Газовая развилка

Мир тревожит глобальное потепление. Мир тревожит смог в городах. Мир борется за чистоту воздуха. Однако альтернативное топливо пока лишь далекая мечта. Согласитесь, что покупать несовершенный, неудобный и при этом дорогой электромобиль, экологический эффект от использования которого полностью перекрывают выбросы электростанций, нелогично. Так что пока наиболее реальный путь сокращения выбросов — повышение качества бензина и дизеля, разработка гибридных приводов и, конечно, использование газа в качестве моторного топлива. Но если первые два направления активно развиваются только с последнего десятилетия прошлого века, то попытки перевода автотранспорта на газ начались гораздо раньше

Начинание профессора Петровского

В СССР не раз предпринимались попытки развития газовой заправочной инфраструктуры

Вопрос о необходимости организации исследований применения сжатых газов в качестве топлива для автотранспорта впервые возник осенью 1931 года — на топливной конференции в Москве, организованной научно-исследовательским сектором ВСНХ СССР. Развитие эта тема получила в журнале «За рулем». В первом номере за 1932 год вышла статья «Сжатый газ как топливо для автомобиля и трактора», где подчеркивалось, что «над проблемой применения сжатого газа как горючего для автотранспорта усиленно работают Западная Европа и Америка», а Советский Союз, «обладающий колоссальными запасами этого топлива, не имеет никакого права далее откладывать ее разрешение». В октябре 1932 года журнал вновь вернулся к этой проблеме в статье «Использование газа метана в автотракторных моторах», приведя примеры применения сжатого и сжиженного природного газа как автомобильного горючего в США, Великобритании и Германии.

Первая попытка перевести теорию в практику и сконструировать автомобильную установку с использованием сжиженного природного газа была предпринята на юге страны: заведующий кафедрой «Двигатели внутреннего сгорания» Ростовского института инженеров путей сообщения, профессор Николай Петровский сформировал творческий инженерный коллектив и приступил к экспериментальным работам над автомобильным двигателем АМО-3. Элементы газовой установки изготавливались в мастерских института из подручных материалов. Например, баллонами для сжиженной пропан-бутановой смеси служили корпуса обычных противопожарных огнетушителей, что, разумеется, влияло на характеристики оборудования — давление газа в емкостях не превышало 15 атмосфер. В августе 1933 года газовая установка была успешно испытана в лабораторных условиях, а уже в конце октября начались полевые испытания. В автопробеге по маршруту Ростов-на-Дону — Воронеж — Москва — Тверь — Ленинград приняли участие пять грузовых автомашин Ford, две из которых были оборудованы газовыми установками конструкции профессора Петровского. Маршрут протяженностью более 1,8 тыс. км автоколонна, двигаясь в дневное время, смогла пройти за 56 ходовых часов. В статье «Советские автомобили на естественном нефтяном газе», размещенной в декабрьском номере «За рулем», этот результат оценили как «новое крупнейшее завоевание, открывающее широкие возможности для газификации транспорта». Однако, несмотря на успешные испытания, газобаллонная установка конструкции профессора Петровского так и не дошла до серийного производства. Разработка автотракторных газогенераторных установок на древесном топливе в то время считалась более перспективным направлением. Однако полностью газомоторная тема закрыта не была.

Теория без практики

Несущей базой для установки стал серийный грузовик ГАЗ-АА. Газ поступал в двигатель из семи баллонов из хромоникелево-молибденовой стали емкостью 50 л каждый, рассчитанных на давление 200 атм. и размещенных под кузовом автомобиля. Оригинальная конструкция редуктора, представляющего собой одноступенчатое мембранно-рычажное устройство, позволяла эффективно снизить давление газа перед подачей в смеситель мотора. Уже первые результаты испытаний в декабре 1936 года принесли положительный результат: использование газовой установки позволило повысить мощность серийного двигателя до 35 л. с. против 25 л. с. в бензиновой конфигурации. На одной заправке автомобиль проходил почти 180 км.

В дальнейшем творческий коллектив НАТИ создал экспериментальные газобаллонные грузовики ЗИС-З0, ГАЗ-44 и пассажирский автобус ЗИС-8, двигатель которого потреблял светильный газ из шести баллонов, расположенных в специальной нише на крыше.

