Здравствуйте. Размещаю данную статью с Яндекс Дзена в ответ на пост уважаемого коллеги Сергея Сталка «Попаданцу в копилку: хорошее дело Запорожцем не назовут». Данная статья рассказывает о истории калоризаторных двигателей (или полу дизелей). Посыл статьи, размещенной Сергеем, не понравился — с юмором и стебом издеваются над трудом предков. Посмотрел бы я что смог сделать автор статьи кроме как пиз…. с дивана. люди в довольно не простых условиях делали ДЕЛО, так как они его понимали. Извините за эмоции. Я работал на заводе который производил эти трактора после переноса производства из Кичкасса. А в совхозе, где я жил до техникума, такой трактор использовали до начала 70х годов для пахоты личных огородов (правда потом сдали на металлолом по неизвестной мне причине).
Англия — родина первого нефтяного двигателя
Реклама двигателей «Хорнсби-Акройд»
Первые калоризаторные двигатели выпускались с 1891 года в Англии фирмой Richard Hornsby & Sons. Авторство на эти двигатели принадлежит англичанину Герберту Акройду Стюарту, заключившему в 1891 году эксклюзивный контракт на их производство с вышеупомянутой фирмой. Эти двигатели получили известность, как «нефтяные двигатели Хорнсби-Акройда» (Hornsby-Akroyd engine) . С 1891 по 1905 год фирмой было выпущено более 32 000 двигателей.
Двигатель с калоризатором и водяным охлаждением
Эти двигатели еще называют полудизельными двигателями из-за сходства их принципа работы с двигателем Дизеля: в обеих конструкциях используется непосредственный впрыск топлива и воспламенение при сжатии. Разница — в наличии калоризатора (иначе -калильная головка, калильная камера, вапурайзер, hot bulb, запальный шар), т.е. дополнительной камеры с раскаленными стенками или раскаленного элемента. За это двигатель получил еще одно название: «Hot Bulb Engine», что буквально переводится, как «двигатель с горячим шаром». Иногда слово Bulb переводят, как «лампа».
«Hot bulb» нагревалась докрасна паяльной лампой перед пуском двигателя. Затем в камеру подавалось топливо и крутился вручную маховик. Топливо испарялось при соприкосновении с горячими стенками калильной камеры, пары смешивались с воздухом, поступающим в головку через дроссель и воспламенялись, нагревшись от стенки камеры и от сжатия. Для поджига топлива не требовалось высокая степень сжатия, как у двигателей Дизеля и, следовательно, не нужно было высокое давление впрыска топлива, т.к. давление сжатия калоризаторного двигателя — около 5 атмосфер, в то время как давление сжатия в дизельном двигателе — от 40 атмосфер.
Двигатель с традиционной калильной головкой (поз.6 на чертеже).
Таким образом, достоинства нефтяного «полудизеля» вполне очевидны: 1) простота в изготовлении, 2)всеядность (могли использоваться природный газ, мазут, керосин, сырая нефть, растительное масло или креозот) 3) Легкость запуска в холодном климате
Недостатки, впрочем, тоже имелись, и немаленькие: 1) Перед запуском необходимо было нагревать калильную головку паяльной лампой, а это потеря 20-30 минут. 2) Низкий КПД двигателя (около 12%) из-за непродуваемой камеры калоризатора и малой степени сжатия 3) Сильные вибрации и низкооборотистость, необходимость применения массивного маховика 4) повышенная пожароопасность 5) невозможность регулирования оборотов.
Массово подобные двигатели выпускались до 30-х годов, а полностью выпуск прекратился лишь в 50-х годах, находя успешное применение в определенных отраслях народного хозяйства, таких, как стационарные приводы различных сельскохозяйственных машин и судовые двигатели, подкупая своей нетребовательностью к топливу, простотой ремонта и обслуживания.
Эволюция калоризаторов
Трактор LANZ BULLDOG. Hot Bulb накаляется открытым пламенем.
Простейшая калильная головка «нефтянок» представляла собой обычную герметичную полость, которую надо было нагревать открытым пламенем (как на фото выше. Охлаждение водой в ранних двигателях отсутствовало. Это вызывало определенные проблемы, т.к. нерегулируемая температура головки могла достигнуть высоких значений, из-за чего воспламенение топливной смеси начиналось раньше времени. Напротив, на холостом ходу камера могла остыть и перестать воспламенять смесь.
