Кто отправил кривошипный вал на пенсию? История электрического стартера

Кто отправил заводную ручку на пенсию? Краткий ответ: электрический стартер, разработанный Чарльзом Ф. Кеттерингом, и Cadillac Model Thirty, который предложил эту технологию в качестве стандартного оборудования в 1912 году. Этот дуэт превратил автомобиль из машины, которую мог завести только сильный и удачливый, в машину, которую каждый мог запустить ключом. Сегодня ни один водитель, повернувший ключ зажигания и отправившийся в путь, не несёт на себе бремени проблемы, которую они решили.

Чем была так опасна заводная ручка?

До появления электрического стартера завести автомобиль было физическим испытанием. Стальную рукоятку, вставляемую в отверстие заводной ручки на передней решётке, водителю приходилось вращать силой собственных мышц против сопротивления в момент сжатия. Дело было не только механически сложным, но и рискованным: если двигатель не схватывал, он давал обратный ход, и ручка внезапно начинала вращаться в обратную сторону. Для того, кто стоял в самой нижней точке рукоятки или совсем рядом, это означало сломанную руку, сломанное запястье, вывихнутое плечо.

Список травм был обширным: переломы костей, вывихи суставов, травмы коленей, повреждения спины. Такие происшествия были настолько распространены, что среди автомобилистов того времени воспринимались почти как норма. Более того, проблема касалась не только физически слабых; момент обратного удара двигателя не мог предсказать никто.

Смерть Байрона Картера: катализирующее событие

Этот конкретный случай опасности произошёл зимой 1908 года в Детройте. Байрон Картер, основатель Cartercar, помогая застрявшему водителю, попытался завести двигатель, забыв, что водитель не вернул опережение зажигания свечи. Ручка отскочила и сломала Картеру челюсть. Осложнения после травмы привели к пневмонии, и Картер умер.

Эта смерть играет ключевую роль в истории: Генри Леланд, глава Cadillac, был близким другом Картера. Потрясённый Леланд поручил своей команде разработать безопасный механизм самозапуска. Такое драматичное и личное определение инженерной задачи определило скорость её решения.

Чарльз Кеттеринг и Delco: большая идея маленького мотора

Чарльз Ф. Кеттеринг родился 29 августа 1876 года в городке Лудонвилл, штат Огайо. Его карьера началась в National Cash Register Company, где он участвовал в разработке первой кассовой машины с электроприводом и вместе с Эдвардом А. Дидсом основал Dayton Engineering Laboratories Company, то есть Delco. Этот опыт не был случайностью: понимание, пришедшее из инженерии кассовых аппаратов, легло бы в основу конструкции стартера.

Инсайт был таким: прокрутить двигатель - на самом деле кратковременная задача. Достаточно нескольких секунд высокого усилия; постоянная мощность не требуется. Поэтому небольшой и лёгкий мотор с коротким рабочим циклом может провернуть огромный автомобильный двигатель. Как сразу заметил бы инженер, хорошо знакомый с тактностью, этот простой выбор параметров и был решением всей задачи.

Леланд обратился к Кеттерингу с просьбой доработать конструкцию, разработанную инженерами Cadillac, но слишком крупную, чтобы практически поместиться на автомобиле. Команда уложилась в работу к февралю 1911 года. 27 февраля 1911 года Кеттеринг запустил двигатель Cadillac в Детройте нажатием кнопки. 15 июня 1911 года была подана заявка на американский патент #1150523; патент был утверждён в 1915 году. В июле 1911 года Cadillac решил использовать эту систему в модели 1912 года, а в ноябре Delco получила заказ на 12 000 единиц.

Cadillac Model Thirty 1912 года: автомобиль переломного момента

Cadillac Model Thirty 1912 года стал первым серийным автомобилем с электрическим стартером вместо пусковой рукоятки. Доверие Леланда было настолько полным, что система предлагалась как стандартное оборудование на всех автомобилях; не пункт в списке опций, а оснащение по умолчанию. Система под своим официальным названием «электрическая система стартера, зажигания и освещения Delco» лишила пусковую рукоятку статуса обычного способа запуска.

Этот успех не остался незамеченным: Model 30 во второй раз завоевала Trophée Dewar благодаря электрическому стартеру и электрическим фарам. Получить столь престижную награду дважды за один год - свидетельство того, насколько велик был сделанный скачок. Основные технические данные Model Thirty были таковы:

Как работала оригинальная конструкция Кеттеринга?

Технические детали в сегодняшнем взгляде интересны: стартовый мотор работал от 24 вольт тогда как системы заряда и освещения были рассчитаны на 6 вольт. Свинцово-кислотная аккумуляторная батарея содержала 12 ячеек в четырёх корпусах и управлялась сложным контроллером переключения напряжения. Вскоре система избавилась от излишней сложности и была упрощена до полностью 6-вольтовой.

Сам стартовый мотор был двухполюсным, постоянного тока и с зубчатым редуктором; шестерня-пинион, приводя в движение большой зубчатый венец на маховике, проворачивала двигатель. Водитель включал стартер педалью сцепления, а ампер-часовый индикатор отслеживал состояние тока. Иными словами, выражение «нажать кнопку» - упрощённое описание; система была построена с логикой управления, разумной даже для пользователя 1912 года.

Самой же остроумной стороной было то, что стартовый мотор одновременно работал и генератором постоянного тока, то есть динамо. Эта двойная роль, помимо зарядки батареи, открыла путь к электрическому освещению и аксессуарам. Родилась современная альтернатива трудоёмким ацетиленовым фарам той эпохи.

