Идея применить паровой локомотив на рельсах впервые возникла у шотландского инженера Ричарда Тревитика в начале 19 века. Первый паровоз для рельсовых путей он сконструировал в 1803 году, а первое испытание транспортного средства произошло лишь спустя год – в феврале 1804 года.
Скорость созданного им паровоза достигала 9 миль в час, а вес составлял шесть тонн. Однако чугунные рельсы не были рассчитаны на такой вес и часто ломались.
В 1807 году Тревитик открыл первую в мире кольцевую дорогу в Лондоне. Постоянные поломки рельсов приводили к тому, что поезд попросту падал и его приходилось то и дело чинить. Но денежные средства у Тревитика были на исходе.
Параллельно с ним на протяжении 1803-1814 годов другие изобретатели тоже пытались создать свой паровоз: Меррей, Бленкинсон, Брентон, Хедли.
В 1814 году английский инженер Джордж Стефенсон начал испытания своего первого паровоза, носившего название «Блюхер».
Вплоть до 1825 года паровозы в основном использовались для нужд рудников. В этом же году был открыт первый участок железной дороги между городами Стоктон и Дарлингтон.
В 1829 году был организован конкурс на лучший локомотив. Стефенсон представил для испытаний свой паровоз «Ракета», который и победил в соревнованиях. Его мощность составляла 13 лошадиных сил, а максимальная скорость — 38 километров в час.
Затем по всему миру началось активное строительство железнодорожных путей: в Англии (1830 г.), Франции (1832 г.), Германии и Бельгии (1835 г.), Австрии и России (1837 г.).
В 1834 году механиками Черепановыми был построен первый паровоз, который мог развить скорость до 16 км/час. Но представители царского правительства отказались от разработок российских инженеров, предпочитая заказывать английские паровозы.
Приехавший в Россию профессор из Австрии Герстнер построил первый участок железной дороги между Царским селом и Петербургом.
Двухколейная железная дорога между Москвой и Петербургом была построена лишь в 1851 году.
История изобретения паровоза имеет много спорных моментов. Известно, что первые попытки создания паровых самоходных машин представляли собой тележку на деревянной раме. В движение ее приводили простейший паровой котел и двигатель с вертикальными цилиндрами, благодаря которым и вращались колеса. Несмотря на то, что автором первых машин считается Жозеф Кюньо, поставить свое изобретение на рельсы ему не пришлось.
Спустя 7 лет Тревитик разработал более совершенную конструкцию машины, способную двигаться со скоростью до 30 км/ч. Название «Catch Me Who Can» было дано этой модели не случайно: в Лондоне устраивались целые соревнования в скорости машины с лошадьми.
Еще один вариант паровоза был создан механиком Форстером и кузнецом Хэкуортом – их машина получила название «Пыхтящий Билли», что объяснялось громким шумом при выпуске пара. Конструкция получилось удачной, так как большую часть элементов воссоздали по аналогии с первой моделью Тревитика.
В 1813 году был построен паровоз «Блюхер», который придумал Джордж Стефенсон. Правда, ему пришлось потрудиться, чтобы его транспортное средство стало совершенным, и совершенство оно обрело только к 1816 году, когда был выпущен третий вариант, способный везти поезда весом до 50 тонн, развивая скорость 10 км/ч.
Черепановы стали первыми, кто создал паровоз в России, но их машина не оказалась востребована, а большинство моделей приобреталось за рубежом. К 1880 году количество паровых агрегатов в нашей стране значительно увеличилось, хотя их производство занимало только треть рынка. Но считается, что именно наши инженеры смогли разрушить монополию Англии на их производство. Эра паровозов длилась до 50-х годов XX века, а созданные транспортные средства эксплуатировались еще в 70-е годы. Сегодня увидеть первые паровозы можно разве только в музеях.
Richard Trevithick ), первая железная дорога , открытая в 1825 году между Стоктоном и Дарлингтоном , обслуживалась паровозами Стефенсона (англ. George Stephenson ). Этот паровоз стал прообразом для всех дальнейших разработок паровозов. В России первый паровоз был разработан отцом и сыном Черепановыми в 1834 году (см. Паровозы Черепановых).Паровоз Тревитика, 1804
Изобретение слова «паровоз» приписывается Н. И. Гречу , который в середине XIX века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз называли «самокатная паровая машина», «паровая фура», «паровая телега», «пароходка» - у Черепановых и В. А. Жуковского , и даже «пароход». В первых отчётах строителя Царскосельской железной дороги Ф. А. Герстнера встречается: «паровая машина», «паровой экипаж», «паровая карета». С 1837 года Герстнер уже использует слово «паровоз».
