Устройство автомобилей

Автомобиль — не роскошь.

Автомобиль — это механическое транспортное средство, предназначенное для перевозки грузов и людей, либо выполнения некоторых других (специальных) задач.
В отличие от других самоходных машин, способных выполнять сходные функции (тракторов, судов на воздушной подушке, паровозов, самолетов, морских и космических кораблей) , автомобиль является колесным транспортным средством , т. е самоходной машиной на колесном ходу, которая приводится в движение установленным на нем двигателем.

Название этого популярнейшего транспортного средства имеет древние греко-латинские корни: «авто» (αὐτο) в переводе с древнегреческого означает «сам», «самостоятельно», а «мобиле» (mobile) на латыни означает «движение».

Автомобилями принято считать сухопутные транспортные средства, способные функционировать лишь на земле-матушке, т. е. — суше. Это вполне увязывается с предыдущими определениями, поскольку на колесном ходу плавать и летать невозможно.
Впрочем, существуют машины-амфибии, способные передвигаться, например, и по суше, и по воде (и даже по воздуху) ; но называть такие устройства автомобилями будет неправильно, поскольку, передвигаясь в разных стихиях, они используют разные движители и способы перемещения.
Следует сразу отметить, что иногда между машинами, способными передвигаться по суше, функциональное и конструктивное различие невелико, поэтому зачастую можно выделить некоторые переходные формы (например, трицикл и трехколесный автомобиль мало чем отличаются и по конструкции, и по назначению, и по функционалу).

От прочих колесных средств передвижения по суше автомобили отличаются рядом признаков:

• от повозки рикши, колесной телеги, запряженной лошадью или другим вьючным животным, а также от средств передвижения, использующих силу ветра или другие внешние источники энергии — полной автономностью, т. е. способностью передвигаться при помощи собственного энергетического средства и без использования внешних источников энергии — мускульной силы животных или человека, движения воздушных масс (ветра), речной воды, морского прибоя и т. п. (некоторое исключение — электромобили, использующие энергию солнца при помощи солнечных батарей);
• от поездов автомобили отличаются тем, что перемещаются без рельсов;
• от мотоциклов — в первую очередь посадкой водителя (на мотоцикле водитель сидит «верхом») , а также количеством колес (хотя встречаются трехколесные автомобили и мотоциклы) , наличием крыши над водителем (впрочем, бывают и автомобили без крыши) ;
• от колесных тракторов — назначением (трактор — обычно используется для выполнения какой-либо работы или в качестве тягового средства, а автомобиль — для перевозки людей и грузов) .

История автомобиля

Первые автомобили появились не так уж давно — чуть более двухсот лет назад. Конечно же, они отличались от легковых красавцев-спринтеров и грузовых силачей-титанов, которые выпускает современная промышленность. Вполне естественно, первые автомобили (их называли самодвижущимися тележками) были неуклюжими и маломощными, а для выполнения своих очень скромных функций требовали непомерное количество энергии в виде топлива.

Для движения первые автомобили использовали паровые двигатели внешнего сгорания, имевшие очень низкую эффективность при внушительном весе. Кроме того, чтобы начать движение на таком паровом колоссе, необходимо было растопить котел, и довести воду в нем до парообразного состояния, что, как вы понимаете, хлопотно и долго.
Некоторое время спустя изобрели двигатели внутреннего сгорания, которые оказались более приемлемыми для использования на автомобилях.

Можно догадаться, что появление автомобиля было бы невозможно без появления двигателя, поскольку без этого агрегата автомобиль существовать не может в принципе. С историей изобретения первых двигателей можно ознакомиться на этой страничке, а здесь лишь отметим, что появлению на Свет Божий первых автомобилей человечество обязано таким техническим талантам и гениям, как И. П. Кулибин, Н.-Ж. Куньо, Г. Даймлер, К. Бенц, Г. Форд и другим умным людям, сообразившим, что изобретенные чуть ранее различные двигатели можно использовать для перемещения колесного устройства с разными полезными целями, и сумевших воплотить эту идею в жизнь.

Паровая повозка Н. Куньо

Самым первым автомобилем, способным передвигаться самостоятельно, без применения мускульной силы человека или животных, силы ветра или других внешних сил, считается колесное средство, изобретенное Никола Жозефом Куньо в 1769 году. В отличие от многочисленных «игрушечных» разработок, создаваемых ранее, автомобиль Н. Куньо представлял собой завершенную конструкцию машины, способную выполнять не только демонстрационные, но и транспортные функции, т. е. перевозить грузы, выполняя полезную работу.

