Р. Дизель, г. Тринклер - их роль в развитии двигателестроения.

Наливайко В.С., к.т.н., проф. НУК

Прошедший 2008 г. для нас дизелистов был знаменателен двумя важными событиями: 150-летие со дня рождения немецкого инженера-теплотехника Рудольфа Кристиана Карла Дизеля (1858-1913) и 100-летие с даты оформления Русской Привилегии на бескомпрессорный двигатель конструкции Густава Васильевича Тринклера (1876-1957) - ведущего российского специалиста по тепловым двигателям внутреннего сгорания, доктора технических наук, профессора, долгое время возглавлявшего кафедры ДВС Горьковского политехнического института и Горьковского института инженеров водного транспорта.
Эти две личности надо ставить рядом и рассматривать каждого из них совместно, потому что, если бы один из них не развил идеи другого, то неизвестно по какому пути и какими темпами пошло бы развитие мирового двигателестроения.
Первый патент выдан Рудольфу Дизелю от 23 февраля 1892 г. Первый одноцилиндровый двигатель был изготовлен в июле 1893 г. и был назван Дизель-мотор. Для обеспечения адиабатного сжатия двигатель не охлаждался. Расчетное давление сжатия 90 атм. и температура конца сжатия 800 °С. Испытания первого образца, можно считать, завершилось удачно для его создателей, так как никто не был убит или даже ранен, когда первый опытный двигатель после нескольких вспышек разлетелся на части. Но неудачное испытание, тем не менее, подтвердило возможность воспламенения от соприкосновения топлива со сжатым воздухом. Второй двигатель был построен в 1894 г., который уже проработал одну минуту, совершив при этом 88 оборотов. В это время в дневнике Дизеля появилась запись "Первый двигатель не работает, второй работает не важно, третий, я думаю, будет хорош". Третий опытный двигатель, построенный в 1895 г., действительно оказался более удачным. При его создании Дизелю пришлось отказаться от своих первоначальных теоретических замыслов, например, оказалось совершенно невозможной работа двигателя без водяного охлаждения и сгорания по изотерме. Двигатель проработал на холостом ходу 30 минут.
В конце 1896 г. был построен четвертый вариант опытного двигателя, оказавшийся полностью работоспособный. Во время официальных испытаний, проведенных в феврале 1897 г., двигатель проработал без остановки 17 суток, при этом на режиме полной мощности его КПД составил 26 %.
В это время Густав Тринклер, будучи студентом Санкт-Петербургского технологического института, начинает разрабатывать проект нового теплового двигателя, работающего на жидком углеродном топливе с воспламенением от сжатия. Летом 1898 г. при переходе на V курс института Тринклер завершил работу над проектом и был принят на Путиловский завод, где очень быстро начал строить первый в мире «бескомпрессорный нефтяной двигатель высокого давления», который он назвал "Тринклер-мотором". В течение 1898 г. двигатель был построен, и в 1900 г. начались его испытания. Результаты испытания "Тринкл ер-мотора", спроектированного, построенного и испытанного молодым русским инженером вызвали восхищение специалистов достигнутым блестящим результатом (КПД равен 29%) и одновременно волну опасений русских и зарубежных производителей тепловых двигателей.
Запущенный в серийное производство "Тринклер-мотор" мог бы составить серьезную конкуренцию "Дизель-моторам", а в их разработку к 1902 г. фирмами "Братьев Зульцер" и "МАН" были сделаны очень большие финансовые вложения. Появление русского конкурента на рынке двигателей неизбежно уменьшили бы прибыли немецких фирм.
При сопоставлении двигателей постройки "Дизель-мотора" и "Тринклер-мотора", русская конструкция, появившаяся на полтора года позднее немецкой и испытанная на год позднее, были гораздо более совершенной и перспективной. "Тринклер-моторы» не имели воздушного компрессора, а подвод тепла в них был более постепенным и растянутым по времени по сравнению с двигателем Дизеля. Русская конструкция была проще, надежнее и перспективнее немецкой. Тем не менее, широкая рекламная компания развернутая немецкими промышленниками в западной технической печати по продаже патентов "Дизель-моторов" для производства в различных странах, в том числе и в России, делала свое дело.
Весной 1902 г. новый директор Путиловского завода С.И.Смирнов категорически потребовал прекращения работ по новому двигателю. Сделано это было под нажимом нефтепромышленника Эммануила Нобеля, который ранее (1897 г.) купил патент на двигатель Рудольфа Дизеля и после целого комплекса работ по усовершенствованию конструкции наладил их серийное производство на принадлежавшем ему механическом заводе "Людвиг Нобель" (потом завод "Русский дизель") в Санкт-Петербурге.