Паровоз системы Climax
Паровозы подразделяются:
Тип , или осевая формула паровоза обозначается тремя цифрами: первая - количество бегунковых осей (передняя тележка), вторая - количество движущих («сцепных») осей, третья - количество поддерживающих осей (под будкой и топкой). В англоязычной литературе формула указывается по количеству колёс, а не осей - тогда для получения привычного обозначения все цифры надо разделить на два.
В некоторых случаях, отдельные осевые формулы имели международные имена, заимствованные из американской практики, например:
Число сцепных осей паровоза определяется расчётной силой тяги и допускаемой нагрузкой на колесо. В том случае, когда число сцепных осей получается более 5, переходят на сочленённые типы паровозов, обозначаемые 1-3+3-1 или 1-4+4-2. Такой паровоз имеет два экипажа, но один общий котёл.
Паровозы одинаковой конструкции, построенные по одному проекту, представляют серию .
Топливо сжигается в топке котла. Дно топки представляет собой колосниковую решётку , на которой и происходит горение. Зола и шлак ссыпаются через решётку в зольник . Топка закреплена внутри котла на связях и полностью покрыта водой, чтобы максимально полно использовать теплоту сгорания топлива.
Котёл пронизан множеством труб, называемых дымогарными и жаровыми , окружённых наполняющей котёл водой, по которым дым из топки проходит через весь котёл, попадает в дымовую коробку и затем выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. Дымогарные и жаровые трубы являются, таким образом, теплообменником , который передаёт тепло сгоревшего топлива воде в котле.
Вода в котле нагревается и закипает. Образующийся пар собирается в расположенном в верхней части котла сухопарнике , который по своей форме несколько напоминает колокол или купол. В большинстве паровозов пар затем проходит через пароперегреватель .
Из пароперегревателя пар через трубы поступает в паровую машину. Золотник (золотниковый клапан) направляет пар попеременно в переднюю и заднюю части парового цилиндра , приводя расположенный в цилиндре поршень в возвратно-поступательное движение. Это движение посредством кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное и передаётся колёсам паровоза.
Неоднократно, как у нас в стране, так и за рубежом, предпринимались попытки использования пылеугольного отопления. Теоретически, факельное сжигание угольной пыли позволяло повысить КПД паровоза (либо увеличить мощность при сохранении объёма топки). Но необходимая эксплуатационная надёжность работы пылеугольных паровозов не была достигнута. Сгорание массы угля в потоке факела при высоких температурах, происходящее не только в топочном пространстве, но и в трубчатой части котла, приводило к засорению расплавленными частичками шлака задней решётки топки и внутренней поверхности жаровых труб, что резко ухудшало их теплопроводность , следовательно, уменьшало теплоотдачу от факела к воде в котле, и, таким образом, снижало КПД локомотива.
Когда объёмы топок мощных паровозов достигли предела возможности их отопления вручную, возникла насущная потребность в создании механического углеподатчика . Первые попытки создания механического углеподатчика - стокера - были предприняты в США в 1889 году , но они оказались неудовлетворительными. После многолетних исследований мощные паровозы стали оснащаться стокерами двух видов: с верхней и нижней подачей топлива. Паровозы с большой площадью колосниковой решётки оснащались также стокером «Дуплекс» - с двусторонней верхней подачей угля в топку. В СССР стокеры впервые были установлены на паровозах ФД и ИС.
Тендеры некоторых мощных американских паровозов оснащались пушером - механическим устройством, разрыхляющим смёрзшийся уголь и продвигающим его к транспортёру стокера.