Общий вес его газовой установки составлял 420 кг, при полной заправке (60 м³) пробег автобуса достигал 70 км. Однако внедрение созданных НАТИ газобаллонных автомобилей в серийное производство натолкнулось на ряд серьезных препятствий. В майском номере журнала «За рулем» за 1937 год Григорий Самоль в статье «Советский газовый автомобиль должен быть пущен в эксплуатацию» возложил ответственность за срыв исполнения приказов наркома тяжпрома по внедрению газобаллонной автомобильной техники на смежников — газовиков и баллонщиков, которые «безнаказанно продолжают игнорировать распоряжения правительства, возлагающие на них конкретные и срочные обязательства». «Советский газовый автомобиль создан и хорошо зарекомендовал себя на испытаниях, но он остается единичным образцом и не имеет даже нормального регулярного снабжения газом, — возмущался в материале инженер Самоль. — Серийного газового автомобиля, чертежи которого разработал НАТИ, наши гаражи и автопарки по-прежнему не имеют». Впрочем, в статье по понятным причинам не было ни слова еще об одной существенной причине провала программы газобаллонной газификации советского автотранспорта — пертурбациях в самом Наркомате тяжелой промышленности. После самоубийства 18 февраля 1937 года Григория Орджоникидзе наркомат возглавлял Валерий Межлаук, но всего через полгода — в августе — его сменил на этом посту Лазарь Каганович, верный соратник Сталина. Понятно, что такая чехарда в руководстве Наркомтяжпрома не могла не сказаться на реализации проектов, в том числе газомоторного. На Московском и Горьковском автозаводах в 1939 году все же удалось выпустить небольшой серией газобаллонные автомобили ЗИС-30 и ГАЗ-44, однако в автохозяйствах они по-прежнему заправлялись бензином.

ГАЗ-44 — одна из основных экспериментальных платформ для создания газомоторных автомобилей

Один из первых предшественников сегодняшних газовых автобусов — ЗИС-8

Отсутствие заправочной инфраструктуры было еще одним серьезным препятствием в развитии газового направления. Масштабная эксплуатация газобаллонных автомобилей в СССР была возможна только при условии создания разветвленной сети газонаполнительных станций с производительными компрессорными установками, но большинство таких проектов так и остались на бумаге. Несколько станций, построенных в Приазовье и на Донбассе, работали только в опытном режиме и погоды не делали. Узким местом оказалось и производство специальных газовых баллонов из хромо-никелево-молибденовой стали, способных выдержать давление в 200 атм. Организовать выпуск этого оборудования должен был металлургический завод им. К. Либкнехта в Днепропетровске, однако высоколегированная сталь здесь производилась в ограниченном объеме и в основном шла на военные нужды. В то же время ресурсная база для развития газомоторного транспорта к этому времени была более чем достаточной, правда, для ее использования необходимо было конструировать установки не под сжатый, а под сжиженный нефтяной газ.

Сжиженный вместо сжатого

Во второй половине 30-х годов в СССР заработало сразу несколько современных нефтеперерабатывающих заводов. Соответственно, резко возросли и объемы побочной продукции нефтепереработки — пропан-бутановой фракции, — которая с успехом могла быть использована в качестве моторного топлива. И в 1937 году в НАТИ начались первые испытания автомобильного двигателя на сжиженном нефтяном газе. В качестве моторного топлива использовался так называемый рефлюкс, побочный продукт нефтеперерабатывающего производства, доставленный из Грозного.

В принципе, разница между установками для работы автомобилей на сжиженном и сжатом газе незначительна — по иному устроен испаритель, незначительно меняется конструкция редуктора и карбюратора-смесителя, ну и необходимы другие баллоны. Преимущества газовой схемы питания перед бензиновой вновь подтвердили первые же эксперименты НАТИ: меньший износ деталей, больший срок службы масла, возможность увеличения мощности двигателя за счет повышения степени сжатия, более высокая топливная экономичность, меньшая стоимость топлива, малая токсичность отработавших газов.

