Этапы развития легковых автомобилей

                                                          Введение  

      Автомобиль – основное энергетическое средство для перевозки различных грузов и людей . Автомобили созданы в результате кропотливых и целеустремленных поисков нескольких поколений талантливых людей. Русские изобретатели и инженеры еще в XVIII в. положили начало созданию безрельсового транспорта и вездеходов-тягачей взамен живой тяговой силы в сельском хозяйстве.  
Данная работа посвящена истории развития автотехники в России. В работе описывается дореволюционный, советский и постсоветские этапы развития автомобилей. 

      В настоящее  время автомобилестроению принадлежит  самая ведущая роль в развитии  и машиностроения вообще, и транспортного  машиностроения в частности. Автомобильная  промышленность мира – это  емкий и весьма значительный  сектор мировой экономики и  международного бизнеса, ведь это  не только собственно автомобили, но и разнообразные товары  по обслуживанию автомобиля, а  также, в значительной мере, рынок  производства и продажи автозапчастей. Рынок автомобилей имеет ряд  смежных рынков и отраслей: от  наиболее тесно прилегающих (рынка  деталей и блоков автомобилей  и нефтедобывающей промышленности) до менее очевидных (строительство  дорог, производство аксессуаров  для автомобилей и т.п.). Автомобиль  обеспечивает высокую мобильность  человека, эффективность труда, определяет  современный образ жизни общества. Он является показателем уровня  обеспеченности материальными средствами  как отдельного человека (его  владельца), так и общества или  государства в целом (в данном  случае речь идет об автообеспеченности  населения страны).

Важной особенностью автомобилей являются их адаптационные возможности в том, что касается, в частности, интеграции в едином процессе перевозки с другими видами транспорта: водным (паромы, суда для горизонтальной погрузки и разгрузки грузов и т.д.), железнодорожным (платформы, трейлеры), авиационным (большегрузные самолеты). При этом используется перевозка не только колесной техники, но и контейнеров, также других видов «юнитизированных» грузовых мест. В результате клад автомобильного транспорта в формирование единой мировой транспортной системы весьма велик.

По сочетанию конструкционно-технологической сложности каждого изделия с массовыми масштабами производства автомобилестроение не имеет аналогов среди других отраслей современного машиностроения. С этой особенностью связана высокая степень концентрации капиталов в автомобильном производстве, а также быстрое сокращение числа фирм – самостоятельных продуцентов.

