Началом государственной программы газификации транспорта можно считать вышедшее 19 января 1935 года совместное Постановление Совета народных комиссаров СССР и ЦК ВКП(б) №1674 «О переводе занятого на лесовывозке автомобильно-тракторного парка на древесное топливо». Через полгода после его выхода, один из пунктов повестки заседания Совета Труда и Обороны 27 июня снова был посвящен газогенераторным установкам. Докладчиком выступил Заместитель председателя Госплана Э.И. Квиринг, указавший в своем докладе на недостаточные темпы работ по конструированию газогенераторных установок, их испытанию и постановке в производство. После прений СТО утвердил предложенный Госпланом проект постановления «О внедрении газогенераторных установок», обязав Народный комиссариат тяжелой промышленности среди прочего сдать в третьем квартале не менее 125 грузовых автомашин, 50 тракторов «Сталинец», оборудованных газогенераторными установками, сверх количества предусмотренного решением от 19 сентября для Народного комиссариата лесной промышленности и лесозаготовок и развернуть производство этих установок с таким расчетом, чтобы в 1936 году значительно увеличить их выпуск
Позднее, Постановлением СНК СССР №481 от 11 марта 1936 года, все научно-исследовательские и экспериментальные работы по газогенераторам для тракторов и автомобилей сосредотачивались в НАТИ, что определило дальнейшее наращивание институтом усилий в этом направлении. А чуть раньше, приказом Директора московского автозавода имени Сталина от 16 февраля 1936 года И.А. Лихачева, на ЗИСе была образована специальная бригада под руководством А.И. Скерджиева для проектирования, изготовления и испытаний газогенераторного автомобиля. Тем же приказом задавались следующие параметры будущей машины:
1. Максимальная скорость на прямой передаче не менее 50 км/ч.
2. Динамика, сниженная по отношению к бензиновой машине не более чем на 15%.
3. Раздувка при помощи электровентилятора.
4. Возможность запуска и езды без бензина.
5. Расход топлива не больше, чем у лучших современных газогенераторных машин.
6. Возможность монтажа на конвейере.
Совершенствование газогенераторных автомобилей до этого времени в основном сводилось только к совершенствованию газогенераторных установок, поэтому созданной заводской группе предстояло заниматься комплексным решением поставленной задачи, включая и необходимые доработки по шасси, чтобы учесть влияние всех особенностей работы двигателей на газе на работу автомобиля в целом.
Прежде всего, пересмотру подверглась головка двигателя – для компенсации потери мощности при переходе с бензино-воздушной на газо-воздушную смесь после ряда экспериментов со специально изготовленными головками была выбрана конструкция головки с увеличенными проходными сечениями и увеличенной до семи единиц степени сжатия (определялось исходя из условий по необходимой мощности стартера и удовлетворительного зажигания при наполнении двигателя смесью; кроме того, дальнейшее увеличение степени сжатия приводила бы к чрезмерной нагруженности двигателя и сокращению срока его службы). Также изменениям подверглись впускной и выпускной коллекторы двигателя – во избежание подогрева газа перед его подачей в камеру сгорания (нагревание газа ведет к его расширению и, следовательно, в камеру сгорания попадает меньший его объем и смесь обедняется) коллекторы были выполнены раздельными друг от друга, а также увеличены основные сечения впускного коллектора.
Несмотря на то, что основным топливом у ЗИС-13 являлся газогенераторный газ, для гаражного маневрирования была предусмотрена и установка карбюратора горизонтального типа «Солекс-2» со специальной регулировкой, монтировавшегося на специальный фланец на впускном коллекторе. Бензиновый запуск использовался и в случае необходимости быстро завести машину (для розжига газогенератора требовалось от 3 до 10 минут, в зависимости от влажности дров). Для бензинового запуска под капотом автомобиля слева имелся небольшой топливный бак емкостью 7,5 литров. Тем не менее, мощность двигателя ЗИС-13, с учетом всех доработок, удалось довести лишь до 48 л.с.
Повышение степени сжатия, а также необходимость выполнения требования по запуску двигателя исключительно на газе (при помощи вентилятора) повлекло за собой переход на 12-вольтовую систему электрооборудования (ЗИС-5 комплектовались 6-вольтовой). Вместо батарейного зажигания монтировалось магнето СС-6, устанавливались два аккумулятора на 6 В емкостью 144 А*ч (3-СТА-IX), динамо ГА-27 мощностью 225 Вт и стартер МАФ.
