Бензопила - а вместо сердца - пламенный мотор.
Возможно, вопрос "какой двигатель был у бензопилы" выглядит странно, ведь из названия "бензопила" ясно, что речь идёт о двигателе внутреннего сгорания, использующим в качестве топлива бензин. Безусловно. Однако, раз уж нашей целью является пролить свет на историю создания бензопилы, то мы рассмотрим "добензиновую эпоху" существования бензопилы.
Стоит сразу оговориться, что речь пойдёт не о том, какие двигатели использовались в первых моделях цепных пил. Речь идёт о примерах двигателей для цепных пил. В качестве иллюстрация будут использованы данные из патентов США, то есть теоретические наработки. При этом стоит отметить, что использованные патенты проработаны настолько чётко и детально, что они вполне могли быть списаны с реальных аппаратов.
Доиндустриальная эпоха
Увы, "доиндустриальной" эпохи развития ручных цепных пил не зафиксировано. Можно уверенно говорить, что первые лесопилки с цепными пилами приводились в движение лошадьми. Неужели, кто-нибудь захочет сказать, что портативные цепные пилы могли работать на "лошадином приводе"?
Никого? Значит, я буду первым. Мне не удалось найти данных об использовании лошадей, в качестве двигателя, в ручных цепных пилах, но мне удалось найти схему, которая позволила бы это сделать. И об этой схеме речь зайдёт чуть позже.
Сжатый воздух
В начале 20-го века, технологии работы со сжатым и разрежённым воздухом были хорошо отработаны. Сжатый воздух в баллоне представляет собой достаточно простой и надёжный аккумулятор энергии, который можно было "зарядить" на фабрике и использовать в любом месте, до которого можно было дотащить тяжёлый стальной баллон.
Кстати, лошадь, перевозившая эти баллоны, являлась неотъемлемой частью механизма заставлявшего цепную пилу работать.
14 мая 1907 года, Роберт Фуллертон (Robert Fullerton) получил патент на "Пневматическую пилу для брёвен" (Pneumatic log-saw). В патенте, он утверждает, что объектом его изобретения является "механизм для валки деревьев в лесу, который мог бы быть легко управляем и используем двумя людьми, и который позволял бы работать с такой быстротой, при которой большие и твёрдые деревья валились бы за предельно короткое время".
Прекрасная двуручная пила. В случае отсутствия запасов сжатого воздуха, её можно использовать как традиционную двуручную пилу, наверное можно. На рисунке, указано место, где Фуллертон предложил разместить "маленькие двигатель или машину на сжатом воздухе" ("small engine or compressed air machine"), но нигде не указал, откуда в лесу возьмётся сжатый воздух. Скорее всего, это специфика патента (чем меньше конкретики, тем шире применение патента), потому как конструкцию цепи и механику пилы автор расписал достаточно подробно.
Так же, стоит упомянуть разработку Томаса Таггарта (Thomas O. Taggart), патент на которую, был выдан 13 мая 1913 года. В отличии от Фуллертона, он использова U-Образную раму. Кроме того, он более подробно расписал механизма приведения в движения цепи.
Механизм достоин того, что бы его рассмотреть покрупнее. Если бы я не знал что речь идёт о сжатом газе, то решил бы что передо мной изображение двухцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Так что перед нами не то что бы "бензопила", но уже что-то очень похожее.
Как пишет в патенте сам автор изобретения, он "изобрёл новую и полезную портативную мотопилу" (Portable Power-Saw). Он особо настаивает на том, что цель его стояло разработать пилу, которая бы "была лёгкой по весу, и могла бы быть подготовлена к работе и управляться минимальным количеством работников".
Отдельный интерес для нашего исследования представляет описание изобретения: "пильная машина, которую можно было бы переносить руками и использовать для валки деревьев в лесу, а так же поперечной распиловки деревьев и брёвен на на короткие куски". Для управления своей цепной пилы, Таггарт выбрал "или сжатый воздух, или пар".
Паровоз. Пароход. Паропил?
Томас Таггарт выбрал правильный путь. По сути своей, пар является тем же газом, и вполне может быть загнан в те же цилиндры, а вот получать его, в полевых условиях, существенно проще. Поэтому, нет ничего удивительного в том, что тремя годами позже был выдан патент на другую цепную пилу с паровым приводом. Патент был выдан трём людям: Нельсону Митчеллу (Nelson B. Mitchell), Ульриху Редельманну (Ulrich G. Redelmann) и Джону Таггарту (John W. Taggart) 22 августа 1916 года.
