Статья обновлена 07.03.2021
Сегодня про них уже совсем забыли. Мы как-то уже привыкли к тому, что машина должна иметь бак, в который заливается топливо, и непременно жидкое: дизельное, бензин, сжиженный газ. Ну в крайнем случае, могут стоять баллоны со сжатым газом. А ведь ездили и на чурках, и не так уж и давно это было.
В свое время идея заставить автомобильный двигатель работать не на дорогом бензине, а на дешевом твердом горючем – древесине и угле, которыми топили печи и камины, казалась очень заманчивой. Конечно, щепки и уголь прямо в цилиндры никак не положить, но можно же оснастить машину установкой, которая переработает древесину и уголь в горючий газ. На нем и будет работать двигатель. Такая установка называлась газогенератором.Первые в мире стационарные газогенераторные установки были созданы в Германии еще на рубеже 30 – 40-х годов прошлого века. А в 1889 году фирмы «Крослей» и «Отто Дойц» взялись за разработку газогенераторов, вырабатывающих газ для двигателей внутреннего сгорания, а значит, пригодных для автомобиля. Газогенераторный транспорт появился в Европе в первые десятилетия ХХ века, но особое распространение получил во время первой и второй мировых войн в периоды острой нехватки бензина.
В нашей стране работы над автомобильными и тракторными газогенераторами начались в двадцатые годы. В отличие от других государств СССР имел достаточно развитую добычу нефти, и особых проблем с бензином не существовало. Но для освоения отдаленных районов Сибири и Севера, представлявших собой безбрежный океан бесплатной древесины, жидкое топливо требовалось завозить по железной дороге. Кроме того, бензин – стратегическое сырье, крайне необходимое армии и особенно тогдашней поршневой авиации. А гражданское население может поездить и на дровах. Эти и другие соображения предопределили многочисленные исследовательские и конструкторские работы в области создания газогенераторов.
В первой половине 30-х годов газогенераторным транспортом занималось много учреждений. Существовало специальное КБ «Газогенераторстрой», работали над ними в НАТИ, ВАММс (Всесоюзной академии моторизации и механизации Красной Армии), целом ряде институтов лесотехнического профиля.
Большой объем проведенных исследований позволил выбрать наиболее прочные и дешевые материалы для изготовления топки, определить параметры газогенераторной установки, обеспечивающие наилучшее протекание рабочего процесса. До серийного выпуска газогенераторы довели только к середине тридцатых. Их производство освоил харьковский завод «Свет шахтера».
Первыми серийными моделями установок стали «Пионер-Д8» для ЗИС-5, созданный в учреждениях лесной промышленности, и В-5 для ГАЗ-АА, детище «Газогенераторстроя». Правда, как это часто бывает с первыми, массового распространения они не получили. В 1935-1936 годах было построено всего 500 «Пионеров» и только 76 В-5. Более зрелыми оказались пришедшие на смену разработки НАТИ. Вместо В-5 «Свет шахтера» стал выпускать установку НАТИ-Г14.
Наличие промышленной газогенераторной установки, пригодной для использования на автомобиле, это еще не все. Саму машину тоже необходимо было приспособить к новому виду топлива. А уж этим занимались автозаводы. Чтобы массивная газогенераторная установка не отнимала полезную площадь у грузовой платформы, зисовцы взяли за основу для «газгена» (так впоследствии окрестили новый тип автомобиля скорые на прозвища шоферы) длиннобазное шасси ЗИС-11. Автомобиль получил индекс ЗИС-13.
Газогенераторная установка на ЗИС-13 располагалась позади кабины и за ней на длинной раме стояла обычная грузовая платформа от ЗИС-5. Серийный выпуск этой машины освоили в 1936 году. Но число «13» оказалось несчастливым. Изготовив около 900 машин, ЗИС в 1938 году сменил эту модель на ЗИС-21, оснащавшийся новой газогенераторной установкой. Ради упрощения и удешевления конструкций «двадцать первый» базировался уже на стандартном шасси ЗИС-5. Он прожил долгую жизнь: его выпускали на «Урал ЗИСе» до 1952 года.
