Aparitia si evolutia automobilului

Aparitia si evolutia automobilului

Automobilul se caracterizeaza printr-o perioada relativ scurta de existenta. In anul 1971 se implinesc 85 de ani de la realizarea de catre Daimler a primului automobil cu motor cu ardere interna. Industria de automobile a luat avant abia la inceputul secolului nostru; premizele pentru crearea unui automobil perfectionat au fost puse cu mult inainte ca automobilul sa ajunga la schema si formele constructive care - cu diferite modificari si perfectionari- s-au pastrat pana astazi.

Aparitia automobilului a devenit posibila numai dupa ce s-a reusit sa se rezolve o serie de probleme tehnice de mare importanta, ca : realizarea unui vehicul usor, pe roti, inzestrat cu un mecanism de transmisie capabil sa permita folosirea rationala a energiei unui motor montat chiar pe vehicul; realizarea unui motor destul de puternic, usor si de dimensiuni reduse, care sa functioneze cu combustibil lichid, combustibil ce permite inmagazinarea si transportarea intr-un volum redus a unei mari cantitati de energie; perfectionarea proceselor tehnologice de fabricare a organelor componente.

Principalele etape in dezvoltarea automobilului sunt : aparitia trasurilor puse in miscare de forta musculara a calatorilor sau de forta vanturilor; utilizarea masinii cu aburi in locul fortei calatorilor sau a fortei vanturilor; utilizarea motorului cu ardere interna in locul celui cu abur.

In perioada de la inceputul secolului nostru si pana la inceputul primului razboi mondial (1914- 1918), automobilul se dezvolta in diferitele tari industriale si devine un mijloc de transport in special pentru persoane, odata cu perfectionarea sa tehnica. La inceputul acestei perioade, inovatia cea mai importanta poate fi socotita trecerea de la forma de trasura, uzuala pana atunci, la o forma cu totul noua, specifica automobilului. In aceasta perioada sunt aduse diverse perfectionari, atat motorului cat si celorlalte parti componente ale automobilului. Dintre acestea se pot aminti : construirea magnetoului de inalta tensiune utilizat la sistemul de aprindere, realizarea primului radiator tip fagure si a ventilatorului, extinderea utilizarii lagarelor cu rulmenti, constructia schimbatoarelor de viteze cu priza directa, generalizarea suspensiei la toate automobilele, consacrarea constructiei bloc (motorul, ambreiajul si schimbatorul de viteze), utilizarea sistemelor de franare integrala, aparitia parbrizului, utilizarea otelurilor aliate pentru piesele cele mai solicitate.

Perioada primului razboi mondial este aceea care pune in evidenta importanta automobilului, atat ca mijloc de transport pentru persoane, cat si pentru bunuri materiale. Dupa primul razboi mondial, pe baza experientei acumulate, constructia de automobile inregistreaza progrese rapide in ceea ce priveste solutiile constructive, materialele utilizate, procesele tehnologice de fabricatie cat si volumul productiei anuale, odata cu scaderea pretului de cost. Directiile principale de dezvoltare a constructiei de automobile dupa cel de-al doilea razboi mondial au fost: constructia unor automobile care sa asigure un confort si o securitate sporite, simplificarea conducerii automobilului prin automatizarea diverselor comenzi, realizarea unor automobile cu calitati dinamice deosebite pentru descongestionarea rapida a soselelor extrem de aglomerate, realizarea unor caroserii cu forme cat mai aerodinamice si estetice, marirea parcursului intre doua reparatii capitale prin utilizarea unor materiale corespunzatoare etc.

Datorita necesitatilor de transport mereu crescande ale societatii, asistam in ultimii ani la o dezvoltare fara precedent a constructiei de automobile. Necesitatile imbunatatirii continue a perfomantelor tuturor tipurilor de automobile a determinat preocuparea pentru perfectionarea organelor si mecanismelor componente.

