Automobiliai
Automobilis (gr. Autos – pats + lot. mobilis – judamas), variklio varoma
ratinė mašina keleiviams ir kroviniams vežti. Automobilius pradėta kurti
XVIII a., ratiniam akliniam vežimui pritaikius mechaninį variklį. Garo
mašiną savaeigiams vežimams 1769 m. Pritaikė Ž. Kunjo ( J. Cugnot,
Prancūzija); toks garo automobilis vežė 2,5 t krovinį 2-4 km/h greičiu.
Garinį automobilį konstravo V. Merdokas (W Murdoc), Dž. Vatas (J. Watt, abu
iš D. Britanijos), O. E. Evansas (JAV) K. Henšelis (Henschel). 1831 m.
Britanijoje tarp miestų pradėta vežioti keleivius gariniais automobiliais
(omnibusais) su priekabomis, jų ggreitis ~30km/h.
[pic]
Pirmaisiais automobilių išradėjais laikomi vokiečių inžinieriai Karlas
Bencas (Karl Benz) ir Gotlybas Daimleris (Gottlieb Daimler), kurie niekada
nebuvo susitikę ir net nebuvo pažįstami, sukonstravo pirmuosius savaeigius
ekipažus su vidaus degimo varikliais. K. Benco automobilis buvo triratis su
0.55 kW varikliu, G. Daimlerio – dviem ratais – šiuolaikinio motociklo
(pasižiūrėkite) prototipas. 1886 m. G. Daimleris paties sukonstruotą vidaus
degimo variklį pritaikė keturratei karietai. Jie abu laikomi automobilio
išradėjais, o automobilio tėvyne – Vokietija.
[pic]
Šiandien pirmieji Benco ir Daimlerio automobiliai mus gerokai stebina:
dideli siauri ratai, virbalų sstorio stipinai, vairas – plieninis iš grindų
styrantis strypas su rankena, variklis įtaisytas po vairuotojo sėdyne.
Tačiau automobilio išvaizda greitai keitėsi: panašumas į karietą vis
mažėjos, variklis buvo perkeltas į priekį, padarytas apvalus vairas.
Automobilio tėvynė – Vokietija, tačiau vokiečiai nepripažino šio naujojo
išradimo ir nnė nemanė naujojo „technikos stebuklo“ pirkti. Bandyti
automobilius buvo leidžiama tik naktį, toli už miesto, gatvėse mašinų
greitis ribojamas iki 10 km/h Tačiau kitose šalyse, ypač Prancūzijoje,
automobiliai plito. Prancūzai ne tik pirko Benco automobilius, bet įsigiję
licenziją Daimlerio varikliui sukūrė pirmuosius savo automobilius ir net
suorganizavo pirmąsias automobilių lenktynes Paryžius – Ruanas. 1898 m.
Įvyko pirmoji automobilių paroda Paryžiuje.
Nuo mažens K. Bencas (1844-1929) labai domėjosi varikliais ir galima
sakyti, visą gyvenimą atidavė automobiliui. Pirmasis Benco triratis
automobilis buvo sukonstruotas iš plieninių vamzdžių, svėrė 263 kg ir
turėjo užpakalyje įtaisytą keturtaktį vieno cilindro vandeniu aušinamą
benzininį variklį, kuris per diržinę pavarą, diferencialą ir grandines suko
ratus. Užpakaliniai ratai buvo labai dideli, priekinis – mažesnis ir tik
vienas, kad automobilį būtų lengviau vairuoti. Be to, po grindimis buvo
įtaisytas labai didelis smagratis, kuris tturėjo saugoti ekipažą nuo
vibracijos važiuojant.
Dėl aistros automobiliams K. Bencui ne kartą teko patirti finansinių
sunkumų, rizikuoti visu savo turtu, kuris, kol jo automobiliai neturėjo
paklausos, ir taip buvo nedidelis. 1894 m. Jis pradėjo serijomis gaminti
prieš metus sukurtą „Viktoriją“, o 1897 m. sukonstravo dviejų cilindrų
„Kontramotorą“.
Inžinierius išradėjas G. Daimleris, sulaukęs 48 metų staiga nusprendė
visiškai pakeisti savo gyvenimo būdą. Nusipirko Bankanštate namą su sodu, o
sodo daržinę pavertė dirbtuve – garažu. Į naująją sodybą Daimleris
pasikviečia seną savo draugą ir buvusį bendradarbį Vilhelmą Maibachą
(Wilhelm Maybach). Abu ddraugai užsidarę nuo pašalinių akių dienų dienas
kažką dirbdavo. Prasidėjo apkalbos, kad Daimleris savo sode įsirengęs
nedidelį fabrikėlį ir kala netikras monetas. Vietinė policija surengė
pasalą ir nusprendė nusikaltėlius sučiupti. Vėlyvą naktį, kuomet suburzgia
Daimlerio variklis, policininkai įsibrauna į dirbtuvę, tačiau išvysta visai
ne tai, kas buvo kuriama jų vaizduotėje: du rimti, iš pažiūros visai
padorūs žmonės, palinkę prie nematyto griausmingai tratančio aparato. Nors
ir kaip stengėsi Daimleris su Maibachu išaiškinti neprašytiems svečiams
savo variklio paskirtį ir būsimą panaudojimą, jie nieko nesuprato ir neradę
padirbtų pinigų išėjo labai nusivylę. Vėliau tas vidaus degimo variklis
Daimlerį iš tikrųjų padarė labai turtingu.
Po keliolikos sunkaus darbo mėnesių abu draugai daržinėje pagamina
variklį su gulsčiu horizontaliu cilindru. Jis galėjo daryti 250 sūkių per
minutę. 1883 m. gauna už jį patentą. Daimleris šiuo varikliu dar nebuvo
patenkintas ir ėmėsi vėl ieškoti. Nusprendžiama variklio cilindrą įtaisyti
vertikaliai, patobulinama kuro padavimo bei uždegimo sistema. Naujas
variklis jau gavosi mažesnis, lengvesnis ir 1885 m. Daimleris įmontuoja
savo variklį į dviratį ekipažą, panašų į šiandieninį motociklą. Lapkričio
10 konstruktoriaus sūnus Paulius nuvažiuoja juo 3 km. Pavyko!
