Что вы знаете о газопанке?

Всем привет. 23 февраля текущего года я опубликовал пост, посвященный паропанку, а если конкретней, то автомобилям и другой технике с двигателями внешнего сгорания, которые использовались в XX веке.    

https://author.today/post/794243

Пост вызвал определенный интерес, но во много раз меньший, чем мои посты про сексуальные извращения, поэтому я отложил написание и публикацию поста о газопанке, который планировал опубликовать сразу после поста о паропанке. Прокрастинация сделала мне предложение, от которого я не смог отказаться. Тем более, что тему газопанка я планировал предложить писателям, в качестве необычного сеттинга, а всем остальным эта тема могла оказаться совсем неинтересной.

Но, с учетом последних событий, тема газопанка неожиданно стала актуальной для широких слоев населения, так-что я уговорил прокрастинацию немного отложить ролевые игры. Я рассказал ей про БДСМ и она решила попробовать...

Ну так вот - что такое газопанк? Чаще всего так называют автотранспорт, который работает на газе — метане (компримированном природном газе), сжиженном природном газе (СПГ) или даже водороде. Я также включаю в газопанк автотранспорт на светильном газе (каменноугольном газе) и автомобили с газогенераторами. То есть термин обыгрывает название жанра фантастики «стимпанк» (вдохновлённого паровыми машинами), но применительно к реальной технике на альтернативном топливе. 

Этой темой я заинтересовался ещё в 80-е годы, когда в журнале "За рулем" регулярно публиковались красивые цветные фотографии с довоенными автомобилями с газогенераторами. Потом про грузовики с газовыми двигателями я прочитал в одном из немногих американских научно-фантастических романах, опубликованных в позднем СССР. 

Начну с истории двигателей внутреннего сгорания, работавших на газе.

Как ни странно, но историю двигателей внутреннего сгорания на газе нужно начать с угольной промышленности. После того, как англичане в ходе своей промышленной революции повырубали леса для производства древесного угля, им пришлось искать ему альтернативу. Альтернативой древесному углю стало производство кокса из каменного угля. В начале XVIII века (около 1709 года) — английский промышленник Абрахам Дарби I впервые успешно использовал кокс вместо древесного угля для выплавки чугуна на заводе в Коулбрукдейле. В конце XVIII века (1780–1800-е годы) — кокс становится основным топливом для доменных печей в Великобритании. Побочным продуктом в производстве кокса был каменноугольный (светильный) газ. В 1792 году шотландский инженер и изобретатель Уильям Мёрдок впервые осветил свой дом в городе Редрут (Англия), используя газ, полученный при нагревании каменного угля без доступа воздуха. Это считается первым успешным практическим применением светильного газа. Однако широкое распространение технологии связано с другим человеком — предпринимателем Фридрихом Альбертом Винзором, который занимался бизнесом в Англии. Он не изобрёл газовое освещение, но активно продвигал его. В результате в 1812 году была основана Gas Light and Coke Company — первая компания, снабжавшая города светильным газом. 

Тем не менее, первыми ипользовать светильный газ в качестве моторного топлива стали французы. Англичане оказались слишком консервативными и зацикленными на паровых двигателях, работавших на угле. Тем более, что английский уголь был настолько дешев, что успешно конкуровал в США с дровами местного производства. А во Франции крупных месторождений угля не было и французам пришлось искать ему альтернативу. Почему-то французы сразу начали эксперименты не с паровой машины на светильном газе, а с именно с ДВС. Созданием ДВС на светильном газе занималась целая плеяда талантливых французских инженеров. Первый патент на ДВС в 1801 году получил Филипп Лебон. Потом он подозрительно быстро умер в 37 лет, но на смену Лебону пришли Франсуа де Риваз, Альфонс Бо де Рош и другие французские инженеры. Первый серийный ДВС на газе начали выпускать в 1860 году. Уже потом к производству ДВС подключился "сумеречный тевтонский гений" и Николаус Отто существенно улучшил КПД ДВС. Причём его двигатель также работал на газе. Работоспособный бензиновый двигатель появился только в конце XIX века. Работоспособный дизель - в 1890 году.

Эволюцию газовых двигателей существенно замедлило появление на рынке бензина, который считался побочным продуктом при получении керосина из нефти. Тем не менее, ДВС на газе во второй половине XIX века конкурировали не с ДВС на жидком топливе, а с паровыми двигателями. Правда, использовали их в основном на фабриках и заводах, но появление автомобиля с ДВС на газе было всего лишь вопросом времени.

В 1860 году бельгийско-французский инженер Этьен Ленуар создал первый коммерчески успешный газовый двигатель внутреннего сгорания. Он работал на смеси светильного газа (каменноугольного газа) и воздуха. В 1862 году Ленуар установил такой двигатель на трехколесный экипаж, известный как Hippomobile. Машина проехала около 18 км со скоростью примерно 6–8 км/ч. Это считается одним из первых самоходных автомобилей с ДВС. Недостаток был очевиден: двигатель требовал постоянного подключения к источнику светильного газа. Для длительных поездок приходилось везти большой газовый баллон, что было неудобно и опасно. 

Затем появились более совершенные конструкции: 

В 1876 году Николаус Отто создал четырехтактный двигатель («цикл Отто»), который также первоначально работал главным образом на светильном газе. В 1885–1886 годах Карл Бенц и независимо от него Готлиб Даймлер создали автомобили с двигателями, работавшими уже на жидком топливе (лигроине и бензине). Именно они оказались гораздо практичнее, поскольку жидкое топливо было значительно проще хранить и перевозить. 