Автомобиль Куньо напоминал паровоз, поскольку был очень громоздким и использовал для движения паровой двигатель внешнего сгорания. Тем не менее — это был самый настоящий автомобиль по определению — механическое колесное транспортное средство для перевозки людей и грузов, которое, если верить историкам, было способно перемещать до пяти тонн груза по суше, причем — без рельсов! Не каждый современный грузовичок способен на такой подвиг!
Максимальная скорость передвижения первого автомобиля не превышала 4 км/ч, а двигаться автономно он мог не более четверти часа, поскольку приходилось его постоянно дозаправлять водой и топливом (дровами или углем).
Котельной топки в первом образце автомобиля Куньо не было, поэтому костер разводили непосредственно под котлом.

Управлять такой махиной было очень не просто, тем более, что тяжелый медный котел располагался над единственным передним управляемым колесом, а о каких-то усилителях руля тогда не помышляли. Не удивительно, что при первых же выездах водитель не сумел справиться с управлением и автомобиль врезался в стену каменного дома.
Как бы то ни было, рождение автомобиля состоялось, хотя транспортное средство Н. Куньо принято считать прообразом паровозов, которые вскоре заняли лидерские позиции в другом виде транспорта — железнодорожном.

Автомобиль К. Бенца

Далее следовало рождение первого автомобиля, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания. Отцом-родителем новоявленного чуда техники явился немецкий изобретатель и промышленник Карл Бенц.

История появления первых автомобилей, использующих двигатель внутреннего сгорания, имеет несколько более глубокие корни.

Считается, что первую самодвижущуюся повозку с двигателем внутреннего сгорания построил в 1808 г. майор швейцарской армии Франсуа Исаак де Риваз (1752-1828), запатентовавший свое изобретение во Франции. В 1806 году Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания, работавший на водороде, а некоторое время спустя решил установить свой двигатель на небольшую тележку — получилось своеобразное самоходное устройство. Справедливости ради, следует отметить, что «автомобиль» Риваза был практически неуправляемым — ни руля, ни тормозов у него не было.

Бензиновый двигатель собственной конструкции на колесную повозку первым водрузил в 1862 году французский изобретатель Этьен Ленуар (1822-1900). Поэтому он иногда считается не только первым изобретателем газового двигателя, но и бензомобиля. Автомобиль Ленуара, как и повозка Риваза, был весьма несовершенным. Поскольку в цилиндрах совершенно не предусматривалось сжатие смеси, КПД двигателя не превышал таковой у паровых машин. Тем не менее, автомобиль Э. Ленуара некоторое время даже находился в эксплуатации, совершая неспешные демонстрационные поездки между Парижем и Жуанвилем (примерно 200 км).

Практически в одно время с Ленуаром опыты над созданием автомобиля, приводимого в движение парами керосина, проводил изобретатель из Вены Зигфрид Самуэль Маркус (1831-1898). Двигатели Маркуса были очень шумными, из-за чего их даже называли «взрывными машинами», поэтому полиция запретила изобретателю проведение пугающих экспериментов на улицах города. Однако Маркус не прекратил работы над своим детищем, и в 1875 г. ему удалось сконструировать вполне работоспособный автомобиль, который в настоящее время хранится в одном из музеев Вены.

Тем не менее, это были лишь экспериментальные и опытные разработки, которые не нашли серьезного практического применения, поэтому автомобиль Карла Бенца по праву считается первенцем автомобилестроения. Благодаря Карлу Бенцу автомобиль «шагнул в массы» и стал популярным средством передвижения.

29 января 1886 года Карл Фридрих Бенц получил в Германии патент на «Транспортное средство, с двигателем, работающем на бензине». Автомобиль Бенца так и назывался — Benz Patent Motorwagen, и это транспортное средство в настоящее время оспаривает право называться первым в мире автомобилем с рассмотренной выше паровой телегой Куньо.
Автомобиль Бенца, как и изобретение Куньо, опирался на три колеса, однако немецкий изобретатель для этих целей применил легкие велосипедные колеса со спицами, поскольку его автомобиль был несравненно легче первой паровой махины. Сам автомобиль имел не деревянную, а металлическую раму, что делало его очень компактным.
Машина, при собственном весе около 100 кг, могла перевезти до 250 кг груза или трех пассажиров вместе с водителем.

Внушительный маховик, расположенный горизонтально, уравновешивал двигатель и служил одновременно устройством для его ручного пуска. Топливо поступало в двигатель самотеком из небольшого бачка (4,5 л) в карбюратор испарительного типа, а оттуда – через золотниковый клапан в камеру сгорания единственного цилиндра, расположенного горизонтального.
Двигатель Бенца (построенный по подобию двигателя А. Отто) имел рабочий объем чуть меньше одного литра и развивал мощность 0,9 лошадиной силы, что позволяло первенцу мирового автомобилестроения передвигаться со скоростью до 16 км/ч.

