигателя не происходит существенного повышения давления и температуры.
  • При осуществлении рабочего процесса, описанного в п.1, к рабочему цилиндру присоединяется многоступенчатый компрессор с ресивером. Равным образом возможно соединение нескольких рабочих цилиндров между собой или же с цилиндрами для предварительного сжатия и последующего расширения.
    Через год после получения патента теоретическая часть работы Дизеля была изложена им в брошюре "Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие в настоящее время двигатели". В таком двигателе, считал Дизель, повышение температуры расширяющейся газовой смеси должно производиться не только в результате сгорания топлива, но и до начала этого процесса - путем предварительного сжатия чистого воздуха в цилиндре.

     

    Работать "рациональный двигатель", как и газовые двигатели Отто, должен был по четырехтактному циклу. Однако последние всасывали не чистый воздух, а рабочую смесь воздуха и газообразного горючего, что не позволяло из-за возможности преждевременного воспламенения смеси достигать высоких степеней сжатия. Чистый воздух, всасываемый по циклу Дизеля, можно было доводить до каких угодно технически осуществимых степеней сжатия. Если в двигателях Отто смесь зажигалась электрической искрой, то в двигателе Дизеля раскаленный воздух сам воспламенял поступающее горючее. Наконец, Дизель планировал осуществить постепенное сжигание топлива по мере его поступления без существенного повышения температуры в цилиндре на этапе рабочего хода, в то время как в двигателе Отто смесь сгорала быстро, почти взрывообразно. Таким образом, Дизель надеялся вплотную приблизиться к реализации термодинамического цикла Карно.
    Никогда еще одни теоретические построения без практически осуществленного изобретения не вызывали такого огромного интереса среди специалистов во всем мире. Однако, как и следовало ожидать, большая часть критиков оценивала идею автора как практически неосуществимую. Впрочем, были примеры и иного рода. Профессор Шреттер, скептически относившийся прежде к работам Дизеля, после публикации брошюры написал ему: "Я прочел вашу работу с большим интересом: Так радикально и смело еще никто из всех тех, кто предрекал паровому двигателю его закат, не выступал, как Вы. А такой смелости будет принадлежать и победа".
    Ободренный признанием своих учителей, Дизель принимает решение о постройке экспериментального образца двигателя на заводе в Аугсбурге. В июле 1893 г. он был готов к испытаниям. В отличие от идей, изложенных в патенте и брошюре, вместо мелкодисперсной угольной пыли в качестве топлива применялся керосин. Первоначально Дизель предполагал получить давление в цилиндре на уровне 250 атм, впоследствии этот параметр из соображений технической реализуемости пришлось уменьшить до 90 атм. На деле, начав с восемнадцати, после целого ряда доработок он сумел довести степень повышения давления только до тридцати четырех.
    Затем перешли к впрыску горючего. Вопреки ожиданиям его сгорание происходило очень быстро, в связи с чем давление и температура в цилиндре резко росли. Двигатель едва не взорвался, в ходе одного из экспериментов разлетелся на части индикатор давления, сам Дизель чуть было не получил удар обломком по голове. По-видимому, до этого Рудольф не придавал особого значения эффекту самовоспламенения топлива. Опытный двигатель не имел системы охлаждения. Кроме того, из-за чрезмерного трения в отдельных узлах он оказался неработоспособен. В отчете по испытаниям появилась запись: "Считать, что осуществление рабочего процесса на этой несовершенной машине невозможно". На изготовление усовершенствованного образца ушло пять месяцев. Параллельно Дизель взял второй патент, в котором он фактически отказывался от осуществления изотермического сжигания топлива в пользу изобарического. 17 февраля 1894 г. второй опытный двигатель Дизеля проработал в течение одной минуты, сделав 88 оборотов. Наконец-то Дизель смог записать в своем дневнике: "Жизнеспособность моего дела, осуществимость моей идеи доказаны". Вторая серия опытов, продолжавшаяся до середины марта, вселила в окружающих такую же уверенность. К осени удалось получить диаграмму работы двигателя, полностью соответствовавшую теории.
    Дизель предложил созвать техническую конференцию с участием представителей фирмы Круппа, которая пожелала подключиться к созданию нового двигателя. По итогам работы конференции второй опытный образец мотора, нуждавшийся в дальнейшей доводке, отправили в Австрию на один из крупповских заводов, а в Аугсбурге приступили к изготовлению усовершенствованного третьего экземпляра. "Первый не работает, второй работает несовершенно, третий будет хорош", - с непоколебимой уверенностью заявил Дизель.
    Суета, поднявшаяся вокруг работ изобретателя, свидетельствовала о несомненном успехе. Дизеля принялись атаковать "предшественники", предъявлявшие свои претензии на авторство идеи двигателя тяжелого топлива. Многочисленные европейские фирмы проявили заинтересованность в изобретении. Первой патент приобрела германская фирма "Братья Карель", затем во Франции было создано акционерное общество "Дизель", приступившее к постройке собственного завода в Бар-де-Люке. А ведь по-настоящему работоспособного мотора еще не было! Только в начале 1895 г. закончилась постройка третьего опытного экземпляра, содержавшего уже все основные элементы будущего дизельмотора. Он имел жидкостное охлаждение и воздушный насос для впрыска топлива. Первого мая двигатель проработал непрерывно 30 минут, а в конце июня были произведены первые опыты с работой под нагрузкой. К созданию дизельмотора подключалось все больше людей. Обладая исключительной проницательностью, Дизель окружил себя превосходными сотрудниками. Уверенность изобретателя передавалась сомневающимся, его трудолюбие и упорство в достижении цели самым благоприятным образом влияло на темпы работ.
    В декабре 1896 г. было закончено изготовление первого "большого" двигателя мощностью 20 л.с., который мог иметь промышленное применение. Дизель отправил письмо Круппу: "Наконец, мы имеем совершенно готовый экономичный двигатель, с которым мы одержим победу". Степень повышения давления в цилиндре достигала тридцати пяти, а температура воздуха в конце цикла сжатия 700:800 АС. В качестве топлива использовался керосин, впрыскивавшийся топливным насосом через форсунку. Впечатляли размеры цилиндра: его диаметр составлял 250 мм, а ход поршня - 400 мм. В то время как лучшие паровые машины имели к.п.д. не более 15 %, еще несовершенный дизельмотор продемонстрировал к.п.д. на уровне 34 %. Расход топлива не превышал 240 г/л.с.Зч на номинальном режиме и 280 г/л.с.Зч на режиме половинной мощности.