1886 m. Daimleris įmontuoja savo variklį į paprastą keturratį arklių
vežimą, kurio užpakalinius ratus variklis suka diržine pavara.
Norėdamas įsitikinti didelėmis vidaus degimo variklio pritaikymo
galimybėmis, Daimleris jį įrengia ir kitose transporto priemonėse:
motorinėje valtyje (1886 m.), lunaparko geležinkelyje ir tramvajuje (1888
m.), ggaisrininkų vežime (1892 m.) ir kt.
Daimleris variklius visą laiką tobulino,kad jie galėtų padaryti daugiau
sūkių: nuo 250 sūkių/min jų skaičius padidėjo iki 900. 1889 m. Daimleris
gavo dviejų cilindrų 3.75 arklio jėgos galios variklio patentą.
Daimlerio varikliai labai išgarsėjo. 1890 m. įkuriama Daimlerio
automobilių bendrovė (Daimler Motoren-Gesellschaft), gaminanti automobilius
su Daimler varikliais.
Daimlerio padėjėjo ir bendraminčio Maibacho indėlis i automobilio
sukūrimą ir plėtojimą taip pat yra nemažas. Daimlerio garsas šiek tiek
užgožė šio iš prigimties kuklaus žmogaus vardą ir darbus. Tačiau Maibacho
techninės pažiūros, konstrukciniai sprendimai buvo tokie tobuli, kad galima
drąsiai tvirtinti: jeigu nebūtų buvę Maibacho ir jo darbų, nebūtų ir
Daimlerio variklio, nei Daimlerio automobilių. Maibachas dirbo
konstruktoriumi. Darbą dirbtuvėse abu išradėjai buvo pasidalinę: Daimleris
projektavo ir kūrė viso variklio ar atomobilio apmatus, o Maibachas,
pasižymėjęs nepaprastu kruopštumu, ieškojo atskirų detalių ir mazgų
konstrukcinių sprendimų. Išradimų patentų Maibachas su daimleriu turi
beveik po lygiai, tik Daimleris daugiausia pasiimdavo užbaigtų automobilių
ar jų variklių patentus, o Maibachas – atskirų automobilio ar variklio
detalių elementų, pavyzdžiui, pavarų dėžės, važiuoklės pakabos,
pasiskirstymo mechanizmo ir kt.
Daimlerio bendrovė turėjo savo skyrius įvairiose valstybėse. Šios firmos
prekybos atstovas Prancūzijoje buvo Emilis Jelinekas (Jellinek) didelis
automobilių ir automobilių sporto entuziastas. 1900 m. kai buvo pagamintas
Maibacho sukonstruotas naujas Daimlerio automobilio modelis, Jelinekas
reklamos sumetimais pasiūlė jį pavadinti „Mercedes“ (vietoje jau šiek tiek
atsibodusio „Daimler“). Tai bbuvo gražuolės Jelineko dukters vardas. Nuo to
laiko pagaminta tiek daug mersedesų, kad net pamiršta, jog tai iš tikųjų
gyvenusios merginos vardas!
1926 m. Daimlerio automobilių firma susijungė su tokia pat garsia Benco
firma ir iki šiol gyvuoja ir gamina mersedesus.
Modernesnius automobilius imta gaminti nuo XX a. 7-8 dešimtmečio, juose
buvo įtaisyta nepriklausoma priekinių ratų pakaba, automatinė sankaba,
šildomas kėbulas, hidrauliniai stabdžiai (be stiprintuvo), antiblokavimo
sistema, šviesos signalizacija, radijo ryšys. Didžiausias greitis 100-120
km/h. 9-tame dešimtmetyje ėmė plisti automobiliai su dyzeliniu ir dujiniu
varikliu, turintys oro kondicionierių, vairo, stabdžių stiprintuvus,
naudojantys bešvinį benziną, atsirado patogių automobilinių traukinių su
šaldytuvu, televizoriumi.
Nuo 1990-ųjų kito automobilio išvaizda, įtaisomi reguliuojamo įtempimo
saugos diržai, oro pagalvės, magnetofonai, pritaikomas kompiuteris benzino
įpurškimui į automobilio variklį valdyti, imta naudotis palydoviniu ryšiu.
Lietuvoje pirmasis automobilis užregistruotas 1896 m. Daugiau jų imta
importuoti nuo 1920 –tųjų metų.
[pic] Klausimas – ar iš tikro Karlas Benzas ir Gotliebas Daimleris išrado
automobilį, daug kam gali pasirodyti netikėtas. Bet atsakymas gali būti dar
mažiau lauktas. Jie nebuvo nei pirmieji, nei vieninteliai savaeigių
ekipažų, kuriuos vėliau pavadino automobiliais, išradėjai.
Prisiminus ankstesnių konstrukcijų ekipažus, judėjusius vidaus degimo
variklio pagalba, tektų paminėti Isako de Rivazo (1807), Žano Lenuaro
(1864), Zigfrido Markuso (1887), Eduardo Delamar-Debutevilio (1884) vardus,
nes jų kūriniai pasirodė anksčiau, bet neginčijamas vokiečių išradėjų
nuopelnas yra tas, kad jie sukūrė pirmuosius automobilius. Ir
1886 metų
sausio 29 diena, kada K.Benzas gavo patentą DRP-37435 motoriniam
vežimėliui, laikoma automobilio gimimo diena. Tų pačių metų vasarą
Gotliebas Daimleris ir su juo dirbęs kitas talentingas inžinierius
Wilhelmas Maybachas organizavo pirmąją kelionę savos konstrukcijos
savaeigiu vežimėliu. Prasidėjo automobilių era! Tai, kad beveik vienu metu
atsirado dvi skirtingos tos pačios paskirties konstrukcijos, negali
pavadinti atsitiktinumu. Vidaus degimo variklių vystymasis paskatino
išradėjus panaudoti juos transporto priemonėse.