1. Дореволюционная российская автотехника

    Еще в 1752 г. крепостной крестьянин изобретатель-самоучка Леонтий Шамшуренков смастерил «самобеглую коляску».  
В 1791 г. русский механик и изобретатель Иван Кулибин построил трехколесную «коляску-самокатку» с двумя ведущими колесами. В ней изобретатель применил ряд механизмов, которые используются в современных тракторах и автомобилях: коробку передач, рулевое управление, тормоза. Механического двигателя в то время еще не было, поэтому «самокатку» и «самобеглую коляску» приводили в движение мускульной силой человека.  
В 1830 г. петербургский мастер К. Янкевич разработал проект парового автомобиля. Механик Федор Блинов в 1888 г. построил первый в мире гусеничный трактор. В качестве двигателя на раме длиной 5 м стоял котел с двумя паровыми машинами. От каждой машины через шестеренные передачи передавалось вращение к ведущим колесам, находившимся в зацеплении с гусеницами.  
Для тракторов и автомобилей требовался относительно легкий и небольшой по габаритам двигатель.  
В 1879 г. русским инженером О.С. Костовичем был построен двигатель внутреннего сгорания мощностью 59 кВт (80 л.с), массой 240 кг, работавший на бензине.  
В 1889 г. Б.А. Яковлев организовал производство автомобильных керосиновых двигателей.  
Пионером отечественного промышленного автомобилестроения можно считать московскую велосипедную фабрику «Дукс» Ю.А. Меллера, где была предпринята попытка наладить выпуск русских автомобилей и даже было изготовлено несколько машин.  
Идея создания национального автомобиля занимала умы передовых представителей русской технической интеллигенции, многие из которых получили образование, жили и работали за границей. Одним их них был выдающийся русский автоконструктор Борис Григорьевич Луцкой, который в начале 90-х годов прошлого столетия спроектировал несколько двигателей внутреннего сгорания, предназначавшихся для самодвижущихся экипажей. По отзывам современников (1899 г.), двигатели Луцкого могли быть «поставлены в один ряд с лучшими бензиномоторами».  
С 1897 г. Луцкой стал сотрудничать с инженером А. Альтманом, владевшим заводом по производству стационарных двигателей под Берлином. Позднее это предприятие было поглощено фирмой Даймлера. В качестве ведущего конструктора германской фирмы «Даймлер» Б.Г. Луцкой создал множество моделей легковых и грузовых машин, которые отличались самыми передовыми инженерными и дизайнерскими решениями.  
В начале XX века одно из наиболее передовых для своего времени петербургских предприятий «Машиностроительный, чугунолитейный и котельный завод П.А. Лесснера» заключил с фирмой Даймлера договор о постройке лицензионных бензиновых двигателей и автомобилей. Луцкой был назначен консультантом АО «П.А. Лесснер», где при его участии создавались и выпускались вполне совершенные, отвечающие мировому уровню, автомобили.  
Автомобильное производство на «Лесснере» просуществовало с 1905 по 1910 г. В течение этого периода было изготовлено несколько десятков машин — легковых, грузовых, пожарных, а также автобусов. Так что это производство можно считать первым серийным выпуском отечественной автомобильной продукции. В 1908 г., после закрытия Первой Международной автомобильной выставки в Петербурге, на которой АО «Лесснер» получило Большую золотую медаль «За установление автомобильного производства в России», журнал «Автомобиль» писал: «...К чести этого завода следует приписать то обстоятельство, что он в действительности строит свои машины, а не собирает их из заграничных частей».  
Своими передовыми конструкторскими решениями среди пионеров автомобилестроения в России выделялся также автомобильный завод И.П. Пузырева. Собственно говоря, это был даже не завод, а мастерская, где в 1912 г. работало 98 человек. Тем не менее, с 1911 по 1914 гг. на нем было выпущено 38 машин.  
Иван Петрович Пузырев сам спроектировал и изготовил трансмиссию, двигатель, подвеску, кузов своих автомобилей, стремясь создать особо выносливую конструкцию для российских дорог. На автомобиле Пузырева был поставлен двигатель внутреннего сгорания в четыре цилиндра при мощности в 40 л.с. При этом он впервые разместил рычаги управления коробки передач внутри кузова, тогда как ранее их было принято располагать снаружи. В коробке сцепления впервые была применена система постоянного зацепления шестерен.  
Видное место в дореволюционной автомобильной истории нашего государства принадлежит Русско-Балтийскому заводу в Риге – благодаря наибольшему числу выпущенных машин (около 800). Первые попытки выпуска автомобилей на нем относятся к 1907 г., причем сначала использовались импортные детали, а с 1910 г. – уже только собственные. Основная сложность заключалась в отсутствии стали нужных сортов, необходимой для изготовления автомобильных деталей. В результате завод создал собственное производство стали и освоил выпуск даже таких деталей, как штампованные рамы, колеса, алюминиевое литье, радиаторы. По мнению специалистов, автомобили Руссо-Балта отличались изящным видом и законченностью отделки, чем явно превосходили неуклюжие модели заграничного происхождения.  
В целом же до 1917 г. в России в различное время автомобили выпускались следующими заводами и фабриками: «П.А. Фрезе и К», «Э.Л. Лидтке», «Д. Скавронский», АО «Г.А. Лесснер», «Ив. Брейтигам», Товариществом «Политехник», «П.Д. Яковлев», «К. Крюммель», «И.П. Пузырев» (Санкт-Петербург); АО «Луке», «Н.Э. Бромлей», «Братья Крыловы и К», «А.И. Евсеев», «П.П. Ильин», «Автомобильное Московское общество (АМО)» братьев Рябушинских (Москва); «А. Лейтнер», АО «Русско-Балтийский вагонный завод (РБВЗ)» (г. Рига); машиностроительной мастерской М.М. Хрущева (г. Орел); АО «В.А. Лебедев» (г. Ярославль); «Аксай» (г. Ростов-на-Дону); «Русский Рено» (г. Рыбинск); «Бекас» (Мытищи) и др. Одновременно существовало большое число предприятий по производству шин, аккумуляторов, электрооборудования, автомобильных принадлежностей, одежды для водителей.  
Однако несмотря на многочисленные отличительные качества, русские автомобили не получили должного распространения. Основной вопрос заключался главным образом в том, нужна ли вообще России массовая автомобилизация. На рубеже веков лишь незначительное число людей в России хорошо понимали, что этой оглушительно стреляющей и трясущейся машине – автомобилю – принадлежит будущее. 

