Э
ЭВОЛЮЦИЯ ФАРЫ
Давно я собирался вникнуть в эту тему: фары автомобиля. Как все начиналось, как развивались и что представляет из себя сегодняшняя фара современного автомобиля? Собирался я собирался, и вдруг из Ульяновска от нашего внештатного корреспондента по Поволжью Анатолия Малявина приходит этот материал.
Скажите, на что вы обращаете в первую очередь внимание, когда знакомитесь с новинкой автопрома? Правильно, на фары. Смотришь на это изящество стекла и металла и отчетливо понимаешь, сколько труда и передовой мысли заложено в них конструкторами.
Фары автомобиля – это его визитная карточка, его лицо. И еще – безопасность.
Сейчас нам трудно представить, что когда-то перед поездкой водитель зажигал в фарах парафиновые свечи. Первые автомобили унаследовали их от карет. И самое интересное – свечные фары устанавливались не только спереди, но и... сзади. Почему? – спросите вы. Все очень просто. Скорость первых автомобилей была так мала, что их запросто обгоняли конные экипажи. Задние фары помогали избежать столкновения.
Затем их сменили карбидные (ацетиленовые) системы, освещавшие дорогу горящим газовым пламенем. Запуск таких фар представлял из себя целый ритуал. Сначала водитель должен был налить воду в специальный бачок с газом, расположенный, как правило, на подножке автомобиля. Затем соединенный с водой карбид кальция образовывал тот самый ацетиленовый газ, который по трубке поступал к горелке, находящейся в отражателе. Чтобы зажечь огонь, требовалось открыть фару, поднести к горелке спичку – и фары начинали светить отраженным светом. Развитие оптики позволило достичь хорошей освещенности дороги, но...увы. Через пару часов газ заканчивался, бачок нужно было заправлять, а горелку с отражателем прочищать от копоти.
Но время шло, инженерная мысль не стояла на месте. На этом этапе, можно с уверенностью сказать, появилось гениальное изобретение – лампа накаливания. Первая автомобильная лампа такого типа была запатентована еще в 1899 году французской фирмой. Но еще десять лет лампы с угольной нитью накаливания оставались довольно ненадежными, очень неэкономичными, что потребовало тяжелых батарей, а они, в свою очередь, зависели от местных станций подзарядки: в те годы автомобильных генераторов большой мощности еще не существовало.
Но в 1906 году фирма «Osram» применила тугоплавкий вольфрам в качестве материала для нитей накаливания, и такие лампы оказались намного экономичнее ламп с угольной нитью. К тому же проведенные опыты показали, что вольфрамовые нити менее восприимчивы к тряске на неровной дороге. В 1913 году немецкая электротехническая компания «Bosch» выпускала только один продукт для автомобилей – систему зажигания от магнето. Но это не гарантировало стабильность фирме. Поэтому ее владелец, инженер Роберт Бош, задумался о расширении ассортимента продукции и решил начать производство осветительного оборудования. Исследования в этой области начались еще в 1910 году, и уже три года спустя они увенчались появлением системы, состоящей из фар, генератора, аккумуляторной батареи и реле-регулятора для управления подзарядкой батареи. Система оказалась настолько удачной, что уже за год было продано более трех тысяч комплектов для установки на автомобили. Первое время компания производила только фары, генератор или реле-регулятор, а выпуск собственных аккумуляторов под маркой «Bosch» начался только в 1922 году.
Но с распространением фар накаливания появилась другая проблема – ослепление встречных водителей. Сначала ее пытались решить включением добавочного сопротивления, снижавшего накал нити, а следовательно, и силу света. Самое же оптимальное решение было предложено фирмой «Bosch», в 1919 году представившей автомобильную лампу с двумя нитями накаливания – для дальнего и ближнего света. К тому времени уже был придуман и особый рассеиватель, представлявший собой покрытое призматическими линзами стекло фары, отклоняющее свет вниз, на дорожное полотно. В те же годы лампы стали заполнять смесью аргона и азота, который препятствовал испарению вольфрама с нити, что благоприятно сказалось на долговечности ламп.