In secolele al XVI-lea si al XVII-lea, odata cu dezvoltarea productiei mestesugaresti si a comertului s-au format si s-au dezvoltat orasele, iar paralel cu acestea a crescut si nevoia mijloacelor de transport. Concomitent cu constructia trasurilor tractate de animale au aparut si trasurile automiscatoare puse in miscare de forta musculara a calatorilor. Inca din antichitate au existat preocupari pentru constructia unui vehicul cu autopropulsie. Se poate socoti ca istoria automobilului incepe din momentul in care au aparut "trasurile puse in miscare prin forta musculara a calatorilor". Primele constructii erau simple, iar forta se transmitea la osia motoare prin intermediul unor pedale sau a unor mecanisme (manivele, angrenaje cu roti dintate). Problema utilizarii fortei vantului pentru propulsarea vehiculelor terestre a preocupat in mod deosebit pe constructori, datorita mai ales utilizarii cu succes a acestei forte la morile de vant si corabii. Masina de razboi construita in evul mediu si pusa in miscare de forta vantului era prevazuta de o parte si de alta cu aripi asemanatoare morilor de vant ce transmiteau miscarea prin intermediul unor roti dintate, la cele patru roti motoare iar alte trasuri propulsate prin forta eoliana erau prevazute cu panze.

O etapa importanta in dezvoltarea automobilelor o constituie utilizarea motorului cu abur in locul fortei musculare a calatorilor si a fortei eoliene. Primul automobil cu motor cu abur a fost construit de Nicolas Cugnot in anul 1769 care se compunea dintr-o caruta cu trei roti pe care era montat motorul si cazanul cu abur. Caruta avea doua roti in spate si una in fata care indeplinea functia de roata motoare si de directie. Schimbarea directiei se realiza prin intermediul unui ghidon care transmitea comanda la roata din fata prin intermediul unui pinion si a unui sector dintat. Dupa vehiculul cu abur al lui Cugnot au fost construite si alte trasuri cu abur, majoritatea realizate insa in Anglia unde la inceputul secolului al XIX- lea s-au construit diligente cu abur.

Printre primele incercari de realizare a unui motor cu ardere interna se numara cele ale lui Cristian Huygens care in anul 1680 a imaginat un motor cu ardere interna format dintr-un cilindru asezat vertical in care se putea deplasa un piston. In partea inferioara a cilindrului, sub piston, se introduce o cantitate de praf de pusca si aer. Prin aprinderea prafului de pusca se produc, in spatiul respectiv, o cantitate de gaze, cu o temperatura si o presiune ridicata, care cautand sa se destinda, pun in miscare pistonul. Ajungand catre partea superioara a cilindrului, pistonul deschide niste orificii prin care gazele din cilindru ies in atmosfera pana ce presiunea din cilindru se egaleaza cu presiunea atmosferica. Restul gazelor ramase in cilindru incep sa se raceasca cu care ocazie se contracta iar presiunea in partea cilindrului de sub piston devine mai mica decat presiunea atmosferica. Depresiunea din cilindru si greutatea proprie fac ca pistonul sa se deplaseze in jos. Efectele descoperirii gazului si utilizarea lui drept combustibil in motoarele cu ardere interna s-au facut simtite in ritm rapid. In anul 1807 Rivaz realizeaza un motor cu un cilindru vertical, functionand cu gaz, care era aprins cu ajutorul unei scantei electrice, producandu-se astfel explozia. Sub presiunea gazelor, pistonul se deplasa in sus, iar la revenire in pozitia initiala pistonul executa un lucru mecanic motor.

Paralel cu incercarile folosirii gazului drept combustibil in motoarele cu ardere interna, in tehnica s-au facut o serie de descoperiri care a incurajat munca constructorilor de motoare. Dintre descoperirile vremii enumeram cateva din cele mai importante, ca: in anul 1830 se foreaza primele puturi pentru extractia titeiului care devine mai tarziu, si se mentine si astazi, cea mai importanta sursa de combustibili folositi in motoarele cu ardere interna de toate tipurile; fizicianul Ampere realizeaza in anul 1830 electromagnetul; in anult 1831 fizicianul Faraday descopera fenomenul de inductie; in anul 1838 a fost realizata de catre Goodyear vulcanizarea cauciucului; in anul 1855 Ruhmkorff construieste bobina de inductie care este stramosul echipamentului electric in instalatia de aprindere a motoarelor cu ardere interna iar in anii 1869- 1870 se construieste prima masina generatoare de energie electrica.