Недостатки паровоза, предопределившие его замену электровозами и тепловозами следующие:
| Год | Страна / дорога | Название паровоза | Скорость (км/ч) |
|---|---|---|---|
| Франция / Париж | Паромобиль Кюньо | 3,5-4 | |
| Англия / Стоктон-Дарлингтон | Паровоз Стефенсона | 24 | |
| Англия / Ливерпуль-Манчестер | «Ракета» Стефенсона | 48 | |
| Англия / Ливерпуль-Манчестер | Локомотив Sharp & Roberts | свыше 100 | |
| Франция | «Crampton No. 604» | 144 | |
| США / Нью-Йоркская центральная железная дорога | No. 999 | 181 | |
| Франция / Северная | 3.1174 | 174 | |
| США / Тихоокеанская железная дорога | Класс А Nr. 1 | 181 | |
| Германия / Немецкий Рейхсбан | 05 002 | 200,4 | |
| Англия / LNER | Класс А4 Nr. 4468 «Mallard» | 201,2 |
Современная реплика «Ракеты»
Самый первый паровоз был построен Ричардом Тревитиком в 1804 году , однако первый по-настоящему работоспособный паровоз, «Ракета» (Rocket) был создан Джорджем Стефенсоном в 1830 году . В течение XIX века паровозы совершенствовались, например, был изобретён пароперегреватель, вводились новые типы паровых машин (например, компаунд-машины). К началу XX века сложилась устоявшаяся конструкция паровоза. Тогда же у паровоза появились конкуренты - электровозы и тепловозы . После Второй мировой войны в Европе и Северной Америке паровозы перестали строить. Сохранившиеся машины ещё проработали до шестидесятых-восьмидесятых годов, после чего были выведены из эксплуатации.
Дольше паровозы продержались в странах Азии. Так, в Индии на железных дорогах широкой колеи паровозы использовались до 1996 года . В Китае паровозы строились вплоть до восьмидесятых годов, они широко используются и в начале XXI века.
На Кубе сохранилось большое число очень старых (средним возрастом в 70-80 лет) паровозов производства США . Дело в том, что после прихода к власти на Кубе Ф. Кастро США ввели против Кубы торговое эмбарго, и, таким образом, Куба не могла закупать более современные локомотивы.
В Европе, России и Северной Америке в наши дни паровозы используются на музейных железных дорогах, также поддерживается паровозная инфраструктура (депо, запасы угля, водонапорные башни и др.): паровоз является стратегическим транспортным средством на случай войны.
В России пассажирские паровозы раскрашивались следующим образом:
Раскраска грузовых паровозов:
Паровоз С у -250-64
Паровозы последних выпусков в СССР возили составы в 3000-4500 т. Мощность некоторых серий паровозов при скорости 50 км/час доходил до 4500 л. с. КПД первых паровозов не превышал 2-4 %, у последних он достигал 9,3 %.
Паровозы!
Паровоз - это одна из удивительнейших машин, созданных человеком. В паровозе соединились столь разные, металл, огонь, воздух и вода, и создали могучее стремительное движение.
Паровозы!
Паровоз - это локомотив (тягач, машина), передвигающийся по рельсовому пути и имеющий паросиловую энергетическую установку.
Изобретение русского слова «паровоз» приписывается Н. И. Гречу, который в середине 19-го века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз в России называли «самокатная паровая машина» (или просто «машина»), «паровая фура», «паровая телега», «пароходка» - у Черепановых и В. А. Жуковского, и даже «пароход».
Паровозы!
Паровозы были первыми передвигающимися по рельсам транспортными средствами, так как понятие локомотив появилось гораздо позже и именно благодаря паровозам.
Паровозы создали возможности для развития железнодорожного транспорта, и именно паровозы выполняли основной объём перевозок в 19-ом и первой половине 20-го века, сыграв колоссальную роль в развитии экономик целого ряда стран.
Первые паровозы!
Первые паровозы появились в Англии.
Самый первый в мире паровоз был создан английским горным инженером Ричардом Тревитиком (Richard Trevithick) в 1804 году. Паровоз Ричарда Тревитика возил железную руду на заводе Пен-и-Даррен в Южном Уэльсе.
Паровоз представлял собой паровой котел, который устанавливался на две оси. Топка располагалась впереди, поэтому повозку с углём, где сидел кочегар, прицепляли впереди паровоза.
По большинству показателей этот первый в истории паровоз имел для своего времени потрясающие возможности. При весе в 5 тонн он перевозил со скоростью 8 км/час 5 вагонов массой в 25 тонн. Порожняком он передвигался со скоростью около 26 км/час.
Паровоз Ричарда Тревитика, конечно же, с нашей точки зрения, был очень тяжелым и несовершенным, но он дал старт для дальнейших разработок паровозов.
В истории паровозостроения важную роль сыграл ещё один выдающийся английский инженер Джордж Стэфенсон, который построил свой первый паровоз в 1814 году. Паровозы Стэфенсона оказались более экономичными по сравнению с паровозом Ричарда Тревитика. Более того, Стэфенсон даже убедил руководство ряда шахт построить железную дорогу, которая прошла между Стоктоном и Дарлингтоном.