Следующим этапом развития автомобильных фар стало применение в пятидесятые годы галогенидов – газообразных соединений йода или брома. В такой лампе галогенный газ вступал в соединение с испарившимся вольфрамом, затем при высоких температурах это соединение распадалось на составляющие вещества, и атомы вольфрама оседали на спирали. Поэтому лампы с галогенами, отлавливающими испаряющийся вольфрам и возвращавшими его на спираль, были еще более долговечными. Первую автомобильную галогенную лампу представила в 1962 году фирма «Hella», а потом такие лампы с высокой световой отдачей стали уже массовым явлением.
Следующей страницей в истории автомобильного освещения стало изобретение ксеноновых ламп, представлявших собой колбу, в которую под большим давлением закачана смесь инертных газов, большей частью ксенона. В эту же колбу подведены два провода, дающие розжиг газа, образующего свечение. Основное преимущество ксеноновых ламп – более мощное освещение при низком потреблении энергии. К тому же свет от ксеноновых ламп по своему спектру ближе к дневному, поэтому позволяет водителям лучше оценивать ситуацию на дороге. Он намного лучше «пробивает» завесу из тумана или дождя, освещая дорожное полотно, а не капли воды в воздухе. К тому же такой свет не слепит водителей встречных машин, в отличие от света галогенных ламп. И поскольку у ксеноновой лампы нет нити накаливания, то перегорать там нечему.
Но и век ксеноновых ламп может оказаться не таким уж и долгим, так как будущее пророчат не газовым лампам, а чему? Что готовит нам завтра? Скорее всего, активное внедрение светодиодной оптики взамен колб с галогеном и ксеноном. Уже сейчас светодиоды используют в задних фонарях, но им найдется место и в фарах головного света. Как выражаются инженеры, «мультичиповые» (говоря по-русски, многосекционные) светодиодные фары через несколько лет должны вытеснить ксеноновые.
Достоинств у диодов много. Во-первых, они занимают гораздо меньше места. Во-вторых, срок их службы превышает срок жизни самого автомобиля. В-третьих, скорость срабатывания диодов гораздо выше, чем галогенных или ксеноновых фар. В-четвертых, они потребляют меньше электричества.
Современная фара – сложнейшая и очень красивая конструкция. И недешевая, кстати. Любая фара состоит из корпуса, отражателя, рассеивателя и источника света. Иногда отражатель, рассеиватель и источник света объединены в неразъемную конструкцию, называемую «лампа-фара». В ней раскаленная спираль находится в большом объеме газа, и за счет этого лампа лучше охлаждается, зеркальная поверхность отражателя не портится и не загрязняется рассеиватель. Но когда такая лампа-фара перегорает, заменить ее можно только на новую.
Долгие годы фары имели только одну форму – круглую. И эта форма должна была оставаться неизменной, пока корпуса фар крепились отдельно от крыльев и капота, к тому же она являлась самой простой и оптимальной для производства. Но с развитием автомобильного дизайна потребовались и более сложные формы. Появились прямоугольные фары – помните наши «Москвичи»? – появились и быстро сошли на нет. Эта ветвь оказалась тупиковой.
Исследования показали, что полноценная фара, отвечающая всем современным критериям, может иметь только параболический отражатель, и никакой иной. А вот сам параболоид можно встраивать куда угодно, насколько позволяет фантазия.
Конструкция современной фары отнюдь не простая, как кажется на первый взгляд. Например, только поверхность отражателя современной фары имеет несколько слоев. Это обеспечивает отсутствие коррозии на протяжении всего периода службы автомобильной фары, она не окисляется. Сначала на стальной лист наносится слой грунтовки, потом лак специальный, два слоя различных лаков, потом алюминиевое напыление и еще защитный слой прозрачного лака. Это довольно дорогая технология, но только так можно обеспечить продолжительный срок службы фары.
До определенного эволюционного момента функции рассеивателя выполняло стекло фары, и он работал по принципу, когда определенный участок стекла отвечал за распределение света на определенный участок дороги под определенным углом. Следующим шагом стала разработка отражателя по сегментируемому принципу. Это был уже отражатель, каждый участок которого отвечал за распределение света на определенный участок дороги. С этого момента стало возможным использование прозрачного защитного стекла, так как за рассеивание света отвечал отражатель.