Для сохранения динамических свойств газогенераторного автомобиля были изменены цилиндрические шестерни в главной передаче (конические шестерни двойной передачи оставлены без изменения) – вместо устанавливавшихся на ЗИС-5 шестерен с количеством зубьев 16 и 44 были применены шестерни с 14 и 46 зубьями, что позволило увеличить передаточное число в главной передаче ведущего моста со стандартного i=6,4 у ЗИС-5 до i=7,66. А учитывая одновременно и необходимость сохранения вместимости кузова, и размещения на автомобиле газогенераторной установки, для ЗИС-13 было выбрано длиннобазное шасси, применявшееся для автобусов и пожарных автомобилей. Примечательно, что несмотря на довольно тяжелую газогенераторную установку, грузоподъемность ЗИС-13 была установлена на том же уровне, что и у ЗИС-5 – три тонны.
В основу газогенераторной установки была положена конструкция газогенераторов компании Imbert Generatoren GmbH с опрокинутым процессом газификации. Такая схема работы газогенератора позволяла упростить конструкцию системы и получать газ в одной шахте из различных видов топлива, причем газифицировалась и значительная часть смолистых фракций, что устраняло необходимость сложной очистки газа. Отбор газа происходил в верхней части газогенератора, что позволяло подогревать заложенные в бункер верхние слои дров за счет отдачи газом тепла, а с другой стороны, охлаждать газ перед его подачей в двигатель.
Газогенераторная установка ЗИС-13 состояла из следующих основных элементов:
1. Дровяной газогенератор цельнометаллической конструкции, с фурменной подачей воздуха по периферии топливника и с камерой сгорания из жаропрочной хромоникелевой стали. Применяемое топливо – древесные чурки твердых пород размером 60х60х60 мм с относительной влажностью не выше 25%. Газогенератор размещался за кабиной по левой стороне автомобиля.
2. Батарея горизонтальных охладителей-очистителей, состоящая из четырех элементов диафрагменного типа, предназначенных для грубой очистки и охлаждения получаемого газа. Размещение батареи – позади кабины, перед кузовом.
3. Вертикальный очиститель (тонкий фильтр) с двумя слоями колец Рашига для тонкой очистки газа. Размещение – справа за кабиной.
4. Центробежный вентилятор для розжига, питаемый электромотором мощностью 200 Вт при 4000 об/мин.
Все перечисленное монтировалось на двух изогнутых поперечинах из таврового железа №8, которые крепились к рамке угольниками 40х40х6 мм. Помимо этого, в состав установки входили система трубопроводов и смесители для образования газо-воздушной смеси. Также на автомобиль поверх батареи горизонтальных охладителей-очистителей был установлен ящик для перевозки запаса топлива емкостью ~60 кг (расход топлива составлял 80-85 кг древесных чурок на 100 км пути).
В начале июня 1936 года автозаводом им. Сталина были организованы пробеговые испытания ЗИС-13 по маршруту Москва–Харьков–Москва, подтвердившие соответствие конструкции требуемому уровню. А уже с 10 июня по 02 июля того же года опытный ЗИС-13 принимал участие в организованных автомобильным отделом НАТИ сравнительных эксплуатационных испытаниях газогенераторных автомобилей на Загорской опытно-показательной газогенераторной автобазе Мослеспрома (Московская область). Всего в этих испытаниях участвовали 11 автомобилей, включая 5 зарубежных: Faun-Deutz, Gräf&Stift, Praga, Panhard et Levassor, Büssing-NAG. Испытываемые автомобили работали на вывозке дров от лесного склада на склад железной дороги в г.Загорске (ныне – г.Сергиев-Посад). Протяжённость маршрута составляла 21 км. В акте технической комиссии, состоявшей из представителей НАТИ, Наркомлеса, института ЦНИИМЭ и др., в отношении ЗИС-13 было сказано следующее:
«Автомобиль ЗИС с газогенераторной установкой ЗИС показал удовлетворительные динамические и хорошие экономические качества при работе на древесных чурках, характеризуемые средними техническими скоростями порядка 23 км/час, преодолением руководящего подъема на 2-й передаче со скоростью 9,8 км/час и расходом топлива около 0,8 кг на 1 км пробега (средняя полезная нагрузка автомобиля около 3 т).
Средняя длительность запуска холодной машины без бензина – 6 мин. Имевшие место затяжные пуски (от 13 до 21 мин.) объясняются дефектом в приводе воздушной заслонки. Пуск после кратковременных остановок обычно требует включения вентилятора и занимает около 1 мин. Надежность действия установки удовлетворительна. Никаких поломок установки и ее деталей за время испытаний не было. Трудоемкость работ по обслуживанию установки удовлетворительна.
Газогенераторная установка ЗИС может быть поставлена на серийное производство для работы на дровяных чурках.»