Рельсы этой дороги были достаточно крепкими, способными выдержать вес паровоза и вагонов с рудой. Чуть позднее началось строительство железной дороги между Манчестером и Ливерпулем. Нерешенным оставался только единственный вопрос, какие именно паровозы запустить между городами.
Гонка паровозов!
Проекты самоходных машин, которые двигались по рельсам и работали на паре, к тому времени предложили уже с десяток изобретателей. В результате образовалась борьба за патенты и предложения.
С подачи Джорджа Стэфенсона руководители железной дороги придумали наилучший выход из данной ситуации. Они решили организовать гонку паровозов, в которой победитель получал право стать главным основным локомотивом для железных дорог Англии.
Соревнования паровозов прошли в городе Рейнхилл в 1829-м году. Победу в состязаниях паровозов одержал паровоз «Ракета», который спроектировал Стэфенсон.
Только паровоз «Ракета» сумел пройти все испытания, он развил среднюю скорость при грузе в 13 тонн до 20 км/ч.
Все конкуренты паровоза Стэфенсона не смогли пройти всей дистанции соревнований. Главный конкурент паровоза «Ракета» паровоз «Новелти», который ускорялся до 45 км/ч, и считался главным претендентом на победу, выбыл из гонки по причине взрыва котла.
Первые модели «Ракеты», а также модели конкурентов не тянули вагоны, а толкали их вперед.
Схема устройства паровоза Стэфенсона «Ракета».
Первая модель паровоза Стэфенсона «Ракета».
Начало массового паровозостроения!
Успешный старт паровоза «Ракета» привел к паровозному буму в Европе. Железные дороги начали строить в Англии, Франции, Австрии, Германии, России.
Первый паровоз в России!
Железные дороги в России начал строить Император Николай I, который был поклонником железнодорожного транспорта.
В 1837 году была построена 27-километровая железная дорога между Санкт-Петербургом и Царским Селом. Паровозы для первой русской железной были заказаны за границей у Джорджа Стэфенсона.
В России к тому моменту имелся свой опыт в паровозостроении. Так, братья Черепановы в 1830-х годах сконструировали собственную паровую машину передвигающуюся по рельсам.
Строительство железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой, начатое в 1843 году, привело к развитию паровозостроения в России.
В 1845 году на Александровском заводе были построены первые российские товарные паровозы (типа 0-3-0) для железной дороги Санкт-Петербург - Москва.
.
Первый российский товарный паровоз типа 0-3-0.
Уже в середине 1860-х годов в России начинается бурное строительство железных дорог, что, соответственно, приводит и к росту потребностей в паровозах. В 1868 году правительство заключает контракты с рядом российских заводов.
В 1869 году началась постройка паровозов на Коломенском и Камско-Воткинском заводах.
В 1870 году началась постройка паровозов на Невском и Мальцевском заводах.
В 1892-1900 годах началась постройка паровозов на Брянском, Путиловском, Сормовском, Харьковском и Луганском заводах.
В Росси сформировалась и собственная российская школа паровозостроения.
Выдающиеся русские инженеры и конструкторы А.П.Бородин, Е.Е.Нольтейн, В.И.Лопушинский и другие создали ряд новых типов паровозов и ввели на них много усовершенствований.
В 1878 году на Коломенском заводе были построены первые в мире пассажирские паровозы с передней тележкой, что способствовало повышению безопасности движения поездов. За рубежом такие паровозы появились только в 1892 году.
В 1891 году впервые в истории паровозостроения был построен паровоз с конденсацией пара.
В конце 19-го века русскими инженерами были заложены основы учения о тяге поездов, которое было превращено русскими и советскими учеными в науку, позволяющую точно рассчитывать массу поезда, скорость и время его движения, определять тормозные пути в зависимости от профиля пути и обеспеченности поезда тормозными средствами и решать многие задачи, связанные с использованием мощностных и тяговых характеристик локомотивов.
В конце 19-го века русские инженеры первые в мире использовали пароперегреватели. В этот же период первыми применили на паровозах двукратное расширение пара. Был обоснован и использован принцип унификации и взаимозаменяемости деталей и узлов в паровозах. Была организована постройка сочлененных паровозов - задолго до появления их в Америке.
В результате, к началу 20-го столетия, Россия полностью освободилась от иностранной зависимости в области паровозостроения. К этому же времени были созданы многие замечательные конструктивные формы русских паровозов, дальнейшее развитие которых привело к самым передовым образцам паровозостроения.
Паровоз типа 0-4-0.