2 Тенденции создания современных легковых автомобилей

Если сегодня посмотреть на то, как развивалась автомобильная промышленность в середине и даже конце прошлого века, можно заметить значительные различия с нынешней политикой автопроизводителей. Большая конкуренция, высокие требования покупателей, ужесточающиеся экологические стандарты и стремление уменьшить затраты на разработку новых моделей создают определенные условия для существования и развития мировых брендов. Попытаемся разобраться, какие основные тенденции присущи современному производителю легковых автомобилей, что нас ждет в ближайшем будущем и от каких факторов зависит направление развития автокомпаний.

Конструкции автомобилей непрерывно совершенствуются. Тенденции развития конструкций автомобилей обусловлены как экономическими так, так и социальными причинами. Экономические причины определяют тенденцию повышения топливной экономичности как легковых, таки и грузовых автомобилей, что в настоящее время стало одним из ведущих направлений современного автостроения. Социальными причинами обусловлена тенденция повышения безопасности автомобилей. Автомобиль – объект повышенной опасности. Поэтому необходимо совершенствование активной и пассивной безопасности автомобиля. Автомобиль является источником загрязнения окружающей среды отработавшими газами(окись углерода, окислы азота). Это определяет непрерывное повышение требований экологической безопасности автомобиля. Следует также отметить тенденцию автоматизации управления автомобилем, которая обеспечивается современными средствами электронной, микропроцессорной техники и направлена на повышение топливной экономичности и динамики автомобиля (управление двигателем и трансмиссией), активной безопасности (управление тормозной системой), комфортабельности (управление подвеской и др.) Автомобильный транспорт явл-ся одним из основных потребителей нефтяного топлива, поэтому в результате энергет-го кризиса, вызвавшего резкое повышение стоимости нефти, возникла необходимость во всех странах принять экстренные меры по экономии нефтяного топлива. Первоначально было введено ограничение максимальной скорости движения, что позволило снизить расход топлива, привело к сокращению числа ДТП.Конструктивные мероприятия, направленные на снижение расхода топлива:

Двигатель. Расширение применения дизелей, позволяющих снизить расход топлива на 25…30%.Работа по совершенствованию рабочего процесса бензиновых двигателей проводится в след. направлениях: организация послойного распределения заряда в камере сгорания, позволяющего использовать обедненные смеси; впрыскивание топлива во всасывающий тракт; использование электронного управления дозированием подачи топлива и зажиганием; применение турбонаддува. (снижение расхода топлива до 20%).

В РФ перспективно широкое применение природных газов. Более дальней перспективой является использование в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания водорода, запасы которого практически неограниченны. При работе на водородном топливе может быть решена проблема токсичности отработавших газов, так как в результате сгорания водорода образуется вода. Однако получение водорода сопряжено с большими энергетическими затратами, затруднены хранение и транспортирование водорода.