Здесь без преувеличения следует заметить, что если бы за постройку двигателей Дизеля не взялся завод "Л. Нобеля", то весьма вероятно, что внедрение в промышленность этого двигателя задержалось бы на много лет.
Нобель видел в двигателе Тринклера сильного конкурента двигателю, созданного на его заводе, и начал вытеснять молодого инженера с Путиловского завода. С угрожающим письмом Нобель обратился к Тринклеру, с требованием прекратить занятия новым нефтяным двигателем, поскольку лишь он является единым владельцем патентов Дизеля, за которые, кстати, он заплатил в 1897 г. полмиллиона рублей золотом. Вследствие этого Путиловский завод не продлевает весной 1902 г. контракт на дальнейшее освоение "Тринклер-мотора" с изобретателем, а Г.В. Тринклер уезжает строить свои двигатели на завод "Братьев Кертинг" в Ганновере (Германия), где и работает до середины 1907 г. главным конструктором. Бесспорные преимущества "Тринклер-мотора", опробованного и освоенного за рубежом, привлекли, наконец, внимание отечественных промышленников. С июня 1907 г. Г.В. Тринклер работает начальником отдела тепловых двигателей на Сормовском машиностроительном заводе, куда он был приглашен в качестве одного из ведущих специалистов по тепловым двигателям мирового энергомашиностроения.
Следует отметить основные отличия бескомпрессорного двигателя Густава Тринклера от "рационального двигателя" Рудольфа Дизеля.
1.В двигателе Дизеля рабочий процесс должен был осуществляться по циклу Карно без теплоотвода в стенки цилиндра. При этом топливо впрыскивалось в конце процесса сжатия, а процесс сгорания предполагался по изотерме на такте расширения, хотя был реализован по изобаре.
В двигателе Тринклера впрыск и начало сгорания топлива осуществляется в конце процесса сжатия и проходит по изохоре. Далее сгорание продолжается по изобаре, т.е. имеется смешанный подвод тепла.
2.В двигателе Дизеля, топливо подводилось в цилиндр вместе со сжатым воздухом от специального компрессора, приводимого от двигателя. В двигателе   Тринклера   топливо   подавалось      в   цилиндр   специальным устройством, не требовавшего специального компрессора. Следовательно, механический КПД оказывался выше на величину затрат энергии, требуемой на привод компрессора.
В 1910 г. Тринклер на съезде деятелей, занимающихся постройкой и применением двигателей внутреннего сгорания сделал доклад "Проблема Дизеля и различные способы её разрешения". На этом съезде присутствовал Дизель и также сделал доклад. Тринклер в присутствии Дизеля заметил: "Если понимать те тезисы, которые были выставлены Дизелем и которые охранены русским патентом (выданным в 1897 г.), то, конечно, существующий двигатель, который мы называем дизелем, не осуществлял этих тезисов; под проблемой Дизеля нужно, по моему мнению, подразумевать задачу распыления, в частности, жидкого топлива, в сильно сжатом воздухе внутри цилиндра, с целью получения самовозгорания и постепенного, без повышения давления,сжигания топлива. Вот в чем заключается принцип двигателя Дизеля. Мы создали двигатель Дизеля тем, что чистый воздух сжали до весьма высокого давления, раздельного от нефти, причем избежали преждевременных вспышек и распыление в сжатом воздухе чистую нефтяную пыль; таким образом, Дизелю нужно приписать не честь создания брошюры и прославлять его нужно не за создание новой идеи, не за создание теории и тезисов, а за ту энергию, с которой он провел свои опыты до конца и этим подарил нам необычайно ценный двигатель".
Слова Тринклера: «Мы создали двигатель Дизеля…" подчеркивают его мнение и съезда двигателистов о том, что честь создания двигателей с самовоспламенением, работающего на нефти принадлежит, несомненно, России.
Но вместе с тем видно, что Тринклер признавал авторитет Р. Дизеля в двигателестроении и его большие заслуги перед человечеством.
Вопрос о приоритете русской конструкции двигателя с воспламенением от сжатия решили почти через полвека после выхода на рынок двигателей Дизеля. В 1947 г. состоялось расширенное заседание Парижской академии наук, где постановили:
1. Закрепить приоритет за Россией в создании бескомпрессорного двигателя с воспламенением от сжатия (цикл Тринклера).
2. Сохранить для всех двигателей, работающих с воспламенением от сжатия название "Дизель-мотор", чтобы отметить научный и технический вклад Рудольфа Дизеля в энергетическое машиностроение.
Огромной и неоценимой заслугой Рудольфа Дизеля в истории развития техники стало то, что в результате проделанной им работы был создан надежный и высокоэкономичный двигатель нового типа, совершивший революционный скачок не только в двигателестроении но и в развитии всех видов транспорта.