С 1898 по 1917 году заводы России построили 16064 паровоза. Паровозный парк дореволюционной России отличался нецелесообразно большой разнотипностью. Поэтому в 1912 году циркуляром Управления железных дорог Министерства путей сообщения впервые была введена буквенная система обозначений серий паровозов как для казённых, так и для частных железных дорог. Так, согласно ей, все старые товарные паровозы с 3-мя движущими осями (типы 1-3-0, 0-3-0, 0-3-1) получили обозначение серии Т (трёхосные), типа 0-4-0 выпущенные до паровозов «нормального типа» - Ч (четырёхосные), паровозы «нормального типа» - О (основные) и т.д.
Паровозы в СССР.
Советский период паровозостроения берёт свое начало с декабря 1920 года, когда был принят пятилетний план восстановления паровозного хозяйства.
В 1925 года был спроектирован и построен новый пассажирский паровоз СУ, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов.
Паровоз серии СУ.
Начиная с 1926 г. на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строились усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы ЭУ, ЭМ и ЭР.
В 1931 году был создан самый мощный в Европе грузовой паровоз типа 1-5-1 серии ФД, а в 1932 г. на Ворошиловградском паровозостроительном заводе началась серийная постройка этих паровозов.
Паровоз серии ФД.
В начале 1932 года был разработан проект и построен мощный пассажирский паровоз типа 1-4-2 серии ФДП.
В 1934 года был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии имели широкое распространение, их строили на различных заводах вплоть до 1950 года.
В послевоенный период паровозостроения в СССР были выпущены два серийных типа грузовых паровозов с пятью сцепными осями в жесткой раме с нагрузкой на ось 18 т: паровозы 1-5-0 серии Л и 1-5-1 серии ЛВ с расчетной силой тяги соответственно 221,5 и 231,5 кН.
В 1950 году был выпущен первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами. Несколько таких паровозов было построено в 1953 году, а в 1955 году было начато их серийное производство.
Паровоз серии П36.
В СССР до 1957 года было разработано, построено и эксплуатировалось на железных дорогах страны до 400 типов паровозов.
Уникальные советские паровозы.
Паровоз «ИС» - стал гордостью советского паровозостроения. На момент создания это был самый мощный пассажирский паровоз в Европе, и именно ему достался Гран-при на Всемирной парижской выставке 1937-го года.
Паровоз «ИС».
Паровоз П38 - самый тяжёлый паровоз в истории советского паровозостроения. Всего в СССР в 1954-1955 годах было выпущено 4 грузовых паровоза П38. Длина локомотива 22,5 м и тендера 15,7 м, рабочая масса паровоза 214 т + тендер 168 т с водой и углем, конструкционная скорость 85 км/ч, мощность 3 800 л.с.
Паровоз П38.
В 1956 году, в СССР было принято решение о прекращении постройки паровозов по причине низкой экономичности. На замену паровозам пришли тепловозы и электровозы.
Паровоз стал уникальным техническим средством, ускорившим перемещение людей, товаров, идей, развитие инженерной мысли и экономик многих стран мира.
С момента своего появления, паровозы постоянно улучшались и развивались, что привело к большому разнообразию конструкций паровозов.
Тем не менее, начиная с середины 20-го века, паровоз уступил своё место более совершенным локомотивам - тепловозам и электровозам, которые существенно превосходят паровоз по экономичности (КПД - коэффициент полезного действия). Впрочем, в ряде стран паровозы продолжают работать и водить за собой вагоны и поезда.
Мысль о применении пара для нужд транспорта возникла еще в XVII в. Вначале пытались приспособить паровые двигатели к обыкновенным повозкам или телегам.
Паровые повозки были рассчитаны на движение по прямой дороге без рельсов.В 1763 г. французский инженер Коньо построил первую паровую повозку. Эта машина работала всего 12-15 минут. В 1769 г. (или в 1770) Коньо построил более совершенную повозку, но, когда ее пустили по улицам Парижа, оказалось, что ею невозможно управлять.
В 1787 г. американец Эванс изобрел еще одну паровую повозку, однако столь несовершенную, что она не могла применяться на практике.
В конце 80-х годов XVIII в. Уильям Мёрдок, ученик и помощник Джемса Уатта, создал паровую повозку с двигателем конструкции своего учителя. Он построил ряд интересных моделей паровых повозок, но сделать практически пригодную транспортную машину ему также не удалось.