    БОРЬБА УГЛЯ И НЕФТИ

    В 1898 г. в Мюнхене открылась выставка паровых машин, ставшая кульминационным пунктом невероятного успеха Дизеля и его двигателя. Здесь была развернута целая экспозиция: тридцатисильный мотор Аугсбургского завода приводил в действие насос Бракемана, двадцатисильный двигатель завода "Отто-Дойц" работал на машину для получения жидкого воздуха, а тридцатипятисильный крупповский дизельмотор вращал вал насоса высокого давления, дававшего струю высотой 40 м. Успех на выставке был колоссальным. Лицензии на производство двигателей Дизеля разбирались немецкими и иностранными предприятиями нарасхват. В России за внедрение дизельмоторов в энергетику и судостроение взялся крупный промышленник Нобель. По его заданию главный инженер Нордстрем, используя технические решения лицензионного двигателя мощностью 20 л.с., приступил к проектированию собственного варианта мотора, который должен был работать на сырой нефти. Спустя год переконструированный двигатель поступил на испытания, закончившиеся успешно. Следует отметить, что этот результат оказался вовсе не лишним: дело в том, что, например, во Франции на первых порах из-за обилия "детских болезней" дизельмотор серьезно подорвал свое реноме. Кроме того, потребная точность изготовления ряда деталей двигателей Дизеля значительно превышала уровень, достигнутый на большинстве машиностроительных заводов. Помимо технологических трудностей перед промышленностью встал вопрос о создании новых жаростойких материалов. Столкнувшись с проблемами, некоторые фирмы заявили о "непригодности" дизельмоторов для серийного производства. Недоброжелатели Дизеля подхватили эту мысль и принялись упрекать его во всех смертных грехах: от некомпетентности до воровства чужих идей.
    Временные неудачи, хотя и поколебали душевное здоровье изобретателя (он даже некоторое время был вынужден лечиться у психиатра), но не смогли изменить того факта, что именно такой двигатель был востребован мировой промышленностью. Если в 1902 -1904 гг. тонна нефти на мировом рынке стоила 6 руб. 10 коп., то в 1905 -1907 гг. цена увеличилась уже до 14 руб. 88 коп. Цифры наглядно демонстрируют, насколько вырос спрос на нефть; в немалой степени это произошло по причине все более широкого внедрения ДВС, в том числе дизельмоторов.

