Вопрос применения газовых смесей в качестве автомобильного топлива в нашей стране имеет давнюю историю. На новый уровень этот вопрос был поднят по мере развития автомобилизации в стране. В конце 1931 года проблема применения сжатых газов для автотранспорта обсуждалась на топливной конференции Научно-исследовательского сектора ВСНХ СССР. Эхом этой дискуссии стала статья инженера Г.Гуляева, опубликованная в №1/1932 журнала «За рулем», где автор, перечисляя потенциальные источники газомоторного топлива, подводит итог словами «Проблема эта еще глубже затрагивает нас, обладающих колоссальными запасами этого топлива, и мы не имеем никакого права откладывать ее разрешение»
Автор не был прожектером – в стране на то время уже имелось достаточное количество светильного и коксового газов с калорийностью 3600-5000 кал/куб.м. Светильный газ представляет собой смесь метана, окиси углерода и водорода, а также ряда других горючих газов, образующихся при термической переработке угля - коксовании, полукоксовании и других пирогенетических процессах. Светильный газ добывался при сжигании низкосортных углей и использовался для городских бытовых целей – в частности, для освещения улиц. Коксовый газ получался на металлургических заводах как побочный продукт при сжигании высокоэнергетических углей, в объеме 350-400 куб.м на каждую тонну выжженного кокса. Как минимум, в крупных городах и в районах расположения металлургических предприятий, а также в нефтедобывающих районах уже были предпосылки для появления транспорта на газовом топливе.
Впоследствии «За рулем» еще не раз возвращался к теме газового топлива, но с место дело сдвинулось лишь в 1936 году, когда Приказом Заместителя наркома тяжелой промышленности от 23 января, автомобильные заводы обязывались работать над улучшением конструкций выпускаемых машин, а НАТИ должен был сосредоточиться на конструкторской и экспериментальной работе по созданию двигателей, автомобилей и агрегатов, не имеющих непосредственного отношения ни к одному из заводов, а являющихся объектами будущего производства. Вследствие этого приказа был радикально пересмотрен план работ НАТИ, откуда были изъяты те направления, которые должны были теперь выполняться непосредственно заводами, и одновременно, согласно тематического плана 1936 года, НАТИ среди прочего должен был провести работу по теме «Применение на автотранспорте компримированных газов», в рамках которой должен был осуществить подбор материалов по применению компримированных газов, их выработке и изготовлению баллонов, а также приступить к созданию аппаратуры для использования сжатых газов и ее испытаниям. Для этого при Газогенераторном отделе НАТИ в 1936 году была организована лаборатория газобаллонных автомобилей под руководством Г.И. Самоля.
В конце 1936 года на базе обычного ГАЗ-АА по проекту инженера М.В. Куприянова в НАТИ был построен первый газобаллонный автомобиль. Сжатый газ хранился в семи стальных баллонах, емкостью 50 литров каждый, общим весом 350 кг, смонтированных поперек рамы грузовика на продольных деревянных брусьях под кузовом машины и прикрывавшихся специальными кожухами. В качестве топлива автомобиль использовал светильный газ, отбираемый при заправке из московской осветительной сети.
Для хранения газа на автомобиле были разработаны специальные облегченные баллоны. Дело в том, что обычные кислородные баллоны, являвшиеся стандартной продукцией заводов ГУМП, для установки на газобаллонный автомобиль не подходили, так как имели высокий относительный вес, составлявший почти 12 кг на кубометр перевозимого газа. Если бы автомобили оборудовались обычными баллонами, то для обеспечения 150-километрового радиуса действия их общий вес составил бы 720 кг для ГАЗ-АА и более тонны для ЗИС-5 с соответствующим уменьшением грузоподъемности.
Баллоны были разделены на две секции – переднюю и заднюю. Баллоны каждой секции включались параллельно в секционные коллекторы, снабжёнными запорными кранами. Можно было выключить одну из секций, наполнить же газом можно было или обе секции, либо только заднюю. Газ поступал из баллонов в общий коллектор, имеющий дополнительный кран. Далее из коллектора газ поступал к запорному вентилю, расположенному в кабине водителя и, пройдя через манометр высокого давления, поступал в редуктор, установленный над двигателем машины и призванный снизить высокое давление поступающего из баллонов газа до приемлемого уровня. Для возможности использования как газового топлива, так и бензина, в топливной системе автомобиля был оставлен карбюратор. Переключение двигателя с газа на бензин и обратно могло производиться даже на ходу автомобиля посредством специального золотника, управлявшегося из кабины.
Потеря мощности ГАЗ-АА при использовании светильного газа в качестве топлива составляла всего 12% - вместо 40 л.с. на бензине, на газе двигатель развивал 34,5 л.с. Однако, при установке головки блока со от газогенераторного автомобиля, обеспечивавшей повышение степени сжатия до 6,3 единиц, мощность двигателя увеличилась до 42 л.с.