K.Benzas, sukūręs vieno cilindro keturtakčio benzininio variklio
konstrukciją, toliau mastė apie motorinę transporto priemonę. Kad
neužtruktų, spręsdamas keturračio ekipažo vairo mechanizmo problemą, savo
pirmąjį automobilį jis ppadarė triratį, kurio specialiai sukonstruota
važiuoklė harmoningai sujungta su varikliu.
Daimleriui ir Maybachui svarbiausias uždavinys buvo įrodyti universalią jų
variklio paskirtį. Jie paeiliui pritaikė variklį motorinei valčiai,
tramvajaus vagonui, pirmajam motociklui ir, pagaliau, Daimlerio žmonai
nupirktam lengvam žirgo traukiamam vežimėliui.
Šitos improvizuotos konstrukcijos sėkmė paskatino juos sekti Benzo
pavyzdžiu: sukurti specialias važiuoklės, transmisijos, kėbulo
konstrukcijas. Techninis progresas toje srityje – variklio galingumo
didinimas, dviejų ar daugiau cilindrų variklio, keleto vairo mechanizmo
tipų sukūrimas, susijęs su Benzo, Daimlerio ir Maybacho vardais.
Klasikinės automobilio konstrukcijos – su varikliu priekyje ir
užpakaliniais varančiaisiais ratais – ssukūrimo garbė tenka prancūzams Renė
Panhardui ir Emiliui Levassorui. Beje, prancūzai pirmieji įvertino naujoves
iš Vokietijos. Pamačius Daimlerio automobilį, netrukus atsirado jo pasekėjų
– Armanas Peugeot, Emilis Levassoras, Renė Panhardas.
1891 metais pasirodo automobilis su „Daimler“ varikliu priekyje ir
užpakaliniais varančiaisiais ratais – garsus „Panhard-Levassor 44CV“, kurio
konstrukcija tokia sėkminga, kad be didesnių pakeitimų automobilis
gaminamas iki 1896 metų, o firma „Panhard-Levassor“ tampa pasaulio lydere.
Ir tik po to Daimleris ir Benzas taip pat sukuria klasikinės komponuotės
automobilius.
Vokiečių ir prancūzų konstruktorių darbai „stumtelėjo“ inžinerinę mintį į
priekį ir kitose šalyse. 1891 metais savo automobilį kuria šveicarai
broliai Hanriot, o 1893 metais – amerikietis Charlesas Diurea. Anglas
F.Lanchesteris savo automobilį sukūrė 1895, o 1896 metais visos Rusijos
pramonės parodoje buvo eksponuojamas pirmasis rusų automobilis, sukurtas
Jakovlevo ir Frezės.
Amžių sandūroje, 1900 metais, W.Maybachas, Emilio Ellineko paskatintas,
kartu su Pauliumi Daimleriu (Gotliebo Daimlerio sūnumi) konstruoja pirmąjį
klasikinio tipo automobilį, pavadintą Ellineko dukters Mercedes vardu,
kuris buvo naujas žingsnis automobilių vystymesi. Tuo metu pasaulyje veikė
jau 300 automobilių firmų.
Na o Pabaltijis? Lietuva? Koks čia buvo požiūris į transporto priemones?
Prancūzų automobilių gamintoja „Panhard-Levassor“ ttuomet pirmavo
automobilių kūrime, todėl nenuostabu, kad 1896 metais Lietuvoje pasirodęs
pirmasis mums žinomas automobilis buvo būtent šios prancūzų markės. Įdomu
tai, kad šis automobilis priklausė ne kokiam nors turtingam technikos
naujovių mėgėjui, bet buvo carinės Rusijos Susisiekimo ministerijos
Antrosios kelių distancijos, aptarnavusios plentą Ryga-Šiauliai-Tauragė
nuosavybė.
Iš rastų dokumentų galima spręsti, kad jis buvo tarnybinis kelių
distancijos viršininko Maževskio automobilis, todėl didelė tikimybė, kad
būtent šis inžinierius ir buvo pirmasis Lietuvos keliais važinėjęs
vairuotojas. Iždui automobilis kainavo 2417 carinės Rusijos rublių, bet
„Panhard-Levassor“ buvo to vertas – juk 1895 metais būtent ttoks automobilis
laimėjo lenktynes Paryžius-Bordo-Paryžius, 1150km įveikęs per 48h 17min.
Nuo daugelio savo amžininkų mašina skyrėsi savo konstrukcija – Renė
Panhardas ir Emilis Levassoras, susipažinę su vokiškų automobilių
konstrukcija ir įsigiję licenziją Daimlerio konstrukcijos dviejų cilindrų
varikliui, automobilį sukonstravo patys – su varikliu priekyje, o ne po
sėdyne, konusine sankaba, keturių laipsnių pavarų dėže su perstumiamais
krumpliaračių blokais, kojiniu ir rankiniu stabdžiais – žodžiu, automobilis
jau turėjo visus klasikinio automobilio bruožus.
Tai buvo antrasis istorijoje (po „Benz Victoria“) didesne serija gamintas
automobilis. Jo važiuoklė dar buvo pagaminta pagal arklinės karietos tipo –
medinis rėmas iš stačiakampių tašelių, apkaustytas metaline juosta,
elipsinės visų keturių ratų lingės, mediniai ratai su lietos gumos
padangomis. Priekyje įrengtas dviejų cilindrų 2400cm3 darbinio tūrio
variklis išvystydavo 4,5AG galią.
Sukimo momentas nuo pagrindinės pavaros pusašių grandinėmis buvo
perduodamas į užpakalinius ratus. Vairo konstrukcija buvo įprasta tiems
laikams – vairuotojas valdė automobilį ne vairaračiu, o rumpeliu, kaip
jūrininkas! Toks vairo mechanizmas buvo tikslus, bet reikalavo iš
vairuotojo didelio dėmesio ir nemažos jėgos, nes visi kelio nelygumai,
smūgiai būdavo perduodami vairuotojo rankai (rumpelį laikydavo kairiąja
ranka, o dešiniąja vairuotojas perjunginėdavo pavaras, stabdydavo), ir ją
greitai nuvargindavo. Automobilis neturėjo nei durelių, nei priekinio
stiklo, bet jau turėjo sparnus, atlenkiamą odinį stogą, acetileno žibintus.
