Historia motocykli wg Lecha: Pierwsze silniki

Wstępna odpowiedź będzie wymijająca – najpierw z pewnością było koło. Bez niego nie byłoby ani silników, ani rowerów. Tu jednak wpadamy w meandry zawiłych teorii sprawczości czy nawet koncepcji filozoficznej determinizmu sprawczego. A mówiąc prościej – nie wynaleziono by lampy naftowej, gdyby nie było nafty, lub opony, gdyby nie było gumy. Nie byłoby ani rowerów, ani silników, gdyby ludzkość nie dorosła technologicznie do ich skonstruowania. A droga do powstania tego, co zachwyca nas dzisiaj na ulicach czy torach wyścigowych wcale nie była łatwa. Wręcz przeciwnie, niejednokrotnie okupiona była śmiercią eksperymentatorów.

Zacznijmy od silnika, bo wygląda na to, że na świecie pojawił się znacznie wcześniej niż cała reszta motocykla, czyli rower – nawet ten w najbardziej pierwotnej formie, czyli biegowy. Postanowiłem usystematyzować opowieść i podzielić „jednostki napędowe” na następujące kategorie: parowe, elektryczne i spalania wewnętrznego. Ze względów praktycznych nie będziemy zajmowali się pojazdami napędzanymi żaglami, chociaż i takie były i nadal są użytkowane, choć w wąskim zakresie. Najstarsze wydają się być silniki parowe.

W naszych czasach motocykle parowe buduje się już jedynie dla zabawy. Chociaż przy obecnych cenach benzyny… kto wie?

Para buch

Wygląda na to, że pierwszym urządzeniem, które od biedy można by nazwać silnikiem, była turbina parowa wynaleziona przez greckiego uczonego, Herona z Aleksandrii, ok. 60 roku naszej ery. Całość składała się z podgrzewanego ogniem, napełnionego wodą kociołka i turbiny właściwej w formie kuli zamocowanej na osi, z dwiema rurkami (dyszami?) skierowanymi przeciwbieżnie. Gdy w kotle gotowała się woda, para pod ciśnieniem przedostawała się do kuli i uchodziła dyszami. Urządzenie nie służyło absolutnie do niczego, było po prostu zabaweczką i musiało minąć ok. półtora tysiąca lat, żeby ktoś przyjrzał mu się dokładniej i spróbował praktycznie wykorzystać ciśnienie pary. Turbiny odrzutowe (bo chyba do nich należy zaklasyfikować wynalazek Herona) to akurat zupełnie osobny temat i jeśli starczy czasu i cierpliwości, zajmiemy się nimi w odpowiedniej kolejności. Osobiście widziałem w 2007 roku na wyspie Man gościa jeżdżącego motocyklem napędzanym silnikiem turboodrzutowym. Turbina parowa Herona nie była do niczego przydatna, jednak w końcu znaleźli się ludzie, którzy zauważyli niezwykłe właściwości pary wodnej i postanowili coś z tym zrobić.

Tak wygląda pierwszy amerykański motocykl z napędem parowym, zbudowany przez Sylvestra Ropera w 1867 roku

Maszyna prochowa

W roku 1682 Christiaan Huygens, bazując na wcześniejszych teoretycznych rozważaniach księdza Jeana de Hautefeuille, przeprowadził próby z prochową maszyną atmosferyczną. Jej zasada działania była mniej więcej taka: w cylindrze umieszczano nieco prochu armatniego, który w trakcie nagłego spalania usuwał powietrze przez skórzane węże. Te z kolei pod wpływem ciśnienia atmosferycznego zaciskały się i w ten sposób w cylindrze powstawało podciśnienie. Następnie, pod wpływem ciśnienia atmosferycznego, tłok ulegał przesunięciu w dół, przez co mógł wykonać pracę. W pewnym sensie można więc tu chyba mówić o pierwszym silniku spalania wewnętrznego, chociaż zasada jego działania była zupełnie inna niż współczesnych jednostek. Podobno urządzenie naprawdę działało i miało służyć do zasilania w wodę fontanny w ogrodach króla Ludwika XIV. Tu wracamy do zasady determinizmu – gdyby nie proch, maszyna Huygensa nie mogłaby powstać…

Francuzi pokazali swój motocykl parowy w tym samym roku, co Roper w USA

Pierwszy silnik parowy

Na pomysł zastąpienia wybuchu prochu sprężoną parą wodną wpadł Denis Papin, który ogłosił swój wynalazek w roku 1690. Właśnie ten moment uznaje się za narodziny maszyny parowej, chociaż samo dzieło Papina niezbyt nadawało się do użytku. W szczelnym cylindrze umieszczano nieco wody, a pod nim kociołek z żarem. Gdy woda się zagotowała, para wodna unosiła tłok. Następnie kociołek usuwano, para się skraplała, a ciśnienie atmosferyczne pchało tłok w dół. Był to znaczny postęp w stosunku do maszyny Huygensa, jednak wynalazek Papina działał przeraźliwie wolno – mniej więcej jeden skok tłoka na minutę. Po kilku latach prac konstruktor odseparował kocioł z parą od cylindra, a rozprężająca się para wprawiała tłok w ruch. Można uznać, że to właśnie była już prawdziwa maszyna parowa. Niestety w takiej formie nie znalazła jeszcze szerszego praktycznego zastosowania.