Воспламенение рабочей смеси осуществлялось свечой зажигания, охлаждение двигателя было водяным, но не замкнутого цикла, как в современных автомобилях, а испарительным. Пар уходил в атмосферу, поэтому заправлять автомобиль приходилось не только бензином, но и водой.
Коробки передач у первого автомобиля Бенца не было, привод колес осуществлялся через одну ременную и две цепные передачи, при этом одна из ременных передач, оборудованная механизмом свободного хода, выполняла функции сцепления.

Несмотря на примитивность конструкции, третий из автомобилей, изготовленных Карлом Бенцем, совершил даже небольшое путешествие по Германии с экипажем в составе супруги Берты и двух сыновей изобретателя. Любопытно, что отважные члены семейства Бенца решились на такой поступок втайне от него, совершив, таким образом, первый в мире автопробег длиной 106 км (из г. Мангейма в г. Пфорцхайм).
Как утверждают историки, во время поездки супруга изобретателя — Берта Бенц показала себя заправским автомехаником, виртуозно преодолевая возникавшие в пути технические проблемы.

В настоящее время первый автомобиль К. Бенца бережно хранится в мюнхенском Немецком музее («Deutsches Museum») за стеклянными витринами.

В России первые автомобили начали собирать в конце XVIII века на заводах «Фрезе и К°» (с мая 1896 года) .
В 1908 году началась сборка автомобилей «Руссо-Балт» на Русско-Балтийском вагонном заводе в Риге.
Однако началом отечественного автомобилестроения считается 1924 год, когда на заводе АМО (ныне — Московский завод имени Лихачева, знакомый нам, как ЗИЛ) были изготовлены первые отечественные грузовые 1,5-тонные автомобили АМО-Ф15 с двигателем мощностью 30 л.с.
В 1927 году был выпущен первый легковой автомобиль НАМИ-1 с двигателем мощностью 18,5 л.с., а в 1932 году был построен Горьковский автомобильный завод (ГАЗ) , с появлением которого российское автомобилестроение получило значительный импульс в развитии.
Позже были построены ВАЗ (1970 г.) , КамАЗ (1976 г.) и другие производители отечественных автотранспортных средств самых разных мастей и назначения.

В современном мире автомобиль является самым распространенным техническим средством для передвижения и перевозок по суше. Так, например, в нашей стране автомобилями перевозится до 80% всех транспортируемых грузов и более 60% пассажиров (городским автотранспортом — более 70%) .

Интенсивное совершенствование конструкций автотранспортных средств не замирает ни на мгновенье — повышением их надежности, безопасности, производительности, экономичности, экологичности и комфортности заняты сотни тысяч ученых, инженеров и технических специалистов во всем мире. Десятки и сотни фирм, предприятий и концернов ведут непрерывную и неустанную борьбу за право называться производителями самых лучших автомобилей в мире. И это вполне понятно — без автомобиля сложно представить современную цивилизацию; в них нуждается и промышленность, и сельское хозяйство, и каждый отдельный представитель человеческого общества.

Классификация автомобилей и автотранспортных средств

Все перемещающиеся по автодорогам автомобили и автотранспортные средства можно классифицировать по следующим признакам:

• для перевозки пассажиров (легковые автомобили и автобусы) ;
• для перевозки грузов (грузовые автомобили и прицепные транспортные средства) ;
• для выполнения специальных функций (специальные и специализированные автомобили) .

Следует отметить, что такое разделение автотранспортных средств в некоторой степени условно, поскольку, например, грузовики и некоторые спецавтомобили могут использоваться для перевозки людей, а пассажирские автомобили могут осуществлять и перевозку грузов.
Есть и универсальные автомобили, называемые грузопассажирскими, специально предназначенные для выполнения двояких функций.

К грузовым автотранспортным средствам относят грузовые автомобили, автомобили-тягачи, автомобильные прицепы и полуприцепы.
В свою очередь грузовые автомобили (прицепы и полуприцепы) в зависимости от устройства кузова и других конструктивных особенностей, определяющих область их применения, подразделяются на грузовые автотранспортные средства общего назначения и специализированные.
Автотранспортные средства общего назначения имеют неопрокидывающийся кузов в виде платформы с бортами и могут применяться для перевозки грузов почти всех видов, кроме жидких и без тары.
Автомобили и прицепные транспортные средства, предназначенные для перевозки специализированных грузов, подразделяют на следующие группы (по типу кузовов) :

• самосвалы — предназначены для перевозки сыпучих и вязких грунтов;
• цистерны — применяются для перевозки жидких и газообразных грузов;
• рефрижераторы используются при перевозке скоропортящихся грузов;
• специальные автотранспортные средства для перевозки, например, крупногабаритных или отдельных классов опасных грузов.