Jis svėrė 750kg ir buvo 3m ilgio.
Šis automobilis buvo labai patikimas – rasti dokumentai pasakoja, kad
„Panhard-Levassor 4CV“ valstybinėje tarnyboje išbuvo dvylika mmetų, kol 1908
metais nutarta parduoti jį aukcione. Kaip nurodo savo ataskaitoje Vilniaus
kelių apygardos viršininkas, automobilis nebegalėjo įveikti pakilimų kelio
ruože tarp Šiaulių ir Tauragės. Remontui reikėjo daug pinigų, todėl buvo
pasiūlyta šį valdišką automobilį parduoti ir pirkti naują. Tolesnio pirmojo
Lietuvoje važinėjusio automobilio likimo išsiaiškinti nepavyko.
Bet grįžkime į XIX amžių. Tais pačiais, 1896 metais, pirmasis „Benz-Velo“
tipo automobilis pasirodo Taline, o 1898 metais Rygoje jau važinėja net
keli automobiliai. Laikraščiuose ir žurnaluose pasirodo pirmosios
automobilių reklamos. Automobiliai tada kainavo nuo 1400 iki 2600 rublių.
Rusijos imperijoje atsiradus pirmiesiems automobiliams, prireikė ir kelių
eismo taisyklių. Archyviniai dokumentai patikslino jų atsiradimo laiką –
1896 metai.
Carinės Rusijos, kurios dalimi buvo ir Lietuva, automobilizacijos vystymesi
1903 metais įvyko lūžis – tada prasidėjo masinis automobilių įvežimas iš
užsienio. Daugiausia importavo Prancūzijos, Vokietijos ir Italijos firmų
automobilius. Jų padangos šnarėjo Vilniaus, Kauno gubernijų miestų
grindiniu. Netrukus bandoma organizuoti komercinius pervežimus. 1903 metais
lietuvių verslininkai bando atidaryti tarpmiestinį autobusų maršrutą tarp
Liepojos ir Klaipėdos. Tačiau šiam sumanymui trukdė blogi keliai, o nuo
Liepojos iki Bernatų kelio išvis nebuvo – autobusas važiavo pajūrio
paplūdimiu.
Vėl sujungti Latvijos ir Lietuvos gubernijas bandyta 1908 metais, tačiau
autobusas tarp Jelgavos ir Šiaulių kursavo neilgai.
Automobilio su vidaus degimo varikliu idėjos privalumus įvertino ir Rygos
pramonininkai. Aleksandras Leitneris, gaminęs dviračius, 1898 metais
susipažino su triciklo „De Dion Bouton“ konstrukcija ir sekančiais metais
pritaiko šios prancūzų ffirmos variklį triračiui, o po to pradeda leisti
tikrus motociklus „Rosija“.
Leitneris organizuoja ir automobilių surinkimą. Automobilių kėbulai buvo
gaminami Rygoje, o jiems montuodavo iš Europos importuotus „De Dion
Bouton“, „Fafnir“, „Kudel“ firmų variklius ir kitus agregatus. Kaip ir
motociklai, tie automobiliai vadinami „Rosija“. 1901 metais Rygos 700 metų
jubiliejaus parodoje eksponuotas Leitnerio fabrike surinktas automobilis
„Rosija“ buvo apdovanotas Didžiuoju prizu. Tai buvo pirmasis bandymas
organizuoti automobilių gamybą Pabaltijyje.
Alternatyvieji degalai vidaus degimo varikliuose
Pasaulyje kasmet didėja energijos poreikiai, tačiau kuro ir kiti energijos
ššaltiniai vis senka, todėl būtina racionaliai bei taupiai naudoti turimas
atsargas, taip pat ieškoti galimybių naujiems energijos ištekliams
panaudoti. Keičiantis techninėms ir ekonominėms sąlygoms transporto
energetikoje, pamažu didės gamtinių dujų, sunkiųjų naftų ir bitumų, anglių,
degiųjų klinčių, biomasės ir kitų netradicinių žaliavų šaltinių vaidmuo
vidaus degimo variklių degalų gamyboje. Manoma, kad daugiausia naftos
produktų pasaulyje bus sunaudojama 2005 metais. Paskui naftos produktų
naudojimas ims staigiai mažėti, nes padidės alternatyviųjų degalų
naudojimas. Tikimasi, kad alternatyvieji degalai įvairiose transporto
rūšyse pasiskirstys taip: automobilių transporte – sintetiniai degalai,
alkoholiai, vandenilis, dujos ir elektros energija; geležinkelio transporte
– elektros energija; vandens transporte – akmens anglys ir atominis kuras;
oro transporte – sintetiniai degalai, vandenilis ir atominis kuras.
Pagrindinis energijos išteklių taupymo mūsų šalies transporte tikslas –
žymiai sumažinti naftos produktų sunaudojimą, nes kone visa nafta
importuojama. Mažėjant naftos degalų sunaudojimui transporte proporcingai
gerėtų ir ekologinė padėtis,
ypač didžiuosiuose Lietuvos miestuose.
Perspektyvus automobilių transporte skystųjų naftos produktų sąnaudų
mažinimo būdas yra alternatyviųjų degalų naudojimas vidaus degimo
varikliuose. Alternatyvieji degalai – tai ne iš tradicinių išteklių gaunami
skystieji ir dujiniai degalai.
Pagal fizines ir chemines savybes bei saugojimo sąlygas transporto
priemonių variklių alternatyvieji degalai gali būti skirstomi į 3 grupes:
1. Naftiniai degalai su nenaftinės kilmės priedais. Šie priedai – tai
deguonies turintys junginiai: spiritai ir esteriai, vandens bei degalų
emulsijos. Pagal eksploatacines savybes šie degalai yra artimi iš naftos
distiliuotiems degalams.
2. Sintetiniai (dirbtiniai) skystieji degalai savo savybėmis artimi
tradiciniams naftos degalams. Jie gaunami perdirbant skystąją, dujinę arba
kietąją žaliavą. Šiai grupei galima priskirti benzininius, reaktyvinius,
dyzelinius ir dujų degalus, gaunamus iš sunkiųjų naftos produktų, gamtinių
bitumų, anglių, degiųjų klinčių, metanolio, taip pat degalus, gaunamus
tiesiogine CO ir H2 sinteze.