Некоторое развитие получает электромобили, главным образом для городских условий эксплуатации. Они бесшумны и не загрязняют окружающую среду.

Препятствием к их широкому применению является малая энергоемкость аккумуляторных батарей, их громоздкость, что снижает грузоподъемность автомобиля и запас хода.

В недалеком будущем получат развитие двигатели новых типов. Создание адиабатного керамического двигателя, обеспечивающего высокий термический КПД благодаря высокой температуре рабочего процесса из-за малого излучения теплоты в окружающую среду. В таких двигателях система охлаждения отсутствует.

Газотурбинные двигатели (ГТД) в настоящее время не используют, так как их топливная экономичность ниже, чем у дизелей, однако в перспективе при применении керамических материалов может быть налажено производство автомобильных ГТД (при повышении температуры сгорания расход топлива уменьшается).

Шасси. При снижении массы легкового автомобиля на 50…70 кг может быть получена экономия топлива 2…3%. Для снижения массы автомобиля проводят работы в трех направлениях:

1 поиск рациональных  компоновочных решений (Компоновка  легковых авт-ей с передними  ведущими и управляемыми колесами.

2 поиск рациональных  форм деталей (применение листовых  рессор. При установке листов  Т-образного сечения, малолистовых  и однолистовых рессор их масса  может быть снижена.);

3 применение конструкционных  материалов, обладающих малой плотностью  при обеспечении достаточной  плотности. В наибольшей степени  масса зависит от плотности  материалов. Использование легированных  и низколегированных сталей, а  также алюминия позволяет значительно  снизить массу автомобилей. Существенно  уменьшается масса автомобиля  при использовании пластмасс. Помимо  снижения массы автомобиля, это  обеспечивает уменьшение трудоемкости  изготовления деталей, повышение  их коррозионной стойкости, уменьшение  теплопроводности и др. пластмассы  могут быть как декоративными, так и конструкционными материалами  для деталей, воспринимающих различные  нагрузки.

Особое внимание уделяется композиционным материалам, которые представляют собой пластмассы, армированные волокнами различного вида (стеклопластики, углепластики, боропластики).

Кузов. Топливная экономичность автомобиля в большой степени зависит от аэродинамического сопротивления кузова и автомобиля в целом. Затраты мощности на преодоление аэродинамического сопротивления пропорциональны фактору обтекаемости и третьей степени скорости автомобиля.

Масса кузова составляет значительную часть массы автомобиля, поэтому снижение массы кузова важно для улучшения топливной экономичности. Наибольший эффект дает применение пластмассовых кузовов и отдельных пластмассовых деталей. В среднем масса деталей, изготовленных из пластмасс, в 2 раза меньше массы деталей, изготовленных из стали.