Уильям Мёрдок. Портрет работы Джона Грэма Гилберта
Вообще до конца XVIII в. попытки использовать силу пара для целей передвижения не увенчались успехом. И дело было не только в том, что в то время технически было нельзя решить эту проблему. Внедрению пара на транспорт очень мешало косное, предвзятое отношение большей части едва вышедшего из недр феодализма общества к самой идее искусственно увеличить скорость передвижения человека. С точки зрения церковной морали это казалось «греховным». Изобретатели пытались внести некоторые «улучшения» и «исправления» в «божественный промысел», который определил человеку ходить на двух ногах или в крайнем случае прибегать к услугам лошадей. Всякий другой способ передвижения рассматривался церковниками как «нечестивая попытка улучшить творение творца». Люди, занимавшиеся таким предосудительным делом, объявлялись пособниками дьявола. Если учесть, что церковь пользовалась огромным влиянием в Англии и до известной степени формировала общественное мнение, то станет ясно, что техникам и механикам, посягавшим вместе с «врагом рода человеческого» на «божественное установление», приходилось очень тяжело в «благочестивом» английском обществе конца XVIII в.
Уильям Мёрдок претерпел немало гонений от своих сограждан. Он построил небольшую трехколесную тележку и однажды ночью испытывал ее на одной из малопроезжих дорог близ города.
Когда вода в котле паровой машины закипела, тележка неожиданно для изобретателя одна понеслась по дороге, причем развила такую скорость, что изобретатель был не в состоянии ее догнать. В это время по улице проходил местный священник. Увидев несущийся навстречу ему светящийся и свистящий предмет, священник вообразил, что видит перед собой самого дьявола. Он поднял крик, на который сбежался народ. Подошедший изобретатель пытался разъяснить тайну своего «черта», но никто его не слушал. Тележку немедленно разломали, а создатель ее едва спасся бегством от разъяренной толпы. С этих пор за Мёрдоком прочно укрепилась репутация человека, знающегося с нечистой силой. Всякий богобоязненный невежда считал своим долгом из всех сил вредить Мердоку. Не раз сограждане ломали его модели машин, мешали проводить опыты, восстанавливали против него друзей, отпугивали от изобретателя почти всех знакомых. Подобная же судьба постигла и других изобретателей.
Однако развивающееся капиталистическое производство настойчиво требовало реконструкции транспортных средств. В начале XIX в. во многих странах велись работы над усовершенствованием так называемой паровой телеги, иначе говоря, над созданием парового автомобиля.
Интересные опыты провел чешский механик Иосиф Божек (1782-1832). В 1815 г. Он построил паровую тележку, которая была с успехом испытана. Но попытки повторить в 1817 г. опыты с более мощной машиной не дали удовлетворительных результатов. Следует отметить, что вообще проблема создания парового автомобиля так и не была решена. Автомобиль был создан только на базе двигателя внутреннего сгорания.
Многие изобретатели в эту эпоху пытались построить локомотив, двигающийся по рельсам. Особенно большое значение для создания железнодорожного транспорта имели работы шотландского инженера и механика Ричарда Тревитика (1771 - 1833), который первым пришел к идее применения паровых локомотивов на специально устроенных рельсовых путях.
Портрет Ричарда Тревитика
В 1803 г. Тревитик сконструировал паровоз для рельсового пути, а в феврале 1804 г. провел первое его испытание.
Это важное событие в истории транспортной техники описывалось в одной английской газете: «Позавчера состоялось долго ожидавшееся испытание новоизобретенной паровой машины мистера Тревитика... Испытание превзошло, к всеобщему изумлению, все, что ожидали от него наиболее ярые сторонники. В данном случае... машина была употреблена для перевозки до 10 тонн полосового железа на расстояние свыше 9 миль; необходимо при этом отметить, что тяжесть груза быстро возросла с 10 до 15 тонн благодаря не менее 70 человекам, взобравшимся на повозки. Подталкиваемые непобедимым любопытством, они жаждали прокатиться, пользуясь первым успехом талантов изобретателя... Машина совершила свое путешествие без пополнения котла водой и свободно передвигалась со скоростью 5 миль в час...»
Паровоз Тревитика
Впоследствии Тревитику удалось добиться еще большей скорости, причем паровоз тащил целый поезд из пяти вагонеток, общим весом около 25 т. Паровоз Тревитика был первым рельсовым паровозом в мире. Он имел один горизонтально расположенный паровой цилиндр. Движение поршня передавалось ведущим колесом паровоза при помощи шатуна, кривошипа и системы зубчатых колес. Чтобы облегчить прохождение шатуна через мертвые точки, Тревитик применил маховое колесо. Весил паровоз 6 т. Его котел имел цилиндрическую форму и обратную жаровую трубу, причем топка была устроена в передней части паровоза.