Второе рождение ДВС на газе началось в первой половине XX века, когда спрос на бензин и солярку начал существенно превышать предложение. Тогда же началось и возрождение локомобилей. В интербеллум очень немногие страны были в состоянии обеспечить себя достаточным количеством бензина и солярки собственного производства. Остальным приходилось импортировать нефть и нефтепродукты или искать им альтернативу. В том числе и СССР. В 30-е годы XX века ещё не были открыты гигантские месторождения нефти в Татарстане и Восточной Сибири, а месторождения Азербайджана и Чечни уже не могли обеспечить растущие потребности СССР. Перед войной промышленность СССР задыхалась от нехватки жидкого топлива. СССР закупал за границей дизельные грузовики и лицензии на их производство. До начала 40-х годов в СССР поступило более 14000 грузовиков и часть из них была с дизелями. Были и свои разработки дизельных грузовиков и опытные машины. Но до войны дизельные грузовики в СССР так и не начали производить серийно, потому-что не хватало солярки. Из-за хронической нехватки жидкого топлива, в СССР отказались от использовани тепловозов с дизельным двигателем и всю войну использовали паровозы с их 5% КПД. Именно низкий КПД паровозов спровоцировал планы по электрификации железных дорог СССР, которые продолжают реализовывать до сих пор. Одновременно нехватку жидкого топлива пытались компенсировать массовым производством автомобилей с двигателями на газе. В основном - газогенеретаторными. 

В первой половине XX века все автомобили с двигателями на газе делились на автомобили с хранилищем газа и газогенераторные. В свою очередь, автомобили с хранилищем газа делились на автомобили с баллонами и газовыми мешками.

Автомобили с большими мягкими мешками с газом на крыше автомобиля в СССР существовали, но серийно не выпускались. Во время Второй мировой войны подобные газовые мешки получили распространение в странах, испытывавших острую нехватку бензина:

• в Германии;
• во Франции;
• в Великобритании;
• в Италии.

Они работали на светильном или природном газе низкого давления, который хранился в огромном прорезиненном мешке на крыше автомобиля. Запаса газа обычно хватало лишь на 20–40 км, а скорость и мощность заметно снижались.

В СССР пошли другим путем. Уже в середине 1930-х годов промышленность освоила выпуск газогенераторных автомобилей — они сами вырабатывали горючий газ из древесных чурок или древесного угля. Серийно выпускались грузовики ЗИС-21, ГАЗ-42 и некоторые другие модели. Во время войны и сразу после нее их было произведено десятки тысяч. 

Автомобиль ГАЗ М-1 с газогенераторным мотором Пельтцера:

ЗИС-13:

ЗИС-21А:

Разумеется, газогенераторный транспорт выпускали не только в СССР. 

Древесно-газовый мотоцикл Sperco-II:

Кроме того, в 1939 году начался выпуск первых советских газобаллонных автомобилей. Например, ГАЗ-44 работал на сжатом природном газе, который хранился не в мягком мешке, а в стальных баллонах под платформой грузовика. Однако таких машин выпустили немного. 

Таким образом:

• автомобили с газовыми мешками в СССР были лишь опытными и единичными, широкого распространения не получили;
• газогенераторные автомобили стали массовыми;
• газобаллонные автомобили также выпускались, начиная с 1939 года, но в значительно меньших количествах, чем обычные бензиновые.

Здесь нужно понимать, что газогенераторные автомобили выпускались как легковые, так и грузовые. Фактически, это были извращения из-за хронической нехватки жидкого топлива. Тогда делали даже газогенераторные трактора и локомотивы.

Газогенераторный трактор ГБ-58:

Локомотив с древесно-газовым генератором:

Следует понимать, что газогенераторный транспорт в условиях СССР обладал определенными преимуществами перед бензиновыми и дизельными автомобилями, потому-что реактор (бак для выработки газа) можно было набить не только древесными чурками, но любым растительным мусором с обочины, включая шишки. Но в 50-е годы в СССР начали эксплуатацию гигантского Ромашкинского месторождения нефти в Татарстане, так-что проблема хронического дефицита жидкого топлива была решена. И дешевизна топлива в СССР сработала против таких недостатков газогенераторных автомобилей, как малый запас хода и необходимость регулярно заполнять реактор твердым топливом. 

Подытожим:

Автомобили с газовыми мешками сейчас не производятся вообще, а автомобили с газогенераторными двигателями производятся исключительно энтузиастами. Хотя в легковом сегменте газовые автомобили уступают место электромобилям, многие производители до сих пор выпускают модели с заводским газовым оборудованием. В основном это машины на сжатом природном газе (CNG, метан), реже — на LPG (пропан-бутан). Если же говорить о двигателях, работающих на светильном газе (как у Ленуара в XIX веке), то таких автомобилей сегодня уже не производят. Современные газовые двигатели рассчитаны на метан (CNG/LNG) или пропан-бутан (LPG), обладающие гораздо более высокой теплотворной способностью, чистотой и удобством хранения. Но с учетом возникшего кризиса с жидким топливом, все может снова измениться. Мои друзья несколько месяцев выбирали себе машину и из-за возникшего кризиса отказались от идеи покупки дизеля и купили плагин (перезаряжаемый гибрид), который можно заряжать от розетки. Но с электричеством тоже регулярно возникают проблемы, да и цены на него растут. Естественно, вырастут и цены на газ. Так-что следует ожидать возрождения машин с газогенераторными двигателями, которые обеспечивают своему владельцу независимость от роста цен на жидкое топливо и метан (CNG/LNG) или пропан-бутан (LPG). Тем более, что заправлять их можно пеллетами, используемыми для котлов на твердом топливе. Вот вам идея для сеттинга или стартапа - кому-что больше нравится.