Inceputul de drum in construirea uni motor cu ardere interna, care sa satisfaca cerintele, l-a facut mecanicul francez Jean Lenoir, care in anul 1860 breveteaza un motor cu ardere interna, urmat de motorul Otto iar in anul 1892 Rudolf Diesel breveteaza un nou tip de motor, motorul Diesel.

Dezvoltarea fara precedent a automobilului se datoreaza in primul rand motorului cu ardere interna. Stramosul automobilului poate fi considerat vehiculul lui Lenoir. Gottlieb Daimler este constructorul primului motor cu ardere interna ce indeplinea multe din conditiile cerute de un automobil (putere mare la dimensiuni reduse, turatie ridicata, suplete etc.). Carl Benz a proiectat si construit in intregime primul automobil echipat cu un motor cu ardere interna.

In randurile pionierilor care au adus o contributie deosebita la perfectionarea automobilului se afla si Louis Renault. Automobilul avea patru roti si doua locuri. Schimbarea directiei se realiza de catre conducator printr-un ghidon. Acesta este automobilul la care s-a utilizat pentru prima data priza directa. Aceasta a constituit o contributie originala a lui Renault, deosebit de importanta, solutie intalnita si la automobilele actuale. De asemenea, tot Renault a utilizat, pentru transmiterea miscarii de la schimbatorul de viteze la puntea din spate, o transmisie longitudinala compusa dintr-un arbore si articulatii cardanice. Aceasta constructie a condus la disparitia lanturilor de transmisie.

In anul 1895 a fost brevetat si construit in S.U.A, de catre Charles Duryea, primul automobil. El era prevazut cu un motor cu petrol, ce avea doi cilindri orizontali si dezvolta o putere de 4 CP. In anul 1887 mecanicul Henry Ford construieste un model al unui motor cu ardere interna ce trebuia sa-l repare. Primul automobil al lui Ford este construit in anul 1892. El este prevazut cu un motor cu ardere interna, cu aprindere prin scanteie, avand doi cilindri si dezvoltand o putere de aproximativ 4 CP. In anul 1904 Ford a realizat un automobil, denumit "999" si echipat cu un motor avand patru cilindri si dezvoltand o putere de 80 CP.

Stramosul automobilului modern poate fi considerat automobilul Mercedes- 1901. Acest automobil, in afara faptului ca a starnit senzatie, a inaugurat o noua etapa in constructia de automobile prin solutiile noi adoptate fata de constructiile realizate pana la vremea aceea. Se poate afirma ca automobilul Mercedes- 1901 reprezinta inceputul automobilului modern de astazi. Trebuie subliniat faptul ca automobilul avea forma asemanatoare cu cea a automobilului de azi, fiind primul automobil care nu mai semana cu "trasurile cu motor" construite pana atunci.

Primele automobile au fost importante in tara noastra in ultimul deceniu al veacului al XVIII-lea. Romania a fost printre primele zece tari din Europa care au introdus automobilul de la inceputurile sale. Inca din anul 1895 in Bucuresti se aflau in circulatie doua automobile cu abur construite de firma franceza Gardner- Serpollet. Aceste automobile se utilizau pentru transportul materialelor. Bogata traditie a inventiilor si descoperirilor romanesti a avut in inventarea si realizarea automobilului, ca si in alte domenii, reprezentanti de o valoare deosebita.