ГАЗ с длиннобазными машинами не экспериментировал, зато сосредоточился на доводке самого газогенератора. Оценив плюсы и минусы предназначенных для полуторок моделей «Газогенераторстроя» и НАТИ, газовцы взяли их за основу и разработали собственную конструкцию. Оснащенная ею «полуторка» выпускалась с 1939 по 1946 годы под маркой ГАЗ-42. Кроме того, существовали грузовики ГАЗ-43 и ЗИС-31 с более простыми и легкими установками, работавшими на древесном угле.
Как же была устроена газогенераторная установка у советского грузовика 30 – 40-х годов? Самой характерной, бросающейся в глаза чертой были два здоровенных цилиндрических «котла», стоявших за кабиной, один из которых был побольше другого. Большой «котел» как раз и являлся газогенератором. Львиную долю объема газогенератора занимал бункер, куда через верхний загрузочный люк насыпали запас деревянных чурок или угля.
Под бункером, в нижней части генератора, располагался топливник – печь, которую топили теми же чурками или углем. Необходимый для горения воздух проходил в топливник через боковые щели или фурмы. За счет тяги, создаваемой работающим двигателем (при пуске – специальным вентилятором), воздух просасывался через горящее топливо, в результате чего образовывались химические составляющие горючего газа: углекислота, окись углерода, водород. Под топливником, на дне газогенератора находился зольник. Колосниковая решетка не позволяла попадать на него крупным не догоревшим кускам топлива.
Из топливника газ тянуло через зольник, а затем – наверх по рубашке – простенку между бункером и наружной стенкой газогенератора. Таким образом горячий газ просушивал топливо в бункере. Из рубашки газ по трубе поступал в охладитель, обычно состоявший из радиаторов, чем-то напоминавших современные батареи центрального отопления. Они лежали на раме автомобиля под грузовой платформой.
В охладителе газ не только охлаждался, но и проходил грубую очистку от тяжелых механических примесей. Заметим, что существовали также модели газогенераторных установок, у которых вместо громоздких «батарей» применялся компактный охладитель, совмещенный с водяным радиатором автомобиля. После охладителя газ попадал в очиститель, который на описываемых ЗИСах и ГАЗах находился во втором, меньшем по размеру «котле».
Очиститель освобождал газ от золы, шлаков, мелкой топливной пыли, которые, попадая в двигатель, портили седла клапанов, стенки цилиндров, поршневые кольца, засоряли масло в картере. Применялись различные конструкции очистителя: решетки, на которые насыпали мелкие стальные кольца Рашига, матерчатые фильтры, инерционные и центробежные очистители. На машинах с компактным охладителем мог быть жидкостный очиститель, находящийся в нижнем коллекторе радиатора-охладителя.
Очищенный газ поступал в смеситель, игравший ту же роль, что и обычный карбюратор: он смешивал генераторный газ с воздухом в пропорции, обеспечивающей нормальную работу двигателя на разных режимах. Кроме того, смеситель должен был допускать возможность кратковременной работы двигателя на бензине. Это требовалось, чтобы создать тягу при пуске и розжиге газогенератора.
Особой процедурой был розжиг. Просто сесть, повернуть ключ зажигания и, включив стартер, запустить двигатель – с газогенераторным автомобилем так не получалось. Прежде следовало раскочегарить газогенератор. Можно было использовать естественную тягу: открыть верхний загрузочный и нижний зольный люки, в зольник положить растопку: лучину, бумагу, солому, пропитанные бензином тряпки, и поджечь. Вслед за растопкой огонь охватит дрова или уголь в топливнике. Такой розжиг мог занять минут 30 – 40.
Быстрее удавалось запустить газогенератор с помощью искусственной тяги. Ее могли создать либо раскручиваемый стартером двигатель, либо расположенный между очистителем и смесителем электрический вентилятор. Чтобы двигатель или вентилятор прососал воздух по всем трубам, охладителям и очистителям, требовалось длительная работа стартера или электромотора, а значит, очень мощный аккумулятор.