3. Nenaftiniai degalai, kurie fizinėmis ir cheminėmis eksploatacinėmis
savybėmis, o kartais ir agregatine būsena visiškai skiriasi nuo tradicinių
degalų. Šiai grupei priskiriami spiritai, kai naudojami gryni (metanolis,
etanolis), ir jų mišiniai su aukštesniaisiais spiritais (eteriais), taip
pat dujiniai degalai – gamtinės suslėgtosios arba skystosios dujos,
skystosios naftos dujos (propanas, butanas), amoniakas, vandenilis,
generatorinės ir dirbtinės dujos.
Daugelis alternatyviųjų degalų savo fizinėmis, cheminėmis ir
eksploatacinėmis savybėmis labai skiriasi nuo tradicinių benzininių ir
dyzelinių degalų, todėl norint juos praktiškai pritaikyti reikės keisti
variklių technines charakteristikas ir pačios transporto priemonės
eksploatavimą.
Kadangi Lietuva beveik visiškai priklauso nuo naftos importo, taupant jos
sąnaudas, tikslinga naftinės kilmės degalus pakeisti kitais, iš vietinių
atsinaujinančių išteklių išgaunamais degalais. Vienas tinkamiausių mūsų
gamtinėms ir ekonominėms sąlygoms alternatyviųjų degalų yra iš biomasės
išgaunamas etilo spiritas.
Vilniaus Gedimino technikos universitete Automobilių transporto katedroje
pagal Panevėžio spirito gamyklos akcinės bendrovės “SEMA” užsakymą buvo
atlikti spirito gamybos atliekų pritaikymo vidaus degimo variklių degalams
teoriniai ir eksperimentiniai (laboratoriniai) tyrimai. Šių tyrimų tikslas
– teoriškai ir eksperimentiškai ištirti spiritinių degalų naudojimo vidaus
degimo varikliuose galimybes, nustatyti optimalią benzino ir etanolio
mišinio sudėtį ir įvertinti galingumo, ekonomiškumo bei ekologinius
rodiklius.
Buvo išnagrinėti spiritinių degalų (alkoholių) panaudojimo vidaus degimo
varikliuose trūkumai ir pranašumai palyginti su degalais, pagamintais iš
naftos. Alkoholių privalumai šie:
– didelis oktaninis skaičius (110–115 tiriamuoju metodu);
– plačios užsiliepsnojimo ribos;
– didelis liepsnos greitis;
– didelė garavimo šiluma, didinanti tūrinį kaitringumą;
– mažesnis išmetamų deginių toksiškumas;
– suodžių nuosėdų nesusidarymas ccilindruose;
– tirpumas vandenyje.
Didžiausi trūkumai tokie:
– mažas cetaninis skaičius (3–8);
– didelis sočiųjų garų slėgis (nors tai gali būti kaip privalumas mažinant
garavimo nuostolius);
– didelė garavimo šiluma, apsunkinanti variklio paleidimą;
– padidėjęs formaldehidų kiekis deginiuose;
– grynų alkoholių garų uždarose patalpose sprogimo galimybė.
Alkoholių molekulių deguonies atomai yra kur kas mažesnės molekulinės
masės, todėl geriau sudega ir mažiau tarpinių medžiagų išskiria.
Etilo ir metilo spiritų tūrio vienetas energijos išskiria daugiau už kitų
rūšių alternatyviuosius degalus.
Kadangi spiritiniai degalai yra didelio oktaninio skaičiaus, tikslingiau
juos naudoti kibirkštinio uždegimo varikliuose. Naudojant spiritinius
degalus galima ppadidinti oro ir degalų mišinio slėgį prieš uždegimą, oro ir
degalų santykį bei liepsnos plitimo greitį. Dėl to gerėja variklių
efektyvumas. Norint kuo geriau išnaudoti antidetonacines spiritų savybes ir
pritaikyti variklį grynam spiritui, reikia padidinti variklio suspaudimo
laipsnį iki 12–14. Pagrindinis alkoholių trūkumas – didelė garavimo šiluma
ir mažas sočiųjų garų slėgis, apsunkinantis variklio paleidimą. Etanolio
šios eksploatacinės savybės yra geresnės nei metanolio. Kad variklio
paleidimas palengvėtų, į spiritus įmaišoma 6–8 proc. dimetilo eterio, kuris
užtikrina normalų variklio paleidimą esant –250C temperatūrai.
Naudojant alkoholius kaip variklio degalus, sumažėja kenksmingų medžiagų
kiekis išmetamuose deginiuose. Dėl žemesnės degimo temperatūros variklio
cilindre susidaro iki 10 proc. mažiau azoto oksidų.
Kadangi alkoholiuose yra degimo procese dalyvaujančio deguonies, vyksta
tobulesnė degimo reakcija ir susidaro mažiau negalutinio degimo deginių –
anglies monoksido CO ir angliavandenilių CH. Tačiau išmetamuosiuose
deginiuose padidėja aldehidų kiekis, ir jis didėja didėjant spirito
koncentracijai mišinyje. Veikiant grynu spiritu varomam varikliui aldehidų
išmetama 2–4 kartus daugiau nei varant variklį benzinu.
Nuo grynų spiritų smarkiau šyla variklių cilindro ir stūmoklio grupės
detalės, nes ant cilindro sienelių patenka nemažai neišgaravusių degalų,
kurie nuplauna nuo sienelių alyvą, ir ant besitrinančių paviršių susidaro
spirito ir alyvos emulsija. Alkoholis veikia alyvos priedus ir sumažina jų
efektyvumą.
Benzino ir spirito mišinys išsisluoksniuoja patekus į jį nors ir
nedideliems drėgmės kiekiams (vandens priemaišų yra pradinėse medžiagose –
benzine, spirite arba atsiranda kaupiantis hidroskopinei drėgmei), todėl
varikliui ttinka skaidrūs, stabilūs benzino ir spirito mišiniai, gaminami su
įvairiais stabilizatoriais.