    Вместо обычного расхода 0,8...0,9 кг/л.с.Зч, характерного для судовых паровых машин, двигатели Дизеля потребляли вчетверо меньше топлива, что позволяло заметно увеличить дальность плавания. Помимо высокой экономичности важным козырем ДВС являлась простота топливоподачи. На броненосцах того времени, оснащенных паровыми машинами, в котельных отделениях непрерывно трудились десятки кочегаров, лопатами отправлявшие уголь в ненасытные топки. Применение жидкого топлива, которым питались дизельмоторы, практически полностью устраняло столь нерациональные трудозатраты. На рубеже веков электроэнергия все шире проникала во все стороны жизни общества. Электрическое освещение квартир, электрические двигатели на предприятиях, трамваи на улицах городов: Первое время генераторы электростанций работали совместно с быстроходными паровыми машинами, дававшими 400:600 об/мин. Такая частота вращения не обеспечивала эффективной работы динамомашин. Кроме того, единичная мощность паровых машин являлась недостаточной для крупных электростанций. Потребность в специальном двигателе, быстроходном и экономичном, возникла после первых же успехов, сделанных электротехникой, и по мере их расширения только возрастала. Поэтому неудивительно, что выставленные на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. двигатели Дизеля получили высшую награду - Гран При. Однако и конкуренты не стояли на месте. Появление паровых турбин чрезвычайно укрепило позиции угля в электроэнергетике, но прежде чем турбины окончательно завоевали здесь "место под солнцем", высокооборотные дизельмоторы пытались с ними конкурировать. Там, где единичная мощность агрегата не превышала нескольких сот лошадиных сил, они сумели закрепиться. В зоне более мощных машин двигателям Дизеля пришлось уступить. Следует отметить, что в начале века в Германии, из энергетических ресурсов располагавшей только запасами угля, против Дизеля и его идеи все более широкого использования жидкого топлива восстали как некоторые промышленники, так и широкая "инженерная общественность". При этом первые защищали свои коммерческие интересы, а вторые противились внедрению нового из-за косности мышления. Чтобы как-то обосновать свою позицию, немецкое инженерное сообщество сделало упор на различиях между содержанием патентов Дизеля и реальными конструкторскими решениями, которые были воплощены в дизельмоторах. И формально критики были правы: ведь ни угольная пыль в качестве топлива, ни изотермическое управляемое сжигание ее так и не были реализованы. Затем к травле Дизеля подключились изобретатели, полагавшие, что их идеи были украдены. С тем, чтобы пригасить волну недоброжелательства, Дизелю пришлось уплатить отступное - 20 тыс. марок трем немецким инженерам: Э. Капитену, Ю. Зонляйну и О. Келлеру.
    Но Общество германских инженеров не унималось. В 1904 г. на своем ежегодном съезде оно демонстративно присудило "турбинистам" Лавалю и Парсонсу высшую награду - медаль Грастгофа. Иностранцы чрезвычайно редко удостаивались этой награды, а немец Рудольф Дизель так и не стал ее обладателем. Редкостные по ожесточенности нападки не прекращались. В обиход был введен псевдотермин "двигатель Дизеля-и-компании", а в кулуарах съезда вполне серьезно обсуждали целесообразность применения термина "нефтяной двигатель" взамен "дизельмотора".