Automobilul cu aburi "Vasescu" a fost construit in anul 1880 la Paris. Automobilul este compus din cadrul metalic format din doua lonjeroane ce se sprijina pe axul rotilor din fata prin intermediul a doua arcuri cu foi. Automobilul cu forma aerodinamica Persu a fost printre primele automobile cu forma apropiata de cea a unei picaturi de apa in cadere la care rezistenta la inaintare opusa de aer este minima. Vehiculul experimental cu perna de aer a fost realizat la Institutul de mecanica fluidelor al Academiei Republicii Socialiste Romania, echipat cu un motor de motocicleta de 13 CP care pune in miscare ventilatorul pentru producerea pernei de aer si o elice intubata care produce forta de propulsie.

Necesitatea imbunatatirii continue a performantelor tuturor tipurilor de automobile a determinat preocuparea constructorilor pentru perfectionarea tuturor elementelor componente. Ca urmare, au fost adoptate in ultimul timp numeroase solutii tehnice noi dintre care unele extrem de interesante. O prima problema importanta de considerat este problema organizarii de ansamblu a automobilului, adica a amplasarii agregatului motor, a osiei motoare si legat de aceasta a formei generale a caroseriei. Trebuie subliniat faptul ca progresul tehnic afecteaza toate categoriile de automobile, desi nu la toate se exteriorizeaza asa de vizibil ca la autoturisme. Tendinta de a grupa ansamblul motor- transmisie la unul din capetele autoturismului castiga din ce in ce mai mult teren. Daca in urma cu 2-3 ani solutia "totul in fata" si "totul in spate" erau la fel de raspandite, in ultimul timp prima solutie a castigat noi adepti, raspandindu-se si la autoturismele de capacitate cilindrica mai mare. Tractiunea pe fata, mai ales cea cu motorul asezat transversal, da posibilitatea obtinerii unor caroserii mici la exterior, dar mari in interior. Avantajele solutiei "totul in fata" i-a determinat chiar si pe constructorii de peste ocean sa o aplice pe unele autoturisme. In constructia autoturismelor se constata urmatoarele tendinte: marirea puterii motoarelor, micsorarea greutatii, introducerea automatizarii diverselor comenzi pentru simplificarea si usurarea conducerii, asigurarea unui confort optim, reducerea pretului de fabricatie si marirea sigurantei de circulatie. O atentie deosebita se da problemei sigurantei circulatiei, care constituie obiectul multor studii si cercetari. Aceasta si datorita faptului ca numarul tarilor, in care legile contin prescriptii din ce in ce mai severe, referitor la siguranta circulatiei, este in crestere.

Autobuzele moderne, in scopul de a mari suprafata utila, au grupul motor, in general, dispus sub podea, atat la partea din spate cat si la mijloc. In constructia de autocamioane se constata tendinta de a mari lungimea platformei de incarcare pentru aceesi deschidere intre osil. Aceasta problema se rezolva prin adoptarea solutiei "cabina avansata". O alta tendinta care se observa este aceea de echipare a autocamioanelor cu caroserii speciale, in scopul utilizarii mai bune a capacitatii de incarcare si a usurarii operatiilor de incarcare si descarcare.

Pentru a mari productivitatea si a reduce pretul de cost al transportului auto, autotrenurile se raspandesc din ce in ce mai mult. In ultimul timp au aparut preocupari, la mai multe firme, pentru reducerea poluarii atmosferei de catre automobile, deoarece restrictiile in aceasta problema se extind in tot mai multe tari.

In majoritatea cazurilor, noutatile tehnice in constructia automobilelor sunt aplicate pentru prima data la autoturisme care, de fapt, constituie aproximativ trei sferturi din totalul automobilelor existente pe glob. Autoturismele moderne se caracterizeaza printr-o caroserie joasa si aerodinamica ce permite automobilului calitati dinamice bune, datorita coboririi centrului de greutate si reducerii puterii consumate pentru a invinge rezistenta aerului, cum ar fi: autoturismul Ford Maverick, autoturismul Fiat, autoturismul Mercedes- Benz, autoturismul Moskvici, autoturismul Peugeot, autoturismul Ford- Capri, autoturismul Honda.