Вообще, патентный поиск показывает, что в разработке цепных пил принимали участие настоящие профессионалы, получившие ни один патент в данной области. Возможно, к ним относилось и семейство Таггартов. Надеюсь, в будущем я смогу уделить более пристальное внимание всем этим достойным людям.
Эти достойные джентльмены предложили конструкцию "портативной пильной машины" (Portable sawing machine), которая была "специально адаптирована для работы в лесу, особенно - валке деревьев и распиловке их на брёвна". Предлагаемая ими машина была "лёгкой по весу пильной машиной сконструированной так, что она могла быть перемещена и приведена в действие двумя людьми для экономии рабочего времени и расходов на зарплату".
Судя по рисунку, им это удалось. Если сравнивать эту модель с пилой Томаса Таггарта, то сразу в глаза бросается конструктивные различия в устройстве рамы. Рама Митчелла-Редельманна-Таггарта существенно легче, и именно она позволила создать пилу, для управления которой требовалось всего два человека.
Так же стоит уделить внимание двигателю, скрытому на рисунке защитным кожухом.
4 цилиндра, обеспечивающие пиле более равномерную скорость движения цепи и рабочую мощность агрегата мощность.
Лёгкая, удобная, портативная цепная пила. Можно ли желать больше в середине 2-го десятилетия 20-го века? Можно!
Без руля и без ветрил
Итак, смертельный номер - безмоторные предки бензопилы. Были и такие патенты. Например, полностью ручная пила Оле Кендона (Ole J. Kendon), патент на которую, он получил 28 октября 1919 года.
Всё просто до гениальности. Цепь. Шина. Ручка. Упор. Можно в лесу секвойи валить, а можно во дворе дрова заготавливать, только знай, упор настраивай да ручку верти. Причём, Кендон подошёл к делу профессионально. Он не просто предложил жертвам своего изобретения вертеть ручку, он встроил в пилу двухступенчатый редуктор с целью увеличения скорости движения цепи.
Так, Оле Кендон ещё в 1919 года придумал портативную цепную пилу, которой мог работать лишь один человек. И возможно, он не был первым. Так что, теперь любого, кто скажет что "Это наша фирма первой изобрела цепную пилу для одного человека в 194... году", можно смело посылать на этот сайт со словами: "Ваша фирма всего лишь прикрутила двигатель к пиле Оле Кендона. То что в 40-х годах в вашей фирме были люди умеющие пользоваться отвёрткой, конечно похвально, но не столь революционно, как вам бы хотелось".
Безусловно, бензопилы с ручным приводом, явление интересное, но был и другой класс "безмоторных мотопил".
Гибкий подход.
Как показало изучение патентов, основной проблемой в изобретении бензопилы было отсутствие мощного компактного двигателя. Во всех рассмотреных выше примерах, источник энергии так или иначе находился вне пилы. Ведь ни балоны со сжатым воздухом, ни паровую машину к портативной пиле не прикрепишь. И это подталкивало изобретателей к простым, но красивым решениям.
26 сентября 1911 года, Дэниел Крауч (Daniel E. Crouch) получил патент на цепную пилу. Он предложил очень интересную конструкцию пилы. В качестве двигателя он предложил использовать... любой двигатель. Пила Крауча приводилась в движение посредством гибкого троса проходящего внутри трубки.
Шина с механизмом натяжения цепи. Дугообразная ручка сверху (на рисунке она в поперечном разрезе) для левой руки. Рукоятка сзади "двигателя" для правой руки. Даже позиции рук совпадают. Не хватает только двигателя прямо в корпусе пилы и бензопила обретает свой современный вид. Почти современный.
Вот она судьба исследователя. Ещё в ноябре я восхищался патентом на электропилу от 1930 года и узнавал в нём современные цепные пилы. Ещё 10 минут назад я был готов отдать первенство Оле Кендону с его патентом 1919 года за безмоторную пилу. А сейчас я гляжу на патент 1911 года и капризно сравниваю его с современными разработками. Вобщем теперь, фраза про "прикрепила двигатель" звучит как "ваша фирма всего-навсего выбросила тросик из пилы Дэниела Крауча и прикрутила двигатель прямо к пиле". Фраза про отвёртку - в силе.
