Куда крестьянину податься?

 

Вспоминается яркая картина – через порог протиснулся мужик в зипуне и треухе, скомкал шапку в узловатых руках и с прищуром спросил у Василия Ивановича: «так ты – Комдив? Вот я спросить хочу – куда крестьянину податьси, а? Белые пришли – грабют, красные пришли – тоже грабют…» Прошло с той поры, о которой говорилось в фильме «Чапаев» 85 лет, грабить стали больше, а вопрос охота задать все тот же.

 

Только вот в моем вопросе никакой политической подоплеки нет. Есть желание перестать зависеть от капризов нефтяных монополистов. Простому водителю неважно, какого цвета висит флаг над самым главным домом в стране, важнее, чтоб доставало денег на корм коню, теперь уже железному, но не менее любимому. Цена бензина выросла значительно, следом за бензином подтянулись вверх и цены на сжиженный газ. А поскольку в цене любого товара заложен большой процент затрат на перевозки, - опять начнется общий рост цен. И каждый автовладелец начинает задумываться, - как можно удешевить свои поездки. И ведь такие возможности существуют!

Идеальный случай, когда топливо для машины можно добывать самому. Такое топливо называется альтернативным. Давайте всерьез обсудим все известные науке способы ездить на машине, не используя бензин вообще. Такие способов не так уж и много: веломобиль, газогенераторный автомобиль, автомобиль, работающий на водороде, электромобиль, машина с маховичным накопителем энергии и пневмомобиль. Упоминать о возможности перевода машин на газовое топливо я не хочу. Цена газа недолго остается низкой, - спустя полгода она почти догоняет бензиновую цену, и с учетом того, что газа всегда расходуется больше, чем бензина на 20%, - экономия становится призрачной.

Рисунок . Веломобиль «Велокарт»

Начнем наш обзор, имеющий цель хоть кого-то заставить слезть с нефтяной иглы, с веломобиля. Хорошо помню, как в конце 1970-х годов один московский инженер, да собственно и не один, а с группой энтузиастов, собрал веломобиль «Вита». Вита – означает жизнь. Веломобиль был двухместным, с пластиковым кузовом. В качестве устройства, помогающего тронуться с места в веломобиле «Вита», был использован маховичный накопитель энергии. Маховик раскручивался от педального привода и при включении сцепления позволял быстрее разогнаться. При торможении – накопить энергию для очередного разгона. Более простые конструкции веломобилей были описаны в книге московского преподавателя автомеханического техникума [1] (см.Рисунок 1). При всем энтузиазме веломобилистов не могу не отметить следующие недостатки веломобилей:

1. Средняя скорость их не выше 40 км/час, да и ездить по Красноярским  дорогам будет сложновато – столько крутых подъёмов!

2. Невысока пассивная безопасность веломобилей в случае ДТП, да и всерьез этот транспорт наши водители не воспринимают.

3. Серийно веломобили не производятся в нашей стране.

4. В сибирские морозы в веломобиле будет совсем не жарко, а гололед усложнит жизнь веломобилиста

Как-то я испытал на себе всю ту неприязнь шоферов, которую должен чувствовать веломобилист. На спортивном велосипеде летом решил съездить за запчастями в автомагазин. От студгородка до ул. Робеспьера под горку домчался быстро. Не медленнее, чем на машине. Только в одном месте чуть не врезался в машину наглеца, решившего не уступать дорогу какому-то велосипеду. Но вот обратная дорога показала всю «прелесть» педального привода. Подъем по ул. Копылова и Киренского на первой скорости показался адом хотя бы потому, что выхлопные газы от обгоняющих меня машин заставляли саднить горло. Хоть акваланг покупай с кислородным баллоном. Да, велотранспорт хорош где-нибудь в китайской деревушке или солнечном Шауляе, но не в Красноярске!