Цепочка инноваций: аккумулятор, динамо и электрические фары

Если бы электрический стартер остался лишь отдельным изобретением, его влияние было бы ограниченным. Главный вклад Кеттеринга состоял в том, что он спроектировал интегрированную автомобильную электрическую систему, которая запускала автомобиль, вырабатывала электроэнергию во время работы и обеспечивала ток для искрообразования и фар. Именно здесь был заложен фундамент электрической архитектуры, широко используемой в автомобилях сегодня.

Цепная реакция сработала быстро. Такие марки, как Hudson, Cole, Oldsmobile и Oakland, стремительно приняли стартер Delco. На рынок вышли и похожие системы, например стартер-генератор North East, использовавшийся в 1915 году братьями Додж. Давление конкуренции выросло настолько, что даже Генри Форд не смог ему противостоять: начиная с 1919 года электрический стартер стал предлагаться на Model T; в закрытых кузовах - стандартно, для других типов кузова - опция за 75 долларов. С учётом поправки на инфляцию эта сумма соответствует примерно 1368 долларам.

Что касается скорости этого распространения, исторические источники приводят несколько разные даты: есть утверждения, что к 1914 году электрический стартер предлагался практически на всех моделях; однако более надёжной и общепринятой датировкой считается та, согласно которой к 1920-м годам электрический стартер стал стандартом почти на каждом новом автомобиле, говорит она. Разница объясняется неравномерностью темпов внедрения между марками; в отношении сути события обе даты указывают на один и тот же вывод.

Социальное влияние: для кого автомобиль стал средством передвижения?

Наименее обсуждаемое, но наиболее долговременное влияние электрического стартера было социальным. Эта технология, устранившая зависимость от физической силы, существенно расширила круг людей, способных пользоваться «доступным автомобилем», и увеличила потенциальный рынок. Запуск автомобиля перестал быть вопросом силы рук и стал делом поворота ключа.

В этом контексте стоит особо оценить ситуацию через призму женщин-водителей. Самой привлекательной чертой электрических автомобилей того времени было отсутствие ручной заводной рукоятки; эта особенность находилась и в центре маркетинга, ориентированного на женщин. Стартер Кеттеринга свёл на нет это преимущество: теперь и автомобиль с двигателем внутреннего сгорания можно было запускать без кручения ручки. Сильнейший аргумент в пользу электрического автомобиля того периода был опровергнут одним-единственным компонентом.

Хотя в источниках эта тема упоминается одним предложением, логическая цепочка ясна: когда физическое препятствие устранено, база пользователей расширяется. Стартер сделал один из последних шагов к превращению автомобиля из инженерной игрушки в средство повседневного транспорта.

Как работает стартер сегодня?

Со времён Кеттеринга основной принцип работы стартера не изменился: двигатель потребляет высокий ток от батареи по толстым проводам. Этот ток настолько велик, что обычный ручной выключатель или кнопка не могут его разомкнуть; возникает риск серьёзной электрической дуги и повреждений. Именно поэтому в цепи есть соленоид: он надёжно коммутирует высокий ток с помощью низкотокового управляющего сигнала. Когда водитель поворачивает ключ зажигания, он на самом деле запускает эту управляющую цепь, а реальная силовая линия замыкается соленоидом.

Если посмотреть глазами современного инженера, элегантность системы Кеттеринга становится понятнее. Один компонент превратился в архитектуру, отвечающую потребностям запуска, зарядки и освещения. Сегодняшнее разделение генератора и стартера - это усовершенствованная версия той же логики. Шаг, сделанный в 1912 году, заложил электрический костяк автомобиля.

Наследие Кеттеринга

История Кеттеринга не закончилась изобретениями. В 1918 году Delco была куплена General Motors, и Кеттеринг продолжил свою карьеру в качестве директора долгосрочных исследований GM. Записи о количестве патентов расходятся: многие источники указывают, что за свою жизнь он получил не менее 140 патентов; другая датировка гласит, что к моменту его смерти число патентов США достигло 186. Разумно предположить, что это расхождение связано с разными методами подсчёта и тем, включались ли зарубежные патенты.

9 января 1933 года Кеттеринг появился на обложке журнала Time, а 25 ноября 1958 года скончался в Дейтоне, штат Огайо. Однако его истинное наследие измеряется не цифрами, а системой, которая бесшумно работает в повседневной жизни: каждый, кто сегодня поворачивает ключ зажигания, испытывает то же удобство, что и владелец Cadillac, нажимавший кнопку в 1912 году.

Электрический стартер - одна из наименее обсуждаемых вех в истории автомобиля. Пока заголовки доминируют темы мощности двигателя, числа цилиндров или аэродинамики, этот небольшой мотор, который на самом деле сделал автомобиль доступным для каждого, редко упоминается. А ведь история поучительна: иногда то, что доносит продукт до масс, - это не главный компонент, а небольшое, но критически важное решение, созданное вокруг него.

Источники

• Великий скачок Cadillac: электрический стартер 1912 года
• Cadillac 1912 года: самозапускающийся стартер
• 15 июня 1911 года - патент на электрический стартер
• Чарльз Ф. Кеттеринг, изобретатель электрического стартера, родился
• Cadillac Model 30 1912 года - коллекция наследия GM
• Cadillac Model Thirty
• Кеттеринг, Чарльз
• Изобретатель электрического стартера Кеттеринг не был чудаком
• Ранние автомобили действительно наматывали травмы заводной ручкой
• Изобретение автомобильного электрического стартера