В апреле 1938 года «За рулем» опубликовал программную статью начальника Главного управления автомобильной промышленности Михаила Лазарева «Автомобилестроение в 1938 году», где в числе задач Глававтопрома был упомянут и перевод автотранспорта на газообразное топливо. В другом материале того же издания — «НАТИ и газификация транспорта» — указывались и сроки реализации проекта: пять первых грузовиков на сжиженном газе по приказу Наркомтяжа необходимо было выпустить к 1 сентября 1938 года.

В начале февраля 1939 года руководство автомобильной отраслью сосредоточилось в Наркомате среднего машиностроения СССР, который возглавил бывший директор Московского автозавода Иван Лихачев. Это придало новый импульс проектноконструкторским работам НАТИ по созданию автомобилей с использованием сжиженного газа. К середине 1939 года специалисты института подготовили к эксплуатационным испытаниям три типа автомобильных газовых установок, использовавших сжиженный газ: НАТИ СГ-42 для грузовика ЗИС-5 и автобуса ЗИС-8, НАТИ СГ-40 для грузовика ГАЗ-АА и НАТИ СГ-44 для легковой автомашины М1.

В течение двух летних месяцев 1939 года все газомоторные автомобили прошли первый этап государственных испытаний, включавший опытную эксплуатацию в Грозном — «в тяжелых горных условиях, обслуживая нефтяные промыслы». Далее был совершен пробег по Военно-Грузинской дороге по маршруту Грозный — Орджоникидзе — Пассанаури — Грозный общей протяженностью 560 км в «особо трудных горных условиях». И наконец, 11 июля был дан старт многодневному испытательному пробегу по маршруту Грозный — Ростов-на-Дону — Сталино — Харьков — Москва. За семь ходовых дней было пройдено 2,258 тыс. км. Заявленной целью автопробега стало «выявление общих эксплуатационных качеств автомобилей и оценка работоспособности их газовой установки». Испытания показали, что расход сжиженного газа в весовых единицах мало отличался от расхода бензина, в то же время газовые двигатели запускались заметно лучше бензиновых и работали более равномерно, практически без детонации, уменьшилось нагарообразование, увеличился срок службы смазки. Госкомиссия отметила «высокие тяговые и динамические качества автомобиля, безотказность действия газовой аппаратуры на всех режимах» и рекомендовала принять газовые установки в серийное производство. Крайне важным было то, что установки изначально разрабатывали таким образом, чтобы переоборудование обычных автомобилей на питание сжиженным газом не требовало внесения каких-либо изменений в конструкцию двигателя, который сохранял способность в случае необходимости продолжать работать и на бензине.

Назначение бывшего директора Московского автозавода Ивана Лихачева наркомом среднего машиностроения СССР придало новый импульс процессу создания автомобилей, работающих на сжиженном газе

Массовый перевод автопарка на газ предполагалось осуществить в первую очередь в транспортных организациях «Грознефтедобычи», «Грознефтепереработки» и других предприятиях Чечено-Ингушетии, то есть в регионах добычи и переработки нефти и газа. По такому принципу на газовое топливо переводился транспорт и во время Великой Отечественной войны. Например, после открытия Елшанского газового месторождения в Саратовской области осенью-зимой 1942 года в Саратове был успешно переоборудован на использование сжатого природного газа городской парк автомобилей ЗИС-5 и ГАЗАА. Хотя примеры удачного использования газобаллонных автомобилей в военные годы были все же единичными — в тылу весомую долю перевозок выполнил грузовой газогенераторный автотранспорт. В послевоенные годы реализация газомоторных проектов продолжилась.

История без конца

Восстановление автомобильной промышленности стало одним из приоритетов послевоенного развития страны. В течение первых пяти послевоенных лет объем производства автомобилей планировалось довести до 600 тыс. штук в год. Особо подчеркивалась необходимость «обеспечить широкое применение в автомобильном транспорте дизельных моторов, бензиновых моторов с повышенной степенью сжатия, газобаллонных и газогенераторных автомобилей, работающих на местных видах топлива». Столь масштабная программа потребовала неотложной реорганизации управления отраслью. 17 февраля 1946 года на базе Наркомата среднего машиностроения был создан Народный комиссариат автомобильной промышленности. Активизировалась и работа по производству газобаллонных автомашин.

