Противотуманные фары: как появились и зачем нужны⁠⁠

Знаете ли вы, что в 2017 году ряд брендов объявил об том, что перестанет оборудовать свои авто противотуманными фарами. Мол, эта опция себя давно изжила, современная электроника справится с предотвращением ДТП в условиях недостаточной видимости в разы эффективнее.

Сомнительный вывод, учитывая несовершенство электронных помощников водителя. Давайте разберемся в принципе работы «противотуманок» и в том, как они вообще появились.

Мой костер в тумане светит…

О том, чем освещали себе дорогу во тьме конные экипажи, мы говорить не будем: толку от восковых свечей или керосиновых ламп, заключенных в короб со стеклами, почти не было никакого. Поэтому на первых автомобилях, выпускаемых массово, применялись карбидные или ацетиленовые фары, которые достаточно эффективно боролись с недостаточной видимостью на проезжей части.

Зажечь такие фонари было непросто. Сперва требовалось подать воду в бачок с карбидом, который располагался на подножке авто и соединялся с фарами длинным резиновым шлангом. Затем ацетиленовый газ, который образовывался в результате реакции, поступал по шлангу к горелке. Ее водителю предстояло зажечь спичкой, предварительно открыв корпус фары. Подача газа регулировалась через специальный краник на бачке, обеспечивая фонарю необходимую яркость. Кроме того, внутри первой оптики располагались зеркальный отражатель и линзы, которые усиливали яркость световых потоков.

Наличие такой оптики позволило достичь приемлемой освещенности на дорогах – самые мощные ацетиленовые фонари пробивали темноту на сотню метров. Основным недостатком была сложность эксплуатации этих фонарей: емкости бачка с карбидом хватало всего на несколько часов непрерывной работы фар, после чего требовалась дозаправка и очистка отражающей поверхности от копоти. Перед Первой мировой войной в обиходе появились баллоны со сжатым ацетиленом, но их тоже рано или поздно требовалось заправлять либо менять.

Лампы накаливания

Несмотря на остроумный выход из положения в борьбе с недостаточной освещенностью дорог, ацетиленовые фонари оказались лишь первой ступенью в развитии автомобильной оптикой. Им на смену пришли фары с лампами накаливания. Правда, первая массовая лампа, выпущенная в 1899 году французской фирмой Bassee & Michel и сделанная по модели Эдисона, для этого не подходила: в ней использовалась угольная нить, не выдерживающая тряски. К тому же она потребляла непростительно много энергии и нуждалась в применении громоздких аккумуляторов, поскольку генератора в автомобилях еще не существовало – зажигание осуществлялось от магнето.

Гораздо более устойчивыми к тряске и менее энергозатратными оказались лампы с вольфрамовыми нитями, разработанные русским инженером Александром Лодыгиным. В 1906 году американская компания General Electric выкупила у Лодыгина патент на вольфрамовую нить и начала производство таких ламп.

Однако массовое применение ламп накаливания в автомобилях стало возможным лишь после того, как появился генератор. Первые генераторы в автомобилях применялись еще в начале ХХ века: в 1902 году компания Delco, основанная Уильямом Дьюрантом и Чарльзом Кеттерингом, выпустила первый генератор, который был установлен на модели Oldsmobile Curved Dash. Он позволял заряжать аккумулятор на ходу, что значительно увеличило срок его эксплуатации и ускоряло процесс зажигания.

Впрочем, высокой надежностью такие генераторы не отличались. Их стали применять массово лишь с 1946 года, после внедрения в конструкцию устройства кремниевых и селеновых выпрямители, позволивших вырабатывать генераторам больше переменного тока. До этой поры различные производители пускались на хитрости. К примеру, немецкая фирма Bosch в 1913-м выпустила на рынок систему Bosch-Light, позволившую освещению автомобиля работать по замкнутому циклу независимо от зарядных станций. Она состояла из фар, аккумуляторной батареи и генератора с реле-регулятором. Едва попав на рынок, Bosch-Light доказал свою эффективность, разойдясь в количестве трех тысяч комплектов. Вскоре система такого типа получила повсеместное распространение.

Газоразрядные лампы

Когда лампы накаливания вошли в оборот, они вызвали обратную проблему – стали слепить встречных водителей. Ее пытались решить установкой на оптику шторок и жалюзи, которые автомобилист опускал механически при приближении встречного транспортного средства. Но это было неудобно.