В те годы аккумуляторы, а тем более мощные и надежные, были дефицитом. Проблема усугублялась тем, что «полуторки» имели крайне недолговечный стартер. Бензиновые «газики» обычно заводили с помощью рукоятки. Но создать нужную тягу в газогенераторной системе с помощью «кривого стартера» было практически невозможно. Поэтому пришлось дополнить конструкцию устройствами, обеспечивающими кратковременную работу двигателя на бензине – для получения искусственной тяги на момент розжига и пуска.
Смеситель совместили с пусковым карбюратором. Его работа требовала от водителя особой манипуляции несколькими дроссельными заслонками, обеспечивавшими пуск и переключение с бензина на газ. Но и в этом случае запуск автомобиля занимал минут 10 – 15...
Слово «шоффёр» переводится с французского как «кочегар». Так называли водителей древних паровых экипажей. На газогенераторном автомобиле профессии шофера и кочегара снова срослись в единое целое. Скажем, дозаправка «газгена» могла осуществляться так: остановился на обочине, взял топор, нарубил дров, положил их в верхний загрузочный люк бункера.
Эксплуатация газогенераторной техники сопровождалась частой и неприятной процедурой чистки зольника, очистителя, охладителя. Здесь водитель или слесарь автобазы выступал в роли трубочиста. И хотя по инструкции делать это требовалось через 250 – 300, а то и 1000 километров пробега, на деле процедуру приходилось проводить куда чаще – порою после 100 – 150 километров.
Кроме этого, следовало следить за герметичностью всех соединений в длинной веренице труб. Еще одну серьезную проблему создавал появлявшийся в системе конденсат. Зимой он замерзал, вынуждая бороться со льдом в трубах, а в сильные морозы требовал утепления и сам газогенератор. Перед остановкой двигателя нужно было дать ему некоторое время поработать на холостых оборотах. При резкой остановке мотора в лучшем случае происходил сильный выброс ядовитого газа, а в худшем – пожар.
Между прочим, пожарная безопасность «газгенов» являлась особой проблемой. Газогенераторным автомобилям, имевшим на борту источник открытого пламени, запрещался въезд на склады горюче-смазочных материалов и боеприпасов. Серьезную опасность газогенератор представлял и в случае аварии.
Чтобы сделать из обычного грузовика газогенераторный, заводы в основном изменяли два параметра – степень сжатия двигателя и передаточное число главной пары. При переводе двигателя на генераторный газ его мощность по сравнению с бензиновым снижалась на 35 – 40%. С этим боролись путем весьма существенного повышения степени сжатия. У мотора ГАЗ-ММ ее увеличили с 4,6 до 6,5, а у мотора ЗИС-5 – с 4,6 до 7. Иначе говоря, степень сжатия у «газгенов» была даже выше, чем у грузовых бензиновых моторов последнего поколения.
Несмотря на все хитрости, мощность оставалась слишком скромной для грузовика. У ГАЗ-42 она составляла 30 л.с. против 50 у ГАЗ-ММ, ЗИС-13 развивал 48, а ЗИС-21 – 45 л.с. против законных 73 у ЗИС-5. Максимальная скорость таких машин составляла 40 – 50 км/ч, а запаса дров без «подзаправки» хватало всего на 60 – 70 км пути. Потерю мощности пытались смягчить увеличением передаточного числа главной передачи. Например, у газовской машины его подняли с 6,6 до 7,5.
Из-за низкой мощности двигателя и плохих тяговых показателей газогенератор не подошел таким машинам, как тяжелый грузовик ЯГ-4 или полугусеничный ГАЗ-60. Кроме того, массивная газогенераторная установка весила 400 – 500 кг, и грузоподъемность автомобиля сокращалась примерно на полтонны. Особенно ощутимо это было для ГАЗ-ММ.