В 1949 году Горьковский автозавод начал выпуск автомобиля ГАЗ-51Б с газобаллонной системой на сжатом нефтяном газе. В состав оборудования общим весом 192 кг входило пять стальных баллонов общей номинальной емкостью 250 л, расположенных под платформой. В кабине водителя были установлены дополнительные контрольные приборы: манометры на 200 и 8 атм. для определения запаса газа и контроля газовой аппаратуры. При этом автомобиль сохранял возможность работать и на бензине.

В том же 1949 году и коллектив Московского автомобильного завода успешно освоил серийный выпуск нового газобаллонного грузового автомобиля ЗИС-156, работавшего на сжатом нефтяном газе. Газобаллонная система весом 550 кг включала восемь стальных баллонов общей номинальной емкостью 400 л. Расход газа на 100 км составлял 38 м³, и на одной заправке ЗИС-156 мог пройти 210 км.

Предпринимались попытки оборудовать газовой аппаратурой и легковые автомобили, например ГАЗ-М1

В 1953 году Московский автозавод освоил выпуск газобаллонного автомобиля ЗИС-156А на базе ЗИС-150

Следующая пятилетка принесла еще больший интерес к газомоторному транспорту, в первую очередь работающему на сжиженном газе. Главным образом это было обусловлено началом коренных изменений в топливо-энергетическом балансе страны. Разработка нефтяных месторождений Урало-Поволжского региона, «второго Баку», позволила стремительно увеличить добычу нефти в стране: если в 1945 году было добыто 19,4 млн тонн, то в 1953-м — уже 52,8 млн тонн, а в 1955-м — 83 млн тонн. Соответственно, и на отечественных нефтеперерабатывающих заводах, существенно нарастивших выпуск автомобильного бензина и дизельного горючего, стали образовываться значительные объемы пропан-бутановой фракции. В результате директивы XIX съезда партии по пятому пятилетнему плану развития СССР на 1951–1955 годы требовали «расширить использование газа для бытовых нужд, применение его в качестве автомобильного топлива».

В 1953 году Московский автозавод освоил выпуск газобаллонного автомобиля ЗИС-156А. Он отличался от базового грузовика ЗИС-150 наличием установки для работы двигателя на сжиженном пропан-бутановом газе, включавшей подогреватель, редуктор, карбюратор-смеситель, а также один баллон на 225 л. Через год и Горьковский автозавод запустил в серийное производство новый грузовой газобаллонный автомобиль ГАЗ-51Ж на сжиженном пропан-бутановом газе и его экспортный аналог ГАЗ-51ЖУ. К концу 1950-х годов парк грузовых автомобилей, использующих газовое топливо в сжатом и сжиженном состоянии, удалось довести до 20 тыс. Масштабную газификацию транспорта прервало освоение богатейших западносибирских нефтяных месторождений. К началу 70-х годов в стране добывалось уже 353 млн тонн нефти, и дешевизна бензина сделала развитие отечественного газобаллонного автотранспорта второстепенным делом на целое десятилетие.

КамАЗ уже не один год устанавливает газобаллонное оборудование на конвейере завода в Набережных Челнах

Не повезло этому направлению и в начале 1980-х. Новая широкомасштабная программа развития газомоторного автотранспорта в стране, о планах реализации которой 16 февраля 1981 года объявило постановление Совета министров СССР, осталась лишь проектом. Начался отсчет последнего десятилетия существования Советского Союза, проявления глубокого экономического и социально-политического системного кризиса нарастали как снежный ком.

В новейшей истории России очередной этап развития газового автотранспорта начался с постановления Правительства Российской Федерации от 15 января 1993 года «О неотложных мерах по расширению замещения моторных топлив природным газом». В конце декабря 2012 года в России была создана новая компания «Газпром газомоторное топливо», заявленная стратегическая цель которой — «обеспечение значительного и стабильного роста продаж компримированного и сжиженного природного газа на рынке моторного топлива в России и за рубежом». Компания заключила соглашения о взаимодействии в области использования природного газа в качестве моторного топлива практически со всеми отечественными производителями автотракторной техники и рядом российских представительств иностранных концернов. А настоящий символ российской программы автомобильной газификации — газовый КамАЗ, уже несколько лет успешно преодолевающий сложнейшие трассы ралли-рейдов.