Тогда фирма Zeiss выпустила на рынок оптику с фильтром из желтого стекла, опускаемым поверх фары при помощи электромагнитов, когда в этом возникала необходимость. Это оказалось сложно. В 1919 году тот же Bosch предложил оптимальное решение, выпустив лампочку с двумя нитями накаливания – для дальнего и ближнего света. Тогда же вместо обычного стекла применялся рассеиватель с призматическими линзами, отклонявшими световой поток на дорогу.

Что касается привычного нам асимметричного ближнего света фар, то впервые такое распределение светового потока было применено в 1955 году. Это революционное новшество придумала французская фирма Cibie, сделав так, чтобы «пассажирская» фара светила дальше «водительской».

Тогда же лампы накаливания стали заполнять смесью аргона и азота, который препятствовал испарению вольфрама с нитей, что продлевало срок их службы. Еще больше увеличить этот показатель позволило применение 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. Первая «галогенка» от фирмы Hella появилась в 1962 году.

Несмотря на то что галогеновые лампы применяются и сейчас, в качестве альтернативы производителями был предложен ксенон – инертный газ, закачанный в стеклянную колбу под давлением. В неё же подведены два провода, отвечающих за розжиг, – принцип получается тот же, что и в ацетиленовой фаре, применявшейся более века назад.

Основное преимущество ксеноновых ламп перед «галогенками» заключается в более мощном световом потоке при низком потреблении энергии. Фары с такими лампами эффективнее пробивают завесу тумана или дождя, освещая дорожное полотно, а не капли воды в воздухе, как галогенные фары. И поскольку у ксеноновой лампы нет нити накаливания, перегорать в ней нечему. Впрочем, даже ксеноновые лампы уступили в технологичной гонке светодиодам – полупроводниковым приборам, излучающим свет при прохождении через них тока. Сегодня все больше автобрендов отдают предпочтение именно им в оснащении даже бюджетных своих моделей.

Туману вопреки

Первые противотуманные фары появились в оснащении автомобилей в 1930-х годах в качестве опции. Устроены они практически так же, как и основные фары, то есть состоят из корпуса, параболоидного отражателя, рассеивателя и, конечно же, лампы – источника света. Лампы эти могут быть как галогенными, так и ксеноновыми.

Главной особенностью «противотуманок» является их расположение на корпусе автомобиля. Поскольку туман стелется не по самой земле, а чуть выше, то и световой пучок должен быть направлен не на плоскость дорожного полотна, а сообразно дымчатой пелене. Так, для обеспечения оптимального освещения дорожного покрытия при образовании тумана вспомогательную оптику конструкторы расположили предельно близко к дороге, но не ниже 25 см над землей.

Из-за конструктивных особенностей первые отражатели головной оптики автомобилей были круглой формы. Впоследствии их сделали эллипсоидными, поскольку у таких отражателей имелось сразу два фокуса. В параболическом отражателе источник света расположен в фокальной точке, что направляет луч вдоль центральной оси, а рассеиватель расширяет этот пучок, формируя горизонтальную полосу. При этом специальный экран не дает проецировать луч вверх. Так, путем проб и ошибок сформировался оптимальный для туманных условий прибор освещения.

***

Несмотря на длительную эволюцию световых приборов, последние тенденции, выбранные рядом производителей, говорят о том, что от «противотуманок» можно отказаться, как это произошло с газоразрядными лампами, которые используются все реже. В новых моделях Genesis, к примеру, место на бампере для противотуманных фар больше не предусмотрено. А Дженнифер Стокбургер, операционный директор испытательного центра общественной организации Consumer Reports, и вовсе считает, что автомобили, оснащенные электронными системами безопасности вроде функции экстренного торможения, адаптивного круиз-контроля и системы ночного видения, способны остановиться еще до того, как водитель увидит препятствие.

Редакция bamper.by считает такой вывод как минимум поспешным. Однако еще в 2017 году издание New York Times, задавшись тем же вопросом, опросило специалистов по безопасности ADAC. Их ответ удивил общественность: оказалось, что эффективность противотуманных фар практически не изучена, поэтому в США даже нет обязательного требования оборудовать машины противотуманными фарами...