Но все-таки сделать газогенераторную установку более-менее компактной кое-кому удалось. На Западе существовали газогенераторные варианты легковых ФИАТов, «ситроенов» и даже ДКВ. Советские инженеры сумели установить небольшие газогенераторы на легковые ГАЗ-А и «эмку». Но особой потребности в массовом выпуске легковых газогенераторов в СССР не было.
Несмотря на все свои недостатки, газогенераторная техника сыграла заметную роль в истории нашей страны. В годы войны «газгены» использовались на тыловых перевозках и тем самым экономили бензин. Пришлись ко двору они и во времена послевоенной разрухи. Но, вывезя на своих железных плечах страну из периода бедствий, такие машины тихо и незаметно сошли со сцены.
Последнюю газогенераторную модель «Урал-352» выпускали в Миассе до 1956 года. Газогенераторные модификации ЗИС-150, ЗИС-151, УралЗИС-355 М подобно паровым грузовикам НАМИ, предназначавшимся для лесоповала, остались опытными образцами. Добыча нефти возрастала, бензин стоил копейки, и «газгенам» перестали прощать их «минусы». Более перспективным видом газового транспорта стали считать газобаллонные автомобили.
Сегодня некоторые инженеры испытывают ностальгию по забытым техническим идеям. Совсем недавно, лет семь назад, были построены стационарные теплоэлектроагрегат на генераторном газе и транспортная газогенераторная установка. Последнюю установили и испытывали на шасси ЗИЛ-130. Его даже сопроводили экономическим расчетом, показывающим, насколько генераторный газ дешевле бензина А-76. Можно, конечно, предположить, что современные материалы и технологии позволят излечить некоторые старые недостатки и вернуть к жизни газогенераторную технику. Но, честно говоря, в такую перспективу что-то не верится.
С. Ионес
Грузовик Пресс
ГРУЗОВИКИ НА ДРОВАХ
ЗИС-5. На фронт.
В послевоенные годы в Советском Союзе острой проблемой стала нехватка жидкого топлива. И тогда было принято решение развивать альтернативное направление — газогенераторное. Газ решено было получать из древесины.
ПОСЛЕ ВОЙНЫ
Еще 30 ноября 1941 года Государственный Комитет Обороны распорядился на базе авиабомбового завода № 316 создать новый завод — моторный. Так появилось Миасское предприятие, которое начало производство автомобильных силовых агрегатов, а также трансмиссий для танков.
Скорость, с которой трудились рабочие, впечатляет — уже 16 марта 1942 года было создано поршневое кольцо для мотора ЗиС-5. Спустя месяц появилась коробка передач. Еще через две недели родился и сам зисовский двигатель. Всего же за 1942 год завод выпустил более 9 тысяч силовых агрегатов и свыше 15 тысяч коробок.
Но не только этим был занят завод. С февраля 42-го там начал свою кропотливую работу конструкторско-экспериментальный отдел, который возглавил инженер А.С. Айзенберг.
Поначалу КЭО отвечал исключительно за документацию, но ситуация резко изменилась после окончания войны. Страна почувствовала бензиновый голод. Появился серьезный дефицит жидкого топлива, который нужно было как-то ликвидировать. Поэтом на многих советских автомобильных предприятиях взялись за развитие газогенераторного направления.
Основная нагрузка легла на Уральский автозавод, который по команде Наркомата стал ведущим заводом по выпуску газогенераторных автомобилей на базе ЗиС-5. Это решение было принято в ноябре 1946 года.
ПЕРВЫЙ ЗИС
Первопроходцем стал ЗиС-21А с деревянной кабиной и выгнутыми крыльями. Этот грузовик работал как раз на дровах, поскольку необходимый для движения газ получали из поленьев. Чтобы не возникло перебоев с топливом, машины отправлялись в районы, где была хорошо развита лесозаготовительная система.
Древесина стала «живительной силой» для всех газогенераторных машин. Причем, в качестве топлива применялись только отходы лесной промышленности. К ним было лишь одно требование — отсутствие гнили. На получение газа шли любые виды древесины. Но лучше всего, как показала практика, грузовики «переваривали» березу, бук, дуб и ясень.