Parenkant benzino, eterių ir aldehidų frakcijos bei fuzelio santykius,
gaunama skaidri, stabili, tinkanti varikliui be konstrukcinių pakeitimų
vandens, benzino bei etanolio kompozicija, kuri apiforminta kaip išradimas.
Kadangi etanolio oktaninis skaičius yra didelis (108), t.y. 10–25 vienetais
didesnis už benzino oktaninį skaičių, todėl mažo oktaninio skaičiaus
benziną (pvz., A-76) maiššant su etanoliu galima gauti didelio oktaninio
skaičiaus degalus. Tačiau atlikus eksperimentinius tyrimus paaišškėjo, kad
didėjant etanolio tūrio daliai mišinyje su benzinu, mišinio oktaninis
skaičius didėja ne pagal tiesinę priklausomybę. Todėl buvo sudaryta
tikslesnė benzino ir etanolio mišinių oktaninio skaičiaus nustatymo
formulė:
OSm=OSb+0,00220·E3-0,00222·E2 +0,24731·E-0,08665;
čia OSm – benzino ir etanolio miššinio oktaninis skaičius;
OSb – benzino oktaninis skaičius;
E – etanolio dalis, tūrio procentas.
Variklio bandymai parodė, kad karbiuratorinis variklis be specialių
konstrukcijos pakeitimų, varomas benzino ir spiritiniais mišiniais, veikia
stabiliai, kai etanolio kiekis mišinyje ne didesnis kaip 14 procentų.
Iš variklių, varomų benzinu ir benzino bei etanolio mišiniais, šiluminio
skaičiavimo rezultatų analizės galima daryti šias išvadas:
1. Įmaišius į benziną 14 proc. tūrio etanolio, variklio lyginamosios degalų
sąnaudos be padidėja apie 6 proc., o įmaišius 25 proc. tūrio etanolio – be
padidėja apie 10 proc., kadangi etanolio kaitringumas 1,6 karto mažesnis už
benzino kaitringumą.
2. Variklio, varomo benzino ir etanolio mišiniais, vidutinis indikatorinis
slėgis padidėja 4 proc., o efektyvusis naudingumo koeficientas padidėja 5
proc. palyginti su benzinu. Dėl tto pasiekiama variklio efektyvioji galia ir
sukimo momentas padidėja 3– 5 procentais.
3. Veikiant varikliui, varomam benzinu ir benzino etanolio mišiniais,
lyginamosios energijos sąnaudos yra apylygios.
Toliau, mūsų nuomone, reikia atlikti automobilių, varomų spirito ir benzino
mišiniais, eksploatacinius bandymus, kurių metu būtų parinkta mišinio
pagaminimo, transportavimo ir laikymo technologija.
Naudojant spiritinius priedus degaluose būtų galima išspręsti žemdirbių
išaugintos produkcijos supirkimo problemą, atgaivinti merdinčias spirito
gamyklas, kurios veikia maždaug tik 20 proc. pajėgumu, sukurti papildomų
darbo vietų, sumažinti naftos importo poreikius bei aplinkos teršimą. Tam
turi būti sukurta teisinė bazė bei numatytas ekonominis skatinimas naudoti
spiritinius degalus. Be to, tai padėtų išspręsti konfiskuoto kontrabandinio
alkoholio problemą.
[pic] Mokslas ir automobilis
Ratas atsirado prieš 6000 metų, vėjo varomas automobilis – prieš 400 metų,
garo mašinos varomas prancūzų konstruktoriaus N.Ž.Kiunjo automobilis –
prieš 230 metų, idealaus variklio teoriją prancūzų profesorius S.Karno
sukūrė prieš 177 metus, o pagal ją vokiečių išradėjai N.Otas, K.Bencas,
G.Daimleris, V.Maibachas ir R.Dyzelis paskutiniais XIX a. dešimtmečiais
sukūrė veikiančius šiluminius vidaus degimo variklius ir jiems pritaikytus
dviračius, triračius ir keturračius automobilius. Paskutiniaisiais XIX a.
metais S.Peterburgo inžinierius G.Trinkleris patobulino R.Dyzelio variklį
dyzelino įpurškimui vietoj oro kompresoriaus įrengęs didelio slėgio kuro
siurblį. Tokie slėginio suspaudimo varikliai automobiliuose naudoti visą XX
amžių.
Pirmoji S.Karno vidaus degimo variklių 1824 m. teorija nusakė svarbiausią
teiginį, kad variklis gali veikti tik esant aukštos temperatūros degimo
procesui ir žemos temperatūros šaltiniams (duslintuvui, radiatoriui),
todėl
naudingumo koeficientas niekada negali būti lygus vienetui. Įvertinus
variklio nuostolius dėl siurblių, ventiliatoriaus naudojimo, trinties
transmisijoje galutinis automobilio naudingumo koeficientas tėra apie 33
procentus. Taigi įpylus į baką 100 litrų benzino, tik 33 litrai suka ratus,
kiti išsisklaido į aplinką kaip teršalai ir šilumos nuostoliai. Todėl per
paskutinį XX a. dešimtmetį visų mokslininkų pastangos buvo sutelktos
naudingumui padidinti ir išmetamų į atmosferą teršalų kiekiui sumažinti.
Nors dabartinis 33 proc. naudingumo koeficientas yra ne toks mažas
palyginti su pirmą kartą 1860 m. išbandytu garo mašinos pavidalo vidaus
degimo varikliu, kai vvietoj garo įleidžiant ir uždegant gamtines dujas
bandytojui prancūzui Ž.E.Lenuarui dėl ne vietoje pastatytos mišinio
uždegimo žvakės viduryje cilindro, o ne gale, pavyko pasiekti tik 0,4 proc.
naudingumo koeficientą. Taigi mokslo ir eksperimentų dėka per 100 metų
naudingumo koeficientas padidėjo beveik 100 kartų.