Серийный выпуск ЗИС-13 был начат в том же 1936 году и до конца года успели сдать 360 автомобилей. Выпуск газогенераторной установки для него был освоен по заказу ЗИСа на харьковском заводе «Свет шахтера», уже имевшего соответствующий опыт, а ее монтаж на шасси ЗИС-13 осуществлялся силами непосредственно московского автозавода им. Сталина и 2-го авторемонтного московского завода. Впрочем, машина все же не была идеальной – имелись проблемы, связанные как с конструктивными недостатками, так и появившиеся вследствие отступления от заданной технологии изготовления. В результате на автозаводе была даже создана специальная инспекция, поддерживающая связь с эксплуатантами газогенераторных ЗИСов и консультирующая их в вопросах ремонта и правильной эксплуатации.
Опубликованная в журнале «За рулем» №10/1937 статья А.И. Скерджиева обобщала накопленный в течение полугода после начала выпуска ЗИС-13 первичный опыт эксплуатации этих машин и систематизировала наиболее часто встречающиеся проблемы с качеством (сохранена орфография тех лет – И.Д,): «Наиболее часто встречающийся дефект – это трещина нижнего шва топливника, появляющаяся вследствие неудовлетворительного качества сварки в месте больших напряжений, связанных с разницей температур воздушной коробки и тела самого топливника. При нормальных условиях эксплоатации этот дефект появляется после пробега не менее 3 000 км (от 3 000 до 10 000 км и больше).
Следует, однако, заметить, что эти цифры относятся к алитированным топливникам из углеродистой стали, которые были выпущены заводом «Свет шахтера» вопреки предусмотренным по конструкции жароупорным нихромовым топливникам и вопреки чертежам ЗИС.
Для выявления причин дефектов топливника была создана специальная комиссия ГУТАП, установившая чрезвычайно низкое качество сварки на заводе «Свет шахтера». Комиссия выработала технические условия на сварку.
На заводе им. Сталина был разработан топливник в двух вариантах: цельнолитой из хромоникелевой стали и составной, верхняя часть которого делается из углеродистой стали, а нижняя, наиболее подверженная температурным влияниям, из хромоникелевой (в целях экономии импортного никеля). Завод «Свет шахтера» пока начал выпускать цельнолитые топливники из углеродистой стали.
Другим часто встречающимся дефектом является проедание верхней крышки и верхней части бункера за счет коррозирующего влияния уксусной кислоты, являющейся продуктом сухой перегонки дерева. Этот дефект происходит уже после пробега в 1 000 км. Объясняется он тем, что бункера, вопреки чертежам завода им. Сталина, делаются из некислотоупорной стали. Для устранения проедания бункер изготовляется сейчас из нержавеющей или (по предложению ЗИС) углеродистой стали, со вставной медной облицовкой. Однако крышка до сих пор все еще выпускается из углеродистой стали и является слабым местом машины.
Много неприятностей эксплоатационникам доставляет резииноасбестовый шланг, соединяющий газогенератор с горизонтальными очистителями. При нормальных условиях срок службы шланга составляет 8-10 тыс. км, а при перегрузке и работе в плохих дорожных условиях – несколько меньше. Причиной дефекта является низкое качество шланга, изготовляемого асбестовым заводом в Ленинграде. Характерно, что на первых машинах этот дефект не наблюдался, так как завод поставлял доброкачественные шланги, соответствующие присланному им ранее образцу. Для улучшения условий работы шланга в конструкцию внесено небольшое изменение – удалена промежуточная металлическая труба и удлинен шланг, внутрь которого теперь вставляется спиральная пружина.
Помимо всех этих дефектов иногда происходит поломка лап вертикального очистителя, что является уже чисто конструктивным недостатком. Хотя этот недостаток легко устраним, однако машина на некоторое время выходит из строя. В условиях нормальной эксплоатации этого не наблюдается, случаи поломки лап были зарегистрированы на одной из автобаз Лестяжпрома (г.Сарга), где машины работали в условиях лесного бездорожья. В настоящее время завод внес исправление в чертеж этой детали, изменив конфигурацию лапы.
В практике эксплоатации на ряде автобаз выявились также мелкие дефекты в электрооборудовании (поломка пружин Бендикса в стартере, перегорание реле, усиленный износ коллекторов динамо, перегорание контактов выключателей вентилятора и т.д.), являющиеся результатом более напряженной работы из-за повышенной степени сжатия, а также плохого качества несерийного усиленного электрооборудования, установленного на машинах ЗИС-13.
На основе анализа практики эксплоатации газогенераторных автомобилей и изучения выявленных дефектов на заводе им. Сталина в настоящее время спроектирован и изготовлен опытный образец улучшенного газогенераторного автомобиля ЗИС-13 модели 1937 г.»
Выпуск ЗИС-13 длился до 1938 года включительно, после чего его сменил новый газогенераторный автомобиль ЗИС-21, базировавшийся на стандартном шасси ЗИС-5. Всего за период 1936-1938 годов было изготовлено 1730 единиц ЗИС-13. |