С 1950 года в отражателях отечественных фар стало применяться алюминирование. Алюминиевый отражающий слой получался путем распыления алюминия в вакууме и осаждения его на предварительно окрашенную лаком внутреннюю поверхность штампованного стального отражателя. Осажденный алюминиевый слой не требует полировки и имеет высокий коэффициент отражения. Однако алюминиевый слой очень мягок и легко повреждается при прикосновении к нему.
Внедрение в производство фар термопластики позволило воплотить в жизнь многие дизайнерские идеи. Особенно в этом преуспели инженеры компании «Hella». Отпала нужда в сложных покрывных стеклах – в 1993 году в серию пошла первая европейская фара с пластиковым рассеивателем для «Опеля-Омеги». Ее преимущества сразу стали очевидны и для конструкторов – сниженный вес, до 1 кг на фару, – и для дизайнеров – стало легче конструировать формы, не задумываясь о сложности производства. Дальнейшее развитие автомобильной фары было бы невозможно без математического моделирования – компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. И современная фара напоминает многократно увеличенный и очень сложно устроенный глаз насекомого, мухи, например, пчелы, стрекозы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, очень высока.
Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают... Если вы являетесь владельцем недешевой машины, к вашим услугам омыватели фар. В ином случае мойте фары сами.
Ксеноновый террор. Террор водителей или ГИБДД?
Несколько месяцев назад повалили в мою почту жалобы на инспекторов ГИБДД: вот, мол, лишают прав за мой ксенон, который хоть и самопальный, но установлен на специализированном сервисе, отрегулирован и никому не мешает. Письма повалили сначала из Татарстана, потом из Башкортостана, Чувашии, а потом почти со всей страны. И было их немало – многие сотни. Текст один и тот же: «Почему ксенон под запретом?»
Я и сам, честно говоря, недоумевал – почему? И почему за ксеноновые лампочки такое суровое наказание: лишение прав от шести месяцев до года? Что-то тут опять наша ГИБДД мудрит – а намедни проехался до Питера и обратно, раз восемь тормозил до нуля от ослепления встречными фарами, и понял, что проблема есть и в ней надо разбираться.
Позвонил своему другу в Ульяновск, Анатолию Малявину, специалисту в этом деле, и с его помощью в эту проблему вник. Потом походил по авторынкам и магазинам, сервисам, поговорил со специалистами и вот что имею вам, друзья, доложить.
В настоящее время идет всероссийская битва «ксенонщиков» с ГИБДД. В стане «ксенонщиков» не столько автомобилисты – те, кто его установил, кто пострадал за это от инспекторов, – сколько многие сотни фирм, для которых установка ксеноновых лампочек на обычные, так называемые рефлекторные фары – это уже многолетний устойчивый бизнес, причем бизнес непыльный и весьма прибыльный.
Но давайте вернемся на несколько лет назад. Помню, где-то в начале этого века, может быть, в самом конце прошлого меня удивляли столбы и заборы, обклеенные краткими объявлениями: «Ксенон – 300, 400 долларов» и телефон. А ксенон в те годы – это было очень, очень круто: только самые современные и дорогие импортные автомобили его имели, да на правительственных, кортежных ослепительно мигал ксенон. И те пацаны, на «девятках» и «десятках» да на потрепанных иномарках которых сиял ксенон, были, конечно, очень-очень крутыми пацанами. И эти баксы вбухивались в автомобиль вовсе не для лучшей освещенности дороги, а для того же, для чего прорезался люк в крыше, для этого не предназаначенной, ставился на багажник бесполезный спойлер или глушитель-прямоток, – для понтов.
Ну а раз есть спрос, предложение не заставило себя ждать, тем более что и ксеноновые лампочки, и блоки розжига-контроля к ним вещи миниатюрные, но денежноемкие – то, что и надо для высокорентабельного бизнеса.
Прошло несколько лет, и ездить по дорогам страны стало совершенно невозможно. Не просто яркий встречный, а ослепляющий встречный свет стал бичом, напастью российских дорог. А почему?