Рисунок 2. Схема работы газогенераторной установки:

1 – топка газогенератора с загрузочным люков для дров; впускной коллектор в воздухофильтром двигателя; 3 – вентилятор для розжига газогенератора; 4 – очиститель-охладитель топочных газов от смолистых отложений и дыма; 5 – теплообменник для охлаждения газа; 6 – люк золоудаления.

Наиболее реальным видом транспорта для жителей сибирских деревень можно будет назвать автомобиль, работающий на дровах – с газогенераторной силовой установкой. Информацию о таких устройствах можно теперь получить лишь из исторических обзоров [2], в настоящее время такие машины не выпускаются. Суть конструкции такова – обычный автомобильный двигатель работает на газу, получаемом из топлива растительного происхождения – соломы, дров. Топливо частичной сгорает, частично разлагается на газообразные продукты, и они засасываются во впускной коллектор, как газобаллонных автомобилей. В составе генераторного газа основной процент занимает моноокись углерода - CO. По словам студентов, в Балахтинском районе у одного товарища сохранился газобаллонный грузовик в личном пользовании. Этот товарищ с гордостью проезжает мимо АЗС с их нешуточными ценами. Правды ради, надо сказать, что заводить и прогревать машину надо на бензине, - как это водится у владельцев машин, работающих на обычном сжиженном газу.

Рисунок 3. ЗИС-13 в разрезе.

Но после прогрева и запуска газогенератора автомобиль работал, потребляя только твердое топливо. Рассмотрим работу газогенераторной установки поподробнее (см. Рисунок 2). В газогенератор 1 загружают березовые чурки длиной не более 28 см. Включают вентилятор отсоса воздуха 3 для создания тяги в топке. Зажигают дрова. Для нормальной работы требуется использовать только сухие дрова, иначе же очиститель быстро забивается и мощность мотора падает. Через 10-30 минут (зависит от качества топлива) после розжига газогенератора он  готов к работе. Но еще до этого заводят сам двигатель на бензине, чтобы и мотор прогрелся. Надо заметить, что генераторный газ обладает высоким октановым числом, но низком удельной теплотой сгорания. Поэтому для компенсации потерь мощности степень сжатия двигателя повышают, как это принято и у машин, работающих на сжиженном газу. Итак, газогенератор дымит как следует, пора открывать заслонки подачи газа в топку, а потом закрывать кран подачи бензина в карбюратор. Поехали! Нефтяники впадают в депрессию и через подкупленных депутатов (вослед за законом об ОСАГО) проводят закон «О запрете газогенераторных машин»… Шутка! Надеюсь – только шутка, а не мрачное предсказание.

Рисунок 4. ГАЗ-М1-Г с газогенераторной установкой НАТИ-Г12. 1938 год.

В процессе работы газогенераторной установки воздух засасывается в топку, дрова частью сгорают, частью разлагаются на углеводороды, образуя генераторный газ. Газ проходит через охладитель, потом через фильтр и засасываются во впускной коллектор двигателя в пропорции с чистым воздухом на впуске. Больше, чем это требуется мотору, газа не всасывается. Поэтому работа газогенератора чем-то напоминает процесс курения трубки (сам не пробовал, да и другим не стоит!) – когда водитель жмет на газ – в газогенератор все искрится и клокочет, когда бросает педаль газа – горение затихает. На 100 километров пути расходуется от 30 до 70 кг дров – в зависимости от типа автомобиля. По истечении некоторого пробега (250-1000 км) Камеру очистки полагается чистить от сажи, смол и т.п. Фильтрующим элементом являются медные трубки в мелко нарубленном состоянии, металлическая сетка. После работы на автомобиле фильтр напоминает легкие курильщика в увеличенном состоянии. Смолы невозможно отскрести вручную, а мойка в бензине чревата – к чему тогда бензин экономили, не проще ли было сразу ездить на бензине? Для очистки сетку и трубки попросту выжигают, золу вытряхивают.