Поленья, которые отправлялись в котел газогенератора, в основном были прямоугольными, а ширина стороны не превышала 6 сантиметров.
Не пропадали и сельскохозяйственные отходы. Например, кора, лузга, шишки, опилки и даже солома — все шло в дело. Только перед использованием их спрессовывали в специальные брикеты, и только потом кидали в котел.
Еще во время испытаний на заводе были построены специальные сушилки — шахтно-вертикальные печи. Благодаря им автомобили получали около 20 кубометров нужного топлива в сутки.
И все бы хорошо, если бы не одно «но». Древесина сильно била по техническим характеристикам грузовиков. Во-первых, машина стала обладать грузоподъемностью, не превышающей 2,5 тонны, ведь она везла на себе целую поленницу. Во-вторых, мощность мотора стала равняться 45 «лошадкам». Соответственно, скорость автомобиля существенно упала — до 48 км/ч.
Газогенераторный автомобиль "ЗиС-21А"
МОДЕРНИЗАЦИИ
Конструкторы и инженеры настойчиво работали над улучшением газогенераторных грузовиков. Сначала была улучшена базовая «тележка» ЗиС-5. Затем инновации затронули и сам автомобиль.
А в 1949 году Центральный научно-исследовательский институт механизации и энергетики лесной промышленности СССР (ЦНИИМЭ) начинает разработку, а затем и испытания новых древесно-угольных установок, которые получили название ЦНИИМЭ-16. Вскоре эта газогенераторная «система» была установлена на ЗиСе-21А. И автомобиль успешно прошел с ней все необходимые испытания. Для полноты картины, грузовик даже заставили сделать импровизированный марш-бросок от Москвы до Минска и обратно. ЗиС справился, а средняя скорость его передвижения составила около 40 км/ч.
Этот успех позволил конструкторам двигаться дальше. Вскоре на базе ЦНИИМЭ-16 был создан новый газогенераторный грузовик — УралЗИС-НАМИ Г-78А. А осенью 1951 года ЗиС-21А на «боевом посту» сменил УралЗиС-352.
УралЗИС-352
Новаторская установка Г-78А отличалась тем, что могла спокойно «переваривать» даже сырую древесину. К тому же, она была более надежной, удобной в обслуживании и ремонте. А еще новая газогенераторная установка снизила снаряженную массу грузовика почти на 100 килограммов.
Что касается УралЗИС-352, он отличался от ЗИСа-21А тем, что в нем предварительная очистка газа проводилась при помощи циклона. А у предшественника газ от частиц очищали посредством пропускания через специальный охладитель. К тому же 352-й мог похвастать и «продвинутым» предпусковым прогревом двигателя, который работал на том же генераторном газе.
Грузовик УралЗИС-352 весил около 3,7 тонны, а его грузоподъемность ограничивалась в 2,5 тонны. Мотор выдавал около 48 «лошадок», а максимальная скорость составляла 53 км/ч. Правда, чтобы достичь ее, требовалось чрезмерно много древесного топлива. Обычно автомобиль передвигался со скоростью, не превышающей 45−47 км/ч.
Что касается расхода «горючки», на него влияло множество факторов. Тут и качество дороги, и погода, и состояние древесины. В среднем, на 100 километров пробега требовалось 150 килограммов поленьев или брикетов.
ПОСЛЕДНИЕ ИЗ МОГИКАН
УралЗиС-352 и его специальная лесовозная модификация УралЗиС-352Л стали последними серийными советскими автомобилями, работающими на дровах. Хотя летом 1955 года руководство МАПа утвердило новое поколение газогенераторных грузовиков — УралЗиС-356. Но все так и осталось на бумаге, в серию автомобиль так и не пошел.
А с 1 января 1956 года Уральский машиностроительный завод остановил выпуск газогенераторных грузовиков, и свернул все разработки по ним. Дело в том, что это направление, в конце концов, было признано тупиковым. И все силы были переброшены на модернизацию бензиновых и дизельных автомобилей.