Здесь причин множество, но начинать надо с устройства. В лампе накаливания светится раскаленная вольфрамовая нить, а ксеноновая лампа – это свечение раскаленной газовой дуги, от электрода до электрода, только температурный режим ксенона гораздо более низкий, а яркость в разы выше. Но для того чтобы такую лампочку включить, ее надо поджечь, а для этого нужно много тысяч вольт, поэтому-то в пару к ксенону созданы так называемые блоки розжига. В среднем, если ксеноновая лампочка подобрана по уму и ее так называемая цветовая температура находится в пределах 4000 – 5000 Кельвинов, то яркость ее светового пучка примерно в два с половиной раза выше, чем галогеновой при том же рефлекторе-отражателе.
Для автомобилей с ксеноновым светом заводского изготовления никаких проблем с ослеплением встречных водителей нет – там предусмотрены и корректор, и ограничения пучка света, и его точная фокусировка.
Для «ксенонщиков» существует два варианта дооснащения самодельным ксеноном своего автомобиля. Первый – установка новой оптики в сборе. Второй вариант – установка ксеноновой колбы и сопутствующего блока в существующую фару. Еще совсем недавно это влекло переделку штатного посадочного места, что было чревато невозможностью настройки, герметизации и даже поломкой блок-фары. Но производители прореагировали на спрос и стали выпускать ксеноновые лампы с адаптированными цоколями. Наш рынок забит ксеноновыми лампами под любые цоколи нексеноновой оптики – и европейскими, и японскими, и главным образом самыми дешевыми и потому популярными – китайскими. Продаются не только лампочки, прилавки забиты контрафактными якобы ксеноновыми фарами в сборе, не имеющими никаких отметок на корпусах и сертификатов соответствия требованиям безопасности ЕЭК ООН. И все это густым потоком устанавливают на свои автомобили наши автовладельцы. Установить-то можно, а отрегулировать?..
Специалисты фирм, зарабатывающих на установке ксенона, громят на своих интернет-ресурсах ГИБДД, доказывают, что оно не имеет никаких узаконенных прав запрещать установку ксеноновых ламп в нексеноновые фары. Да, не имеет, но со дня на день такие поправки в КоАП наверняка внесут. Поэтому очень не советую из нексеноновых фар делать ксеноновые – очень серьезное наказание.
Многие самопальные ксеноны не имеют вообще двухрежимной функции работы фары: ближний, дальний свет. У них он единственный, и не дай бог, если такой автомобилист ставит колбу ксенона не выше 5000 Кельвинов, а если он очень крутой и хочет 7000, а то и 12 000? Да у него получается такой голубой-голубой, аж синий, прожекторный свет, и ему при таком свете ехать очень комфортно, а встречным – просто невозможно.
Но и эту проблему ксеноновый самопальный рынок преодолел: двухрежимную работу фары – ближний и дальний свет обеспечивает Bi-xenon. Конструктивно это все та же колба с парой электродов, но в ней есть подвижный элемент (им может быть как отражатель, так и сама колба), который занимает либо «ближнее», либо «дальнее» положение, чем и регулируется световой пучок.
Подводим итог: зная наших людей, стремящихся «за рупь до крови» – к крутизне, зная наших бизнесменов, для которых рамок нет и выдать китайское копеечное за японское тысячное не проблема, а норма, мы можем поверить и понять: сегодня на дорогах страны море ксенонового беспредела. И сколько народа уже погибло от ослепления и сколько еще погибнет? И как навести здесь порядок? При прохождении ТО? Если бы его действительно проходили – да, согласен. Но тот факт, что порядок никак не наводится, красноречиво говорит о том, что наш ТО в большей части – фикция.
Вот и приходится ГИБДД, пока нет закона о ксеноне, применять статью КоАП 12.5, часть 3-я, где говорится о световых приборах, «режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску ТС к эксплуатации». И это наказывается строго – лишением прав от шести месяцев до года, ксенон конфискуется, номера снимаются. Придется смириться, друзья-автомобилисты, и снять самопальный ксенон.