А вот та же пила, но с другого ракурса. Мистер Крауч позаботился о сцеплении. Таким образом, не останавливая двигатель к которому подключён "тросик" можно легко управлять пилой с помощью рычажка на рукоятке. Сжал рукоятку - цепь пришла в движение, отпустил - остановилась. Всё как сейчас.
А ведь если двигатель находится снаружи, то он может иметь любые размеры. И любое устройство. Бензиновый, паровой, электрический, водяное колесо... лошадь.
Пусть это будет лошадь, не отнимайте у меня сказку.
Наградив пилу Дэниела Крауча титулом "Самая элегантная дореволюционная пила на конной тяге", я двинусь дальше по пути прогресса. Безусловно, цепные пилы с "внешним приводом" представляют собой интересное и перспективное направление, но нас ждёт Бензопила.
В настоящий момент я не могу твёрдо сказать, что было раньше "электро-" или "бензо-", поэтому оставив бензиновый двигатель "на сладкое" займусь электропилой.
Короткое замыкание
В 20-е годы, изобретение бензопил было чем то вроде народной забавы или национального вида спорта.
Последующий список, может вызвать протесты одного из современных производителей бензопил. Во-первых, ждите пока я "открою Европу" и изучу азы n-ского языка. Во-вторых, ваш патент всё равно не первый, поэтому ждите пока я доберусь до истории применения патентов на практике. Может быть там вам повезёт.
13 октября 1925 года, Ричард Бёрнер (Richard E. Boerner) патентует "Мотороприводную цепную пилу" (Motor-driven chain saw).
Пила Бёрнера, может быть смело признана "научной фантастикой":
- цепь, которую сразу заклинит
- расположение ручки как у простой пилы-ножовки не позволит этой пилой пользоваться
- судя по пропорциям деталей на рисунке, электродвигатель умещается в руке (1925 год на дворе)
- червячный редуктор(!) это было бы даже не "пиление", это было бы "медленное и печальное жевание"
Эта пила абсурдна и невозможна, но из всех абсурдных и невозможных пил, она самая красивая. Мистер Бёрнер, Вы заслужили своё место во Всемирной Истории Бензопиления.
30 декабря 1930 года, Кнут Берг (Knute Berg) получил патент на цепную пилу с электродвигателем.
Судя по всему, эта пила относится к разряду "тяжеловесов". Поначалу, пропорции кажутся несуразными, но наличие вертикальной рамы, между двигателем и шиной, помогает развеять сомнения - перед нами мощная электропила для валки и распиливания больших деревьев. При этом, Кнут Берг настаивает что его изобретение является "сравнительно лёгким, моторизованным приспособлением, которым может манипулировать и управлять один человек".
На этом я закончу перечисление "небензиновых" бензопил и перейду к самому финальному аккорду.
Явление
Рождение бензопилы было нелёгким. Годы борьбы за совершенствование двигателя и облегчение конструкции.
24 марта 1925 года, Густав Лиман (Gustaf Lyman) получил патент на "Деревообрабатывающий механизм" (Woodworking mechanism). Механизм представляет из себя V-образную раму с 4-мя ручками, за которые берутся два человека, с присоединённым двигателем внутреннего сгорания.
Собственно говоря, это вполне нормальная бензопила, только расположение в пространстве у неё не совсем привычное.
6 августа 1929 года, Самуэль Бенс (Samuel J. Bens) получил патент на "Моторизованную цепно-пильную сборку" (Power-driven chain-saw assembly).
Данная конструкция, по своему устройству уже не U-образная рама, хотя ещё и не стала окончательно "шиной". Для того, что бы стать нормальной "бензопилой", пиле Густава Лимана не хватило совсем чуть-чуть.
И вот, наконец, 21 апреля 1931 года, Северино Ваккари (Severino Vaccari) получил патент на "Пилу" (Saw). Простая, знакомая пила с карбюраторным двигателем.
Она пришла к нам в конце 20-х и остаётся с нами по сей день. До конца 40-х, бензопила не могла избавиться от второй ручки, на конце шины, но всё проходит. Прошло и это.
Напоминаю, что целью данного исследования было освещение эволюции двигателей цепной мотопилы. Ответ на вопрос "Кто первым воплотил это в металле?" ещё впереди.
31.03.2004: обнаружены мотопилы на гидроприводе