3. Советское автомобилестроение 

     Интервенция и гражданская война, внесшие разруху в народное хозяйство молодой Советской республики, затронули, конечно, и маломощные автосборочные предприятия, оставшиеся в наследство от старой России. Автомобильный парк был совершенно изношен, хронически но хватало запасных частей. Механикам приходилось пускаться на невероятные ухищрения, чтобы заставить работать машины 300 различных марок, находившиеся в то время в эксплуатации.  
     В 1921 году вопрос об автомобильных заводах обсуждался на заседании Совета Труда и Обороны. Была поставлена задача не только выполнять ремонт и выпускать запасные части, но и начать выпуск собственных автомобилей. Для руководства заводами и определения путей развития автомобильной промышленности было создано по решению Комиссии по восстановлению крупной промышленности специальное объединение заводов автомобилестроения – ЦУГA3. В решении комиссии говорилось: «...признать принципиально необходимым постановку в России автомобилестроения в массовом масштабе».  В те же годы были заложены научные основы автомобильного дела. Важную роль в становлении его сыграл Научный автомоторный институт – НАМИ. Уже в августе 1918 года по инициативе В. И. Ленина был издан декрет об организации Научно-технического отдела при Всероссийском Совете Народного Хозяйства. На одном из первых заседаний НТО принял решение организовать научную автомобильную лабораторию для ведения исследований в области автотехники. Руководителем лаборатории назначили замечательного ученого-профессора Н.Р. Бриллинга, а заместителем стал будущий академик Е.А. Чудаков. В 1921 году НАМИ был преобразован в институт. Годом рождения советского автомобилестроения можно считать 1924 г., когда на Московском автомобильном заводе, созданном на базе автомобильных мастерских, был выпущен первый полуторатонный грузовой автомобиль. На параде 7 ноября 1924 г. по случаю годовщины Октябрьской революции по Красной площади прошли десять грузовиков АМО-Ф-15 – десять первых советских автомобилей.  
    В 1925 г. Ярославский автозавод, созданный на базе авторемонтного завода, начал серийно выпускать уже трехтонные грузовики.  
В годы первой пятилетки вступили в строй два автомобильных завода-гиганта в Москве и Горьком.  
На Горьковском автозаводе в 1932 г. было налажено производство грузовиков ГАЗ-АА и легковых автомобилей ГАЗА, а после их модернизации – автомобилей ГАЗ-ММ и ГАЗ-MI. В первую же пятилетку реконструировали Ярославский автозавод. В 1940 г. на Московском заводе малолитражных автомобилей был подготовлен к производству легковой автомобиль КИМ-10. За короткий срок советская автомобильная промышленность довела годовой выпуск автомобилей до 200 тыс.  В годы войны на Горьковском автозаводе был освоен выпуск легковых автомобилей повышенной проходимости ГАЗ-67Б. Вновь построенный автомобильный завод на Урале начал выпускать грузовые автомобили «Урал-ЗИС». В развитии отечественной автомобильной промышленности можно выделить четыре основных этапа.  
     Первый этап (1924-1941 гг.) характеризовался вначале мелкосерийным, а затем массовым серийным производством автомобилей. В это время заводы выпускали небольшое число моделей автомобилей, необходимых для народного хозяйства.  
    На втором этапе (1943-1960 гг.) создано много новых моделей автомобилей. В 1946 г. Горьковский автозавод перешел на производство грузовых автомобилей ГАЗ-51, а Московский автозавод в 1948 г. стал выпускать грузовик ЗИС-150. В это же время автомобильная промышленность осваивает производство новых более скоростных легковых автомобилей: М-20 «Победа», ЗИС-110, а на Московском заводе малолитражных автомобилей в 1947 г. начат массовый выпуск автомобилей «Москвич-400». В связи с вступлением в строй новых автомобильных и автобусных заводов (Минского, Павловского, Кременчугского, Кутаисского и Львовского) еще больше расширился типаж автомобилей большой грузоподъемности, повышенной проходимости, тягачей, автобусов, автомобилей-самосвалов и др.  
    В конце 50-х годов появились более производительные и экономичные грузовые автомобили ГАЗ-51 А, ЗИЛ-164А, «Урал-355М» и более совершенные легковые автомобили «Москвич-407», «Волга М-21», «Чайка» и ЗИЛ-111.  
Третий этап (1961-1975 гг.) характерен увеличением выпуска автомобилей.  
На этом этапе технически перевооружены многие действующие автомобильные заводы и построены новые. Одним из таких заводов является ВАЗ – Волжский автомобильный завод, который по праву можно назвать лидером отечественного машиностроения. (Ему будет посвящен третий раздел данной работы).  
С 1976 г. по настоящее время продолжается четвертый этап автомобилестроения. Он начат выпуском автомобилей КамАЗ-5320 на Камском автозаводе по производству большегрузных автомобилей. В автомобильной промышленности созданы и развиваются такие производственные объединения как ВАЗ, ГАЗ, ЗИЛ и др. В общем выпуске автомобилей увеличилась доля автомобилей с дизелями. В целях экономии топлива и сохранения окружающей среды некоторые заводы приступили к изготовлению опытной партии электромобилей.