    ОН СЛИШКОМ МНОГО ЗНАЛ

    Столкнувшись со стеной недоброжелательства в Германии, Дизель постарался наладить нормальные взаимоотношения с заграничными промышленниками. И здесь ему повезло больше: во Франции, Швейцарии, Австрии, Бельгии, России и Америке он нашел куда более радушный прием, чем на исторической родине. Швейцарский завод братьев Зульцер разработал двухтактный дизельмотор с клапанной продувкой. Уступая "четырехтактникам" в экономичности, двухтактный двигатель одинаковой массы почти вдвое превосходил их по мощности. Другим несомненным достоинством "двухтактника" была относительная простота реверса, который был абсолютно необходим для судовых силовых агрегатов. Затем швейцарцы первыми в мире приступили к созданию локомотива с двигателем Дизеля.
    Огромные успехи в области внедрения дизельмоторов на кораблях и судах были достигнуты в России. Вслед за полуэкспериментальной установкой на нефтеналивной барже "Вандал" в 1904 г. на Волге появился танкер-теплоход "Сармат". На нем была применена так называемая "силовая установка по системе Дель-Пропосто": при движении вперед дизельмотор работал непосредственно на винт, а для движения назад он переключался на электрический генератор, дававший ток электромотору с противоположным направлением вращения ротора. Вскоре после завершения первой навигации владельцы подвели итоги: теплоход оказался впятеро экономичнее парохода одинакового водоизмещения.
    Дизельные моторы вскоре были востребованы только появлявшимся подводным флотом. Первой российской подлодкой, оснащенной дизельмотором, стала "Минога", а вслед за ней - "Акула". Построенные для Амурской речной флотилии канонерские лодки также оснащались двигателями Дизеля. Появились мысли о целесообразности создания крейсеров и даже броненосцев с подобными силовыми установками. Не меньшие перспективы сулило применение дизельмоторов в автомобилестроении. Рудольф Дизель лично занялся этой проблемой, и в 1908 г. первый экспериментальный мотор был готов. Установленный на грузовике, он прошел цикл испытаний, завершившихся неудачей. Стремление максимально уменьшить удельную массу двигателя в погоне за аналогичным показателем бензинового мотора (20 кг/л.с.) негативно сказалось на надежности. Фактически в этой области Дизель попытался опередить время, и неудивительно, что это ему не удалось. Вложив много сил и душевной энергии в работу над малогабаритным дизельмотором, изобретатель был вынужден отступить.

    Впрочем, несмотря на эту неудачу, технический талант Дизеля был наконец признан и правящими кругами Германии. В присутствии кайзера Вильгельма II изобретателю был вручен диплом о присвоении ему почетного звания доктора-инженера. Особенно заинтересованный в создании новых средств вооружения, монарх решил привлечь Дизеля к созданию новейшего секретного оружия - огнемета, идею которого высказал профессор Фидлер. Именно это задание, как считают биографы Дизеля, самым трагическим образом отразилось на его судьбе. Дело в том, что практически параллельно с работами над зажигательными смесями Рудольф продолжал совершенствовать конструкцию реверсивного судового четырехтактного дизельмотора и добился положительного результата. Наибольший интерес новинка вызвала в Великобритании, традиционно считавшей себя "владычицей морей". В августе 1913 г. Дизель получил приглашение посетить туманный Альбион. Вероятно, немецкие контрразведчики сочли поездку изобретателя, занимавшегося важными военными исследованиями, в страну "вероятного противника" нежелательной. Однако отменить ее они были не в силах. Вечером 29 сентября 1913 г. лайнер "Дрезден" покинул гавань Антверпена, увозя на палубе Рудольфа Дизеля. В 11 часов вечера, поужинав в ресторане, изобретатель пожелал своим спутникам спокойной ночи и отправился в свою каюту. Утром она оказалась пустой. Поиски на судне ничего не дали. Пресса получила великолепный повод для всевозможных
    спекуляций вокруг происшествия. Выдвигались разные версии: убийство, самоубийство, минутное помешательство... Но истинная причина гибели великого изобретателя навсегда
    осталась тайной.

    Николай Александров

 

Реклама на сайте

Реклама на диzелисте info@dizelist.ru

"Дизель Маркет" - Запчасти двигателей: поршни, кольца, вкладыши, прокладки, распылители, свечи, плунжерные пары, ТНВД

AUTOWELT - запчасти двигателей японских и европейских автомобилей

DENSODIESEL - центральный дистрибьютор DENSO по системам дизельного впрыска в России

Для содержимого этой страницы требуется более новая версия Adobe Flash Player.

Получить проигрыватель Adobe Flash Player