Maszynę Papina udoskonalił Thomas Savery, którego oficjalnie uznaje się za twórcę maszyny parowo-atmosferycznej. Swój wynalazek opatentował w roku 1698, a pierwszą na świecie fabrykę maszyn parowych założył w roku 1702. Aby uświadomić czytelnikom, jak dawno to było, wspomnę, że w tym czasie wojska szwedzkie dewastowały i podpalały Wawel podczas III wojny północnej. Chwilę później maszyny parowe, udoskonalone przez Thomasa Newcomena i wykonujące kilka cykli na minutę, pracowały już jako pompy służące do odwadniania kopalń. Co ciekawe, w roku 1722 takie urządzenie zainstalowano na Słowacji, w kopalni w Bańskiej Bystrzycy. W dalszym ciągu były to maszyny jednostronnego działania i dopiero w 1782 roku James Watt opatentował urządzenie dwustronnego działania, w którym para wodna popychała tłoczysko raz z jednej, raz z drugiej strony, podnosząc jego sprawność do sensownych wartości. Rozwój wydarzeń motoryzacyjnych mocno wtedy przyspieszył.

Trójkołowiec Cugnota. W roku 1771 uczestniczył w pierwszym wypadku samochodowym w historii ludzkości

Wreszcie jedziemy!

Skoro był już jako tako działający silnik, trudno było go nie zaprząc do pojazdu. Na pomysł drogowej maszyny samobieżnej wpadł francuski inżynier i oficer Nicolas Cugnot. W roku 1769 zbudował on pierwszy działający samobieżny pojazd o napędzie parowym. A że wehikuł miał trzy koła (dwa z tyłu, jedno z przodu), trudno powiedzieć, czy był to samochód, czy motocykl trójkołowy. Najbardziej zbliżony był pewnie do traktora, bo służył jako ciężki ciągnik artyleryjski. Mógł uciągnąć cztery tony i poruszał się z prędkością ok 5 km/h. Ta maszyna (nazywana Fardier à vapeur) nie była łatwa w prowadzeniu i w roku 1771 zderzyła się z murem. To był pierwszy w dziejach ludzkości wypadek samochodowy. Pojazd ten był strasznie prymitywnym i ciężkim klamotem. Dopiero wynalazek Watta – silnik dwustronnego działania, a także pojawianie się odśrodkowego regulatora zaworów pary, pozwoliły na zmniejszenie gabarytów urządzenia i precyzyjne sterowanie nim. Maszyny parowe mogły być już naprawdę malutkie – stosowano je nawet w młynkach do kawy. I tak oto dotarliśmy do pierwszego w historii ludzkości motocykla.

Maszyna prochowa Huygensa. Miała już tłok, a pracowała wykorzystując podciśnienie po tlenie wypalonym w cylindrze

Pierwszy prawdziwy motocykl

Oficjalnie za ojców konstrukcji motocyklowych uważa się równolegle dwie ekipy:  Sylvestra Ropera z USA oraz Francuzów Pierre’a Michaux i Louisa-Guillaume Perreaux w Europie. Obie maszyny powstały w okolicach roku 1867. Amerykański motocykl parowy wykorzystywał ramę drewnianą, natomiast Francuzi zastosowali w swojej konstrukcji bardziej nowoczesną stal. Budowa tych pojazdów wcale nie była jeszcze tak oczywista, bowiem… rowery w dzisiejszym rozumieniu tego słowa wciąż były w powijakach, a królowały bicykle (to coś z wielkim przednim kołem i malutkim z tyłu). Tym tematem zajmiemy się jednak nieco później. Użyte silniki parowe wytwarzały moc na poziomie jednego, dwóch koni mechanicznych, co zapewniało osiągnięcie prędkości rzędu kilkunastu km/h.

Po swoim pierwszym prototypie z końca lat 60. XIX wieku Roper zbudował w 1894 roku nową i poprawioną wersję, opartą na najbardziej nowoczesnej w tamtych czasach, „bezpiecznej” ramie, czymś pomiędzy bicyklem a rowerem. Motocykl ten musiał być chyba dosyć szybki, bo w 1896 roku jego konstruktor zmarł podczas jazdy nim na atak serca. W sumie nie ma się czemu dziwić – poza silnikiem parowym, ramą, kołami i siedziskiem, pojazd ten nie miał żadnych innych elementów. Być może należałoby to uznać za pierwszy w historii śmiertelny wypadek na motocyklu? Pierwszy pojazd Ropera z roku 1869 znajduje się obecnie w zbiorach Smithsonian Institution w Waszyngtonie, a druga znana maszyna została w 2012 roku wystawiona na aukcję i trafiła do prywatnej kolekcji.

Pojazdy z napędem parowym były pierwszymi drogowymi mechanicznymi urządzeniami samobieżnymi

Francuzi poszli nieco innym tropem, ich pojazd w pierwszej wersji był trójkołowcem.  Produkowany seryjnie silnik parowy Louisa-Guillaume Perreaux został dołączony do roweru na pedały zbudowanego przez firmę Pierre’a Michaux i tak, gdzieś ok. roku 1868, powstał pierwszy europejski zmotoryzowany jednoślad. Na silniki spalinowe w motocyklach trzeba było jeszcze trochę poczekać, ale o tym napiszę w kolejnym odcinku…

P.S Aby nie było nieporozumień, chcę rozwiać wątpliwości – ten cykl to nie rozprawa naukowa, tylko luźne opowieści, pomijające zapewne wiele istotnych wątków.