Большим затруднением при опытах с первым паровозом явилось то, что путь, состоявший из хрупких чугунных рельсов, был не приспособлен для передвижения столь тяжелого локомотива. Поэтому происходили частые задержки из-за ломки рельсов. В конце концов этот паровоз был снят с рельсов и использован как стационарная машина.
Через три года упорной работы над усовершенствованием паровоза и рельсового пути Тревитик построил первую в мире опытную кольцевую дорогу в Лондоне. Строя ее, изобретатель ставил своей целью популяризировать свое изобретение, для того чтобы добиться финансовой поддержки.
Паровоз Тревитика и кольцевая дорога-аттракцион для его демонстрации
Современные Тревитику газеты так описывали эту железную дорогу: «Наиболее удивительная машина, которая когда-либо была изобретена, представляет собой паровую машину на четырех колесах, устроенную таким образом, что она свободно и без всякой посторонней помощи будет мчаться галопом по кругу со скоростью 15-20 миль в час. Она весит 8 тонн и на ближайших скачках в Ныо-Маркете будет состязаться с тремя лошадьми в беге в течение 24 часов, дав старт одновременно с ними...»
Несколько позже Тревитик открыл для всеобщего пользования небольшую кольцевую железную дорогу вблизи одного из лондонских скверов. Всякий мог осмотреть и паровоз и прицепленные к нему вагончики. Кольцевая дорога работала несколько недель, затем лопнули рельсы, и паровоз опрокинулся. Тревитик, затративший на постройку дороги все свои средства, был не в состоянии починить путь и поставить паровоз на рельсы. В конце концов Тревитик был вынужден прекратить работу по созданию новых локомотивов.
Однако над созданием новых паровозов продолжали работать другие изобретатели. За период с 1803 по 1814 г. появилось много весьма разнообразных моделей рельсовых паровозов. В области паровозостроения в этот период в Англии работали изобретатели Бленкинсон, Меррей, братья Чемпей, Брентон, Хедли и др.
В 1814 г. сконструировал и испытал свой первый паровоз Джордж Стефенсон (1781-1848), который в основном и решил проблему создания парового железнодорожного транспорта.
Стефенсон вышел из рабочей среды. Его отец и дед работали наугольных шахтах близ Ныокастла - центра английской угольной промышленности. Молодые годы Стефенсон провел, работая в угольных копях. Самоучкой, с большим упорством он изучал механику, физику и многие другие науки. Параллельно с учением он работал над изобретением различных машин и механизмов.
Свой первый паровоз Стефенсон назвал «Блюхер», в честь победителя Наполеона при Ватерлоо. «Блюхер» повторял в своей конструкции многие черты паровозов предыдущих изобретателей.
Паровоз «Блюхер», 1814 год
Первый паровоз Стефенсона был очень тяжел, медленно двигался, работал малопроизводительно, но непрерывно (в других паровозах происходили постоянные остановки работы). В дальнейшем Стефенсон продолжал работу над совершенствованием конструкции своего паровоза.
Паровоз Стефенсона, построенный для Геттонских копей в 1822 году и работавший до 1903 года.
До 1825 г. он построил около 16 различных паровозов, упорно добиваясь наиболее приемлемой конструкции. Много внимания Стефенсон уделял совершенствованию рельсового пути.
До 1825 г. паровозы использовались главным образом на маленьких частных дорогах, обычно обслуживающих нужды рудников или фабричных предприятий. Появление более совершенных конструкций паровозов стимулировало строительство новых железнодорожных линий. В 1818 г. была построена железнодорожная линия протяженностью 61 км между городами Стоктоном и Дарлингтом, предназначенная для перевозки угля. В 1825 г. Стоктон-Дарлингтонская линия была открыта для публики. На современников это произвело колоссальное впечатление.
«Сцена, имевшая место утром 27 сентября 1825 г., не поддается никакому описанию, - писал впоследствии один из директоров этой дороги. - Многие, принимавшие участие в этом историческом событии, всю ночь не смыкали глаз и были на ногах. Всеобщая бодрость и веселость, счастливые лица многих, изумление и испуг на лицах других разнообразили картину.
