Газгены - твердотопливные автомобили

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 дровах, 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 положишь, 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 1830-1840-х годов. 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 1920-е 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 1930-х годов газогенераторным транспортом занималось много учреждений. Существовало специальное КБ «Газогенераторстрой», работали над ними в НАТИ, ВАММе (Всесоюзной академии моторизации и механизации Красной Армии), целом ряде институтов лесотехнического профиля.

Один из ранних газогенераторов У-6 встроен прямо в кузов «полуторки».

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 1930-х. Их производство освоил Харьковский завод «Свет шахтера».

Первыми серийными моделями установок стали «Пионер-98» для ЗИС-5, созданные 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.

«Полуторка» ГАЗ-АА с газогенератором 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 «УралЗИСе» до 1952 года.

ЗИС-5 с газогенератором НАТИ-Г23.

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 ей «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.

ЗИС-31 работал на древесном угле.

Как же была устроена газогенераторная установка у советского грузовика 1930-1940-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 формы. 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.

Схема установки ЗИС-21: 1 – газогенератор, 2 – охладитель, 3 – очиститель, 4 – вентилятор, 5 – смеситель-карбюратор.

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.

Так размещалось газогенераторное оборудование на ГАЗ-42.

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...

Смеситель-карбюратор Г-71.

Слово «шофер» 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.

Хорошо ехать в газогенераторном автобусе: кондуктор не только продает билеты, но и кидает дрова в топку, а пассажиры в пути греются у раскаленной печки.

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.

Серийный ГАЗ-42 выпускался всю войну.

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.

Пришлось немало потрудиться, чтобы упаковать газогенератор в багажник легкового «Газика».

«Бочонок» на хвосте «Эмки» – не что иное, как опытный легковой газогенератор.

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 и ЗИС-151, 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.

Последний советский «газген» - опытный «УралЗИС-354» 1957 года.

Спустя десятилетия некоторые инженеры испытывают ностальгию по забытым техническим идеям. А если складывается благоприятная обстановка, вновь обращаются к ним. Так в 1992 году в период введения свободных цен на бензин, были построены стационарный теплоэлектроагрегат на генераторном газе и транспортная газогенераторная установка. Последнюю установили и испытывали на шасси ЗИЛ-130. Данные устройства сопроводили экономическим расчетом, показывающим, насколько генераторный газ дешевле бензина А-76. Можно, конечно, допустить, что современные материалы и технологии позволят излечить некоторые старые недостатки и вернуть к жизни газогенераторную технику, например, чтобы сэкономить мировые запасы нефти. Но, честно говоря, в такую перспективу что-то не верится.