In constructia autobuzelor se constata in prezent urmatoarele tendinte: cresterea puterii motoarelor, marirea vitezelor de circultie, confort la cel mai inalt grad pentru calatori, post de conducere cat mai comod etc. Perfectionarile aduse autobuzelor se manifesta in toate in toate domeniile, incepand de la forma si aspectul exterior, la structura de rezistenta, pana la amplasarea elementelor mecanice si amenajarea interioara a caroseriei. Autobuzele moderne nu mai au motorul separat, la partea din fata, ci montat in caroserie, denumite autobuze tip vagon. Avantajul principal al autobuzelor tip vagon, fata de cele cu capota, consta in folosirea mai rationala a suprafetei de gabarit.

Poluarea aerului prin gazele de evacuare a motoarelor cu ardere interna de pe automobile a ajuns, in ultimii ani, in unele orase, atat de accentuata, incat prezinta o amenintare pentru conditiile de viata. Inca din anul 1961 in California au fost luate primele masuri impotriva poluarii atmosferei de catre automobile, iar din 1963 in S.U.A. toate automobilele trebuie sa fie prevazute cu o conducta de legatura intre carterul motorului si conducta de aspiratie, reducandu-se in felul acesta cantitatea de gaze de evacuare cu aproximativ 30%. Autoturismul suedez Volvo 144 este primul automobil european de serie care este prevazut cu un dispozitiv de "epurare" a gazelor de esapament bazat pe imbunatatirea amestecului aer- combustibil intr-o camera de preincalzire inainte de intrarea in cilindri.

In scopul de a imbunatati comportarea in exploatare a automobilelor si de a mari siguranta circulatiei, in prezent, in birourile de studii ale fabricilor constructoare exista o preocupare permanenta in acest sens. Tinand seama de perfectionarea tehnologiei, de modernizarea retelei de drumuri precum si de a lupta de concurenta, constructorii se preocupa de perspectivele autoturismelor pentru viitorii ani. In ceea ce priveste motorul, in afara perfectionarii celui clasic, se fac intense cercetari, dupa cum s-a mai aratat, asupra motorului cu piston rotativ, turbinei cu gaze, automobilului electric si pilei de combustibil.

Prin marirea randamentului motorului clasic, puterea va spori pentru aceeasi capacitate cilindrica in raport cu cea a motorului de astazi. De asemenea, prin marirea raportului de compresiune, o data cu marirea cifrei octanice a combustibililor, consumul specific al motorului va scadea, fara sa se prevada modificari radicale in aceasta privinta. Automobilele vor fi prevazute cu un dispozitiv eficace de prevenire a poluarii atmosferei datorita gazelor de esapament.

Prin atractia exercitata asupra tineretului si datorita faptului ca automobilul este o constructie complexa, pentru a carei realizare isi dau concursul mai toate ramurile industriale si care cuprinde aplicatii din aproape toate domeniile fizicii, matematicii, chimiei, studiul lui permite o intelegere mai rapida si completa a problemelor teoretice abstracte. De asemenea, studiul automobilului permite o mai rapida adaptabilitate la ritmul si conditiile moderne de viata. Istoria automobilului nu s-a incheiat! Ea va continua pentru ca, dintr-un joc pentru adulti, automobilul a ajuns un mijloc de productie al zilelor noastre.

Bibliografie

Gh. Fratila - N. Chimu. Evolutia automobilului. Bucuresti, Editura Tehnica.

Ion Ghenea Stanescu. Trasura fara cai. Din istoria automobilului. Bucuresti, Editura Tineretului, 1968.

Alexandru Lancuzov. Bucuresti: de la tramvaiul cu cai la automobil. Editura Paralela 45, 2007.

Enciclopedie de istorie universala de Agostini. Bucuresti. Editura All Educational, 2003.

Istoria lumii de la origini pana in anul 2000/ Memoria Omenirii. Traducere in limba romana de Ileana Cantuniari, Marilena Bejan, Valeria Filimon, Ioana Iordache. Editura Olimp.