В назначенный час процессия тронулась. Во главе поезда следовал паровоз, управляемый строителем его - Стефенсоном; за паровозом следовали 6 вагонов с углем и мукой; вслед за ними - вагон с директорами и владельцами дороги; затем 20 угольных вагонов, приспособленных для пассажиров и наполненных ими, и, наконец, 6 вагонов, нагруженных углем... По обеим сторонам пути стояла большая толпа народа; многие бежали за поездом; другие верхом на лошадях следовали за ним по сторонам пути. Последний имел небольшой уклон к Дарлингтону, и в этом месте Стефенсон решил испытать скорость поезда... Он увеличил скорость хода до 15 миль в час. Когда поезд прибыл в Дарлингтон, оказалось, что в вагонах было 450 пассажиров и что вес поезда был 90 тонн».
Новая железная дорога быстро показала преимущества нового вида транспорта перед старыми способами передвижения. Популярность железнодорожного транспорта в Англии росла. Многочисленные изобретатели работали над созданием и совершенствованием новых видов локомотивов. В 1829 г. был объявлен конкурс на создание лучшего паровоза. Стефенсон представил на конкурс свой новый паровоз - знаменитую «Ракету». «Ракета» имела машину мощностью в 13 л. с. На конкурсе производились испытания всех типов локомотивов. «Бой паровозов», как называли этот конкурс, закончился победой «Ракеты», которая свободно тянула поезд весом в 17 т со скоростью до 21 км в час. Скорость паровоза с одним пассажирским вагоном и 36 пассажирами составила 38 км в час.
Схема паровоза Д. Стефенсона «Ракета»
«Ракета» была наиболее совершенным локомотивом того времени. Изобретатель приспособил к паровозу только что появившийся тогда трубчатый котел, который дал возможность значительно увеличить скорость локомотива. «Ракета» была построена с учетом всех достижений паровозостроения своего времени. Она явилась как бы итогом начального периода развития паровоза.
В 1830 г. в Англии для пассажирского движения была открыта железная дорога между Ливерпулем и Манчестером протяженностью в 45 км. В этом же году в США была построена первая железнодорожная линия Чарльстон - Огеста длиною в 64; км. В 1832 г. была построена первая железная дорога во Франции, в 1835 г.- в Бельгии и Германии, а в 1837 г.- в России и Австрии.
Первый паровоз в России был построен на Нижне-Тагильском заводе на Урале в августе 1834 г. замечательными русскими механиками, крепостными Ефимом Алексеевичем Черепановым (1774-1842) и его сыном Мироном Ефимовичем Черепановым (1803-1849).
Е. Ф. Черепанов
М. Е. Черепанов
Паровоз Черепановых возил состав весом в 3,3 т со скоростью от 13 до 16 км в час. Для увеличения парообразования Черепановы установили на паровозе дымогарный котел с большим количеством трубок, чем в паровозе Стефенсона, а также применили специальный механизм обратного хода. Вслед за первым паровозом Черепановы в 1835 г. построили второй, более мощный паровоз. «Горный журнал» в июле 1835 г. писал, что второй паровоз Черепановых «может возить за собой до 1000 пудов груза».
Модель первого паровоза Е. А. и М. Е. Черепановых
Однако замечательные машины Черепановых не были использованы для развития железнодорожного транспорта в нашей стране. Судьба их была подобна судьбе паровой машины Ползунова.
К сожалению, первая паровая машина России оказалась ненадежной. Она часто ломалась. В сумме, она проработала чуть более 42 суток.
Макет паровой машины Ползунова
В 1834 г., т. е. как раз в то время, когда Черепановы строили свои паровозы, в Россию приехал австрийский профессор Герстнер. Герстнер сумел добиться от царя привилегии на строительство железной дороги между Петербургом и Царским Селом протяженностью в 27 км. Эта железная дорога была открыта в 1837 г. Несмотря на отечественный опыт паровозостроения, царское правительство предпочитало выписывать паровозы из Англии, отказавшись от использования локомотивов, созданных Черепановыми.
В 1851 г. в России была сооружена двухколейная Петербургско-Московская железная дорога.
К середине XIX в. темпы сооружения железных дорог общего пользования с паровой тягой все более и более возрастают. С 1840 по 1870 г., т. е. за 30 лет, протяженность железных дорог во всем мире увеличилась в 14 раз.
Явившись результатом промышленной революции, железные дороги стимулировали рост важнейших отраслей производства. Возникла новая отрасль машиностроения - транспортное машиностроение. Под воздействием все увеличивающегося спроса железных дорог стали быстро развиваться металлургическая и угольная промышленность.