Рисунок 5. ЗИС-13

В качестве конструктивных особенностей надо обязательно упомянуть сложность выбора для материала топки газогенератора. Еще в 1927 году ленинградский профессор Наумов построил установку с процессом прямой газификации древесного угля и испытал ее на автомобиле «ФИАТ-15- тер». Впоследствии этими работами занялись в Военной академии механизации и моторизации Красной Армии (1927-1933 гг.) – Карпов В.П., в ЦНИИМЭ - Михайловский Н.А., в Ленинградском индустриальном институте – В.М. Володин. Простые стальные топки быстро выгорали. Наилучшим оказалось применение жаропрочной хромоникелевой стали.

Рисунок 6. ГАЗ-42

В годы войны такие машины позволяли выполнять транспортные работы в тылу, не расходуя дефицитное жидкое топливо. Зачастую на грузовике имелся помощник, в обязанности которого входили розжиг газогенератора, своевременное пополнение камеры сгорания дровами и т.д. Правда мощность газогенераторного автомобиля падала, и он не мог развивать такую же скорость, как и бензиновый прототип. Да и сам газогенератор для грузовика весил 400 кг, кузов становился короче на ширину газогенератора. До Великой Отечественной были даже сделаны газогенераторные модификации легковых автомобилей ГАЗ-М1-Г (разработчик – А.И. Пельтцер).  Газогенераторная модификация весила 1600 кг в снаряженном состоянии, а базовая модель – 1370 кг. Максимальная скорость достигала 87 км/час. Расход чурок – 32 кг на 100 км. Среди грузовиков самыми массовыми считались модели ЗИС-13 и ГАЗ-42. Во время войны такие машины на фронте старались не применять, - демаскируют, да и мобильность не та. Попробуй-ка по тревоге быстро завести машину.

Газогенераторные автомобили выпускались у нас в стране и после войны вплоть до 1952 года на уральском автомобильном заводе – УралЗИС-21А (на базе ЗИС-5). Эта модель оказалась самой удачной среди грузовиков – двигатель развивал всего 45 л.с, скорость до 45 км/час при снаряженной массе 3700 кг и грузоподъёмности до 2500 тонн.

Позднее в нашей стране дела пошли настолько хорошо, что оказалось проще завезти цистерну бензина, чем полгода пилить и сушить дрова. Выпуск газогенераторных машин свернули, о конструкции  - забыли. В наше время оказалось, что газогенераторные машины были бы весьма кстати в далеких деревеньках, на севере. Да и цена на бензин оказалась такова, что сельчане предпочитают не сеять хлеб, цена на который даже не окупает затрат. В Интернете мне доводилось встречать упоминание о работах по газогенераторным автомобилям, проводимых на Украине – у них топливный кризис острее, а потребности в перевозках выше.

Рисунок 7. "На дровах" и за дровами....

В качестве еще одного способа «ездить на дровах» можно упомянуть стационарную газогенераторную установку работающую в паре с компрессорной станцией. Генераторный газ накачивается в баллоны высокого давления, а далее – автомобиль заправляется сжатым газом и ездит, как обычный газобаллонный автомобиль. Тут только одна проблема – качественная очистка генераторного газа от примесей, разъедающих металлические детали баллонов и редуктора. Такие установки нашли бы применение в леспромхозах и совхозах.

Не исключено, что и в Красноярском крае найдется предприниматель, желающий организовать прибыльное переоборудование автомобилей на газогенераторные системы питания. Это бы помогло удешевить перевозки в сельском хозяйстве и вернуть жизнь во многие заброшенные районы страны. Единственно, что составляет некоторую трудность  - сертификация вновь разработанного оборудования. Но в Красноярских ВУЗах есть немало специалистов, готовых взяться за это дело.

О других способах ездить без нефтяного топлива мы поговорим в следующих номерах журнала.

(Продолжение следует)

Евсеев П.П.

к.т.н., доцент

Литература

  1. Пополов А.С. Давай изобретем веломобиль. – М.: Патриот, 1991. – 175 с.
  2. Шугуров Л.М. Автомобили России и СССР. – М.: ИЛБИ, 1993. – 256 с. т. 1-й.
Hosted by uCoz