Автомобили-тягачи представляют собой машины, предназначенные для постоянной работы с прицепами или полуприцепами; автомобиль-тягач в соединении с прицепом называют автопоездом.

Кроме этого грузовой подвижной состав делится на дорожный и внедорожный.
Дорожный подвижной состав предназначен для работы на дорогах общей сети, внедорожный — для использования вне дорог общей сети.

Пассажирский подвижной состав в зависимости от вместимости, конструкции и назначения делится на легковые автомобили, предназначенные для перевозки малого количества пассажиров (до 8 человек) , автобусы (для массовой перевозки пассажиров) , пассажирские прицепы и полуприцепы. Автобусы, в свою очередь, делятся на городские (внутригородские и пригородные) , автобусы местного сообщения (для сельской местности) , междугородные и туристические.

К специальному подвижному составу относятся автомобили, прицепы и полуприцепы, которые предназначены в основном для выполнения работ, не связанных с транспортными перевозками.
К специализированному транспорту относятся пожарные автомобили, автолавки, автомобили с компрессорными установками, мусороуборочные и поливочные автомобили, автокраны, санитарные машины, машины технической помощи, различные автовышки и автоподъемники и т. п.

По роду потребляемого топлива и применяемой системы питания двигателя автомобили делятся на карбюраторные, инжекторные, дизельные, газогенераторные, газобаллонные, электрические (электромобили) , паровые, газотурбинные и работающие на альтернативных видах топлива.

Маркировка отечественных автомобилей

Модели отечественных автомобилей принято маркировать шифром, состоящим из сокращенного наименования завода-изготовителя и шести цифр.
Структура классификационного индекса модели имеет следующий вид:

• название завода-изготовителя (ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ, ВАЗ, АЗЛК) ;
• первая цифра — класс автомобиля (см. далее) ;
• вторая цифра — номер типа автомобиля (1 — легковой, 2 — автобус, 3 — грузовой автомобиль, 4 — тягач, 5 — самосвал, 6 — цистерна, 7 — фургон, 8 — резервный номер вида, 9 — специальные автомобили) ;
• третья и четвертая цифры — номер модели автомобиля (может использоваться интервал от 01 до 99) ;
• пятая цифра — номер модификации базовой модели (от 1 до 9 или 0 при отсутствии модификации) ;
• шестая цифра — номер экспортного варианта или номер исполнения (6 — экспортное исполнение, 7 — тропическое исполнение) .

Легковые автомобили делят на пять классов в зависимости от рабочего объема двигателя:

• Особо малый класс — до 1,099 л;
• Малый класс — 1,1. 1,799 л;
• Средний класс — 1,8. 3,499 л;
• Большой класс — 3,5 и более;
• Высший класс — не регламентируется.

Автобусы делят на пять классов по длине кузова:

• Особо малый класс — до 5 м;
• Малый класс — 6. 7,5 м;
• Средний класс — 8,5. 10 м;
• Большой класс — 11. 12 м;
• Особо большой класс — 16,5. 24 м.

Грузовые автомобили, прицепы и полуприцепы классифицируются по их полной массе (в тоннах) : менее 1,2 т; 1,2-2 т; 2-8 т; 8-14 т; 14-20 т; 20-40 т; более 40 т.

Для прицепов и полуприцепов предусмотрены следующие классы: 8 — прицепы; 9 — полуприцепы и роспуски.
Вид обозначается второй цифрой, которая указывает на тип автомобиля-тягача, для которого предназначено данное прицепное транспортное средство: 1 — прицеп или полуприцеп для легковых автомобилей; 2 — прицеп для автобусов и т. д.

Например, модель автомобиля КамАЗ-5320 можно расшифровать следующим образом:

• КамАЗ — Камский автомобильный завод;
• 5 — автомобиль пятого класса с полной массой от 14 до 20 тонн;
• 3 — автомобиль грузовой общего назначения;
• 20 — номер модели автомобиля.

Маркировка легкового автомобиля ВАЗ-21099 расшифровывается как:

• ВАЗ — Волжский автомобильный завод;
• 2 — автомобиль второго класса с рабочим объемом двигателя от 1,2 до 1,8 л;
• 1 — автомобиль легковой;
• 09 — номер модели автомобиля;
• 9 — номер модификации автомобиля.