Vyresnio amžiaus vairuotojai prisimena XX a. vidurio automobilį “Pobieda”
su 2 litrų 50 AG varikliu, sunaudojančiu iki 15 litrų benzino 100 km, o
2000 m. aplink pasaulį keliavęs serijinis automobilis VW Lupo su 1,1 litro
61 AG varikliu sunaudodavo vidutiniškai 2,5 litro dyzelino 100 km, tt.y. per
pastaruosius 50 metų mokslo laimėjimai padėjo sumažinti kuro sunaudojimą
daugiau kaip 5 kartus esant panašiai variklio galiai. Nereikia pamiršti,
kad atitinkamai sumažėja ir degimui reikalingas oro kiekis bei į atmosferą
išmetamų teršalų. Gal ir mažai kas pagalvoja, kad dūmai su suodžiais
padengia Centrinės EEuropos kalnų snieguotas viršūnes, jas greičiau tirpdo
saulė ir sukelia anksčiau neregėtus potvynius Vokietijoje, Lenkijoje,
Čekijoje.
Didžiuliai mokslo laimėjimai elektronikos, medžiagotyros, prietaisų
pramonės srityse tuoj pat buvo pritaikyti automobiliuose. Tai ir
elektroninio įpurškimo ESM valdomos sistemos, ir elektromagnetiniai
uždegimo sistemų davikliai, ir siurbliai, reguliatoriai, plastmasinės
lingės, ir t.t. Mokslas pakeitė net tokias nusistovėjusias sistemas, kaip
akumuliatoriai: juose įrengiami ESM valdomi pašildytuvai ir maišytuvai
šaltam variklio paleidimui, rengiamasi naudoti kondensatorius, o starterius
ir generatorius – montuoti ant smagračių šitaip padidinant sukimo momentą
ir apsaugant elektrines grandines nuo drėgmės važiuojant drėgnu keliu.
Tokia elektrinė variklio paleidimo sistema įgalina pradėti važiuoti galinga
kondensatorių baterija maitinamu iki 10 AG starteriu. Vadinasi, sumažės
variklių triukšmas ir tarša prie šviesoforų.
Didžiulis mokslinis darbas atliekamas tobulinant degimo procesą cilindre
virš stūmoklio. Ruošiant optimalų turbulentinį priešpriešinį kuro ir oro
susimaišymą, įrengiant 3 įleidimo ir 2 iišleidimo vožtuvus, įpurškiant
benziną tiesiai į cilindrą už įleidimo vožtuvo (GDI – Gasoline Direct
Injection), naudojant 2 žvakes arba uždegant kibirkštį tarp žvakės ir
judančio stūmoklio pasiekiamas tobulas kuro sudegimas ir minimalus
kenksmingų oksidų susidarymas kibirkštinio uždegimo varikliuose.
Dar įdomesni mokslo laimėjimai slėginio uždegimo varikliuose (neteisingai
vadinamuose dyzeliniuose). Kad būtų gauti kuo mažesni rūko pavidalo
dyzelino lašeliai, jie išpurškiami 200 MPa (2000 atmosferų)
elektromagnetiniais siurbliais, atidarant kompiuteriu valdomu
elektromagnetu kuro purkštuvą dviem etapais: iš pradžių per 0,001 sekundės
be triukšmo uždegama 12,5 proc. dyzelino, paskui per kitas 0,007 sekundės į
degančią aaplinką suleidžiamas ir visiškai sudeginamas likusis kuro kiekis.
Dyzelis veikia taupiai, be dūmų ir triukšmo. Tokie TDI pavadinimo varikliai
jau įstatomi Volksvagen, Škoda, Seat ir kai kuriuose kitų vokiečių bei
amerikiečių firmų automobiliuose, jų pavyzdžiu paseks ir kitos firmos.
Iš esmės nauji mokslo laimėjimai bus diegiami automobiliuose ir ypač jų
jėgainėse XXI amžiuje. Vaizdumo dėlei realiausi pasikeitimai pateikiami
lentelėje.
Mažėjančios naftos ir dujų atsargos (užteks 50 metų!) bei didėjantys
ekologiniai reikalavimai ir kainos privers daugiausia dėmesio skirti
elektromobiliams. Jų visų maitinimui Lietuvoje reikės 10 kartų daugiau
elektros energijos nei šiuo metu pagamintų visu galingumu veikiančios (kol
kas politikų neuždarytos) atominė ir šiluminės elektrinės. Juk po 10-20
metų 1-2 milijonus Lietuvoje esančių automobilių pervedus į elektros trauką
(po 20 kW galios kiekvienam) bus reikalinga elektrinių galia 40 000 000 kW.
O iš kur juos paimsi, kai arabai naftos jau neturės? Net pakeitus uždaromą
IAE trigubai galingesne, susidarytų 2 kartus mažesnė galia negu reikia.
Taigi jauniems Lietuvos politikams dabar pats laikas mokytis aritmetikos,
nes teks šimteriopai atstatyti dabartinių nemokančių skaičiuoti politikų
griuvėsius, priešingu atveju visiems teks važinėti oranžiniais dviračiais,
ką pranašingai numatė jaunieji Vilniaus miesto vadovai.
Lentelės viršuje parodyta, kad XXI a. Lietuva neapsieis be nepavojingos
valdomos termobranduolinės elektrinės, o jos veikimui reikalingo sunkiojo
vandens (deuterio) atsargos pasaulyje neribotos (lentelės paskutinė
eilutė). 1 litras deuterio tolygus 300 litrų benzino, o pasaulinių atsargų
užteks 10 milijardų metų!
Kaip mmatyti iš lentelės, šiuo pereinamuoju laikotarpiu didžiausias
mokslininkų dėmesys krypsta į vandenilį naudojančius vidaus degimo
variklius ir tobulesnius kuro elementus, tiesiogiai chemiškai be degimo
gaminančius elektros energiją 60 proc. naudingumu. Vandenilis bus laikomas
kuro bakuose esančiose intermetalidų (75 proc. FeTiH ir 25 proc. Mg3NiHx)
kapsulėse, sugeriančiose jo iki 1000 kartų didesnį tūrį (mokslas!).
Panaudojus moderniausius elektrinius akumuliatorius mieste galima bus
visiškai likviduoti taršą, o tarpmiestiniams pasivažinėjimams naudoti
hibridinius variklius. Juose, be akumuliatoriaus ir elektros variklio,
įrengiamas nedidelis, užmiestyje automatiškai pasileidžiantis, ekonomiškas
vidaus degimo variklis. Tarša minimali.
