Машина-двигатель От водяного колеса до атомного двигателя, стр. 27
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.