Вскоре аналогичным образом на газовое топливо в экспериментальных целях был переведен и автобус ЗИС-8. Низкое размещение автобусного кузова серьезно затрудняло расположение газовых баллонов на раме, поэтому для автобуса были применены более легкие алюминиевые баллоны с оплеткой стальной проволокой весом 9,5 кг каждый, которые были размещены на крыше. Всего на крыше было установлено 16 баллонов с суммарным объемом запасаемого газа 48 куб.м. за счет такого объема автобус мог проехать 80-90 км на светильном газе или 170 км на метане. При этом потенциально количество баллонов могло быть увеличено до 25 штук – по расчетам инженеров НАТИ, запас прочности стоек и крыши кузова это позволяли.
Как и на газобаллонном ГАЗ-АА баллоны были разделены на две секции, а для возможности использования в качестве топлива бензина был сохранен карбюратор. Для компенсации падения мощности двигателя при его переводе на газовое топливо была установлена головка блока цилиндров, позволявшая довести степень сжатия до величины 7,1. Во избежание детонации двигателя при работе с такой головкой был использован доработанный карбюратор, не подававший в двигатель меньший объем топливной смеси.
Несколько позднее в газобаллонный был переделан и грузовик ЗИС-5 с тем отличием, что баллоны также были разделены на переднюю и заднюю секции, но соединены они были уже последовательно, и каждый баллон имел свой вентиль. В системе питания автомобиля применялись два последовательно соединённых газовых редуктора: высокого и низкого давления.
Испытания газобаллонных ГАЗ-АА и ЗИС-5, проводившиеся в течение года, позволили сделать вывод, что газобаллонные автомобили с серийными бензиновыми двигателями при работе на светильном газе вполне работоспособны и обладают удовлетворительными динамическими качествами и хорошими пусковыми свойствами. В программу испытаний входили дорожные испытания, доводка и регулировка газовой аппаратуры, исследовалась возможность увеличения мощности и улучшения экономичности двигателей.
Также было определено, что, кроме светильного газа, топливом мог служить метан, теплотворная способность которого составляет 8000 кал/куб.м, благодаря чему пробег автомобиля на метане составлял 270 км, а на светильном газе только 140 км.
В конце октября 1938 года в районе Мелитополя происходили испытания газобаллоного автомобиля ГАЗ-АА с использованием в качестве топлива природного газа. Автомобиль был оборудован шестью баллонами массой 50 кг каждый и аппаратурой питания, изготовленной Куйбышевским карбюраторно-арматурным заводом по чертежам НАТИ. Полностью завершить программу испытаний не удалось из-за дождей и бездорожья. Автомобиль работал совместно с шестью другими автомобилями, переоборудованными силами газонаполнительной станции. В дальнейшем этот опытный автомобиль остался в г.Сталино (ныне – г.Донецк) с тем, чтобы пройти испытания еще и на коксовом газе после пуска станции по его производству.
В январе-феврале 1939 года, совместно с трестом Донюжгаз, в Донбассе были проведены дорожные испытания четырех газобаллонных автомобилей, работающих на синтез-газе - два грузовика ЗИС-5 и два ГАЗ-АА. Автомобили также были оборудованы аппаратурой первой опытной серии Куйбышевского завода. Один из испытываемых автомобилей ГАЗ-АА оборудовался экспериментальным двухступенчатым редуктором НАТИ СГ-21, а один из ЗИС-5 – двухступенчатым редуктором Донюжгаза.
Испытания в Донбассе впервые проводились в условиях регулярного и бесперебойного снабжения автомобилей сжатым газом удовлетворительного качества. Это позволило в короткий срок, без перерыва, осуществить пробег автомобилей по 3 - 3,3 тысячи километров. Стабильное снабжение газом стало возможным с пуском в эксплуатацию трестом Донюжгаз первой очереди автомобильной газонаполнительной станции в Горловке. Синтез-газ получали из кокса, уменьшая в нем содержание водорода в процессе переработки. При этом газ проходил глубокое охлаждение. Стоимость 1 куб. м. синтез-газа составляла 15,5 копеек, что было даже ниже стоимости светильного газа.
В 1939 году в НАТИ было выполнено переоборудование для работы на светильном газе двух автобусов ЗИС-8, принадлежащих 2-му Московскому автобусному парку. Газовые баллоны были установлены под юбку кузова в задней части, но не имели специального ограждения, которое бы предохраняло их от взрыва при столкновении.
После проведенных испытаний ГАЗ-АА и ЗИС-5 с газовой аппаратурой конструкции М.В. Куприянова, по доработанному проекту в 1938 году на опытном заводе НАТИ была изготовлена первая партия газобаллонного оборудования из 50 комплектов, аппаратуру питания к ним поставил Куйбышевский карбюраторно-арматурный завод, а ГАЗ и ЗИС по чертежам НАТИ приступили к изготовлению газобаллонных автомобилей с использованием этого оборудования: ГАЗ начал выпуск модели ГАЗ-44, а ЗИС – модели ЗИС-30. |