Tokie automobiliai jau keleri metai gaminami Japonijoje, Amerikoje,
Prancūzijoje. Vienas iš jų – Toyota Prius buvo demonstruotas 2001 m. rudenį
įvykusioje automobilių parodoje Kaune. Tokiam hibridiniam automobiliui gali
būti naudojamas ir Lietuvoje gaminamas rapsų ar grūdų kuras, juolab kad jo
reikia tik 1-2 l/100km.
Lentelėje, be elektrinių akumuliatorių, pateikti mechaniniai
akumuliatoriai. Tai labai perspektyvus mokslo laimėjimas visuomeniniams
miesto, priemiesčių ir tarpmiestiniam transportui, taip pat priemiestinėms
automatricoms.
Šiuo metu Vilniuje svarstomi prieš kelis šimtus metų atrasto ir Kaune
naudoto “Konkės” pavadinimu tramvajaus įrengimo projektai. Dėl jo metalinių
ratų sukeliamų vibracijų neigiamo poveikio pastatams, siaurų gatvių
užgriozdinimo, laidų kibirkščiavimo ir kitų neigiamų savybių galima tik
kritiškai juos vertinti.
Reikia vėl susidomėti naujausiais šios srities mokslo laimėjimais –
mechaniniais akumuliatoriais – iš plonų vielų ar folgos susuktais, avarijų
atvejais nepavojingais smagračiais. Lietuvos mokslininkai ir konstruktoriai
visiškai pajėgūs tokius įrengimus sukurti ir panaudoti vietoj dabartinių
nepaslankių ir nnetobulų troleibusų.
Kaip tokie elektra pakraunami mechaniniai akumuliatoriai gali būti
naudojami troleibusuose, automatricose, priemiesčio transporte, gerai
matyti iš 1 paveikslėlio. Sustojus stotelėje smagratis įsukamas nuo
kintamosios 380 V elektros srovės transformuojamu elektros varikliu, kuris
atsijungęs nuo tinklo tampa generatoriumi ir smagračio energiją perduoda
ratams veždamas keleivius iki 10 km atstumu, pvz., per visą Laisvės
prospektą Vilniuje. Esant atstumui tarp stotelių 1-2 km kiekvieną kartą,
kol keleiviai išlipa ir įlipa, smagratis papildomai įsukamas ir šitaip gali
važiuoti neribotą atstumą. Nereikia brangių nuolatinės srovės pastočių su
aptarnaujančiuoju personalu, storo vario trolėjų su nutrūkstančiu ir
stabdančiu visus troleibusus ryšiu (arba pavogtais laidais). Už jų judantis
paprastas transportas su veikiančiais vidaus degimo varikliais kamščių metu
daugiau teršia nei troleibusai grynina, o jei sustos siauroje gatvėje 10
tramvajų nutrūkus nuolatinei srovei? Mokslininkai tokiai atgyvenai niekuo
nepadės. O girobusas su mechaniniu akumuliatoriumi gali puikiausiai
apvažiuoti aplinkine gatve 10 km iki kito turinčio kintamąją elektros srovę
stovo. Naudojant mechaninę jėgainę (1c pav.) siūlomoje priekaboje, šiai
sugedus pakanka per kelias minutes prikabinti kitą, atsarginę, su įsuktu
smagračiu ir važiuoti toliau. Viskas labai paprasta ir viską galima
sukonstruoti, pagaminti Lietuvoje buvusioje “Pergalės” ir Tankų remonto
gamykloje Kaune. Tik padangas tektų įsivežti.
Plečiantis pasaulinei automobilių pramonei (metinė gamyba siekia 40
milijonų), padidėjo rinkos konkurencija ir daugelio originalių mokslo
laimėjimų nebuvo galima įgyvendinti. Atsirado gamybą supaprastinantys ir
atpiginantys, tačiau nepatogūs ir brangūs vairuotojams technologiniai
sprendimai, įmantrūs išorinio
dizaino atributai bei elektroniniai efektai.
Tai ypač būdinga naujai atsirandančioms ir greit bankrutuojančioms firmoms,
kurios stengiasi pateisinti savo produkciją didelėmis išlaidomis reklamai.
Tai akivaizdu stebint subjektyvius metų automobilio rinkimus. Jų gaminami
automobiliai kasmet keičia išorę, variklio konstrukcijas ir, žinoma, negali
būti ilgaamžiai. Jie atitinka trumpalaikio naudojimo “šratinuko” įvaizdį,
tuo tarpu solidūs žmonės mėgsta naudotis “amžinuoju parkeriu” (mercedesais,
rolsroisais, audėmis ir pan.).
Tokiais pavyzdžiais galima laikyti technologijai naudingą, bet valdymui
pavojingą skersinį variklio pastatymą priekyje su priekiniais
varančiaisiais ratais ir “saugos sistemas” su nuo mažiausio prisilietimo
subyrančiais brangiais plastmasiniais buferiais, ir aptakias uužpakalines
kėbulo dalis, kai keleiviams ne tik sunku įlipti, bet ir sėdint galvą
reikia pataikyti į viršuje padarytą įdubimą (pvz., naujajame Audi-6).
Rimtos firmos dažniausiai išvengia šių brangių reklaminių triukų, naudojasi
mokslo laimėjimais, todėl jų automobiliai net po kelerių metų
eksploatacijos išlaiko savo vertę, o po 30-40 metų jų kaina padidėja
dešimteriopai. Autoriui žinomas atvejis, kai po pusės metų eksploatacijos
Lietuvoje niekaip nesisekė parduoti vieno Rytų šalies automobilio, nors
garantija galiojo metams..
Mokslo laimėjimų įtaka transporto technologijų plėtrai nesustos niekada. Be
transporto neįmanoma jokia civilizacija, jokios katastrofų, taip pat ir
karų llikvidavimo priemonės, neįmanoma nei aviacija, nei susisiekimas
jūromis. O šiose srityse, mažėjant ir brangstant organinio kuro atsargoms
pasaulyje, mokslo laimėjimų naudojimas gyvenimo reikmėms neišvengiamas.