Для нормальной работы двигателя необходимо было поддерживать температуру калоризатора в пределах 330 — 600°. При более низкой температуре топливо не воспламенится, либо произойдёт поздняя вспышка; при температуре выше указанной — произойдёт преждевременная вспышка, что приведёт к снижению мощности двигателя.
При работе двигателя с нагрузкой в цилиндр каплями подавали воду для охлаждения, а при малой нагрузке, наоборот — прикрывали подсос воздуха, чтобы калоризатор совсем не остыл.
Двигатель с запальником (поз.1 на чертеже)
В 1892 году Стюарт получил патент на калильную головку с водяным охлаждением. Это сразу позволило поднять степень сжатия и мощность двигателя.
Пожалуй, классикой Hot-bulb-калоризаторов можно назвать изделия немецкой фирмы Lanz. На народном немецком тракторе Lanz-Bulldog 12 PS выпуска 1921 года (на фото выше), оснащенном одноцилиндровым калильным двигателем, можно видеть калоризатор в виде полусферической головки в передней части двигателя в разрезе. Видны полости для охлаждающей жидкости, чаша для сбора и горения топлива, лючок для прогрева чаши паяльной лампой.
Также получили распространение двигатели с т.н. запальником. В англоязычной литературе запальник именуется «Hot-tube». Он представляет из себя быстросъемный элемент, который накаляется в снятом виде, затем вводится в камеру сгорания и двигатель заводится (см. на последнем чертеже выше).
Русские полудизеля
Выпуск двигателя системы Дизеля могли осилить единицы — в начале 20 века это были завод Людвига Нобеля, да Коломенский машиностроительный, в то время как выпустить нефтяной двигатель с калоризатором могли позволить себе даже небольшие провинциальные заводики.
Из малых русских производителей среди многих выделяются две личности, как наиболее широко освещенные и мифологизированные в русскоязычной литературе: Блинов и Мамин, оба родом из села Балаково.
Именно поэтому в России получили широкую популярность «нефтянки» за простоту и дешевизну. Часто такие двигатели называли, да и сейчас продолжают называют «Болиндерами», — по названию шведской компании, одной из первых начавшей массово производить такие двигатели как для хозяйственных нужд, так и для судов. На черноморском флоте есть даже такой термин — «болиндер» — т.е. баржа, оснащенная двигателем этой конструкции.
Вот весьма поучительный и веселый отрывок из морской байки про болиндер, взятый с сайта flot.com:
Двухтактный двигатель системы «Болиндер» — это замечта ательное творение человеческого гения. Как и двигатель Дизеля, он не требует электрического зажигания, но в отличие от «дизеля» может работать даже на сырой нефти! Для запуска «Болиндера» в специальное отверстие крышки единственного цилиндра ввинчивают стальной конус с резьбой у основания и шаровидным расширением на конце. Шар предварительно разогревают почти до белого каления, и сразу после ввинчивания конуса быстро раскручивают маховик двигателя. В дальнейшем двигатель работает неторопливо, но зато безостановочно, с характерным звонким «бонг-бонг». Только топливо подавай. Причём бывалые люди говорят, что если к топливу подмешать воды или просто помочиться в топливный бак, то «Болиндер» работает ещё лучше!О своём первом знакомстве с двигателем «Болиндер» мне рассказал командир моего катера мичман Дорогой. Эта история произошла с ним ещё до войны, он тогда только-только пришёл в дивизион зелёным матросом-салагой, и был объектом всяких нехитрых флотских розыгрышей. Например, затачивал напильником лапы якоря на барже и осаживал кувалдой кнехты на причале, бегал по базе с пустым пожарным ведром в поисках швартовой бочки, из которой должен был налить полведра девиации для кока, и т.д.
Однажды Дорогого разбудили среди ночи и велели идти на баржу, чтобы помочь запустить двигатель. Подозревая очередной розыгрыш, Дорогой осторожно спустился в трюм баржи по скоб-трапу и остановился в нерешительности на скользком от мазута полу. Трюм был едва освещён тусклым красноватым светом мазутного факела, коптящего в углу. Около факела какой-то человек накачивал меха небольшого кузнечного горна. Вдруг этот человек выхватил из горна длинными кузнечными щипцами что-то раскалённое, и побежал прямо на Дорогого с криком «С дороги!» и лексическими добавками. Дорогой испуганно шарахнулся в сторону, и упал прямо на группу сидящих на корточках людей, которых вначале не заметил. Эти люди критически оценили поведение Дорогого, снабдив оценку для убедительности лексическими добавками. Человек со щипцами крикнул: «Крутите!» (с лексическими добавками). Все кинулись к большому маховику, около которого замешкавшемуся Дорогому не хватило места. Со второй попытки двигатель заработал и все пошли досыпать.
Блиновы
Известно, что создатель первого в России опытного образца гусеничного трактора на паровой тяге, русский промышленник и изобретатель, бывший крепостной крестьянин Федор Блинов гораздо больший успех снискал в создании пожарных насосов и двигателей. В то время, как его «самоход с бесконечными рельсами» был отнесен на нескольких промышленных выставках в разряд никчемных диковинок, за пожарный насос изобретатель в 1889 году получил серебрянную медаль, в 1890-х — бронзовую.
В России конца 19 века получили большое распространение дешевые и достаточно несовершенные даже по тем временам нефтяные двигатели, оснащенные простой калильной головкой (или открытым калоризатором) без водяного охлаждения. Помимо пожароопасности, данные двигатели развивали меньшую мощность по сравнению с более совершенными двигателями с охлаждаемым калоризатором. Зачем нужно охлаждение — см. выше вторую главу «Эволюция калоризаторов».
В 1899 году, в возрасте 68 лет, Блинов решает применить вместо открытой калильной головки т.н. запальник, т.е. предварительно раскаленный элемент, помещаемый через крышку в запальную камеру. Как уже говорилось выше, эта система уже применялась в Европе англичанами и шведами.
На собственном заводе со старообрядческим названием “Фабрика нефтяных двигателей и пожарных насосов “Благословение” П.Ф. Блинова” младший сын Ф. Блинова Порфирий начинает производить двигатели с запальником.
Уже после смерти отца, в 1903-м году, Порфирий подает заявку на патент, и в 1909-м получает привилегию. В части, посвященной описанию запальника, говорится:
“Выпаритель для работающих взрывом двигателей, характеризующийся совокупным применением двухстенной коробки, охлаждаемой водой, и металлического бруска, нагреваемого перед пуском в ход двигателя и помещенного внутрь коробки…”
Изобретение первого в мире запальника в отечественной литературе настойчиво приписывают Блинову, хотя в английской линейке нефтяных двигателей существуют такие же модели, но запальник там именуется «Hot tube«, т.е. «горячая трубка». Кроме того, широко известен калоризаторный двигатель системы Болиндера с запальником, о нем как раз шла речь в предыдущей главе.
По воспоминаниям внучки Ф.Блинова, среди бумаг и книг деда она видела множество периодической английской патентной литературы конца 19 века. Скорее всего, оттуда Блинов и подчерпнул идею запальника.
Мамин
Запальник Мамина, 20-е годы.
Параллельно продолжил дело Ф. Блинова и его ученик, Яков Мамин вместе с братом Иваном на собственном предприятии — «Чугуно-литейном механическом заводе братьев Я. и И. Маминых«.
В 1903 году на предприятии Я. и И. Маминых был сделан первый двигатель мощностью 9,5 лошадиных сил на базе двигателя английской фирмы “Хорнсби”. Двигатель Маминых работал на нефти.
В 1904 году Мамины подали заявку на изобретение, а в 1908 году получили привилегию и патент № 14061 на двигатель, который назвали “Русский Дизель”. Все эти годы на заводе выпускались нефтяные двигатели мощностью от 3,5 до 30 лошадиных сил.
После революции 1917 года, Мамин продолжал конструировать двигатели, и известен ряд его предложений по модернизации запальника с тем, чтобы добиться оптимального температурного режима.
Двигатели с запальником, в том числе и конструкции Мамина, работали в народном хозяйстве вплоть до 60-х годов 20 века и славились своей всеядностью и ремонтопригодностью в полевых условиях.
Статья взята у Русского техника: https://zen.yandex.ru/media/rustechnic/istoriia-dizelnyh-dvigatelei-chast-2-5a3ce061ad0f227b53088842
