Краткая информация:
Перекрытие-оболочка — строительная конструкция перекрытий зданий и сооружений. В архитектурной практике используются выпуклые, висячие, сетчатые и мембранные оболочки из железобетона, металлов, древесины, полимерных, тканых и композиционных материалов. Для расчёта таких конструкций используется специально разработанная теория оболочек.
Сетчатые перекрытия-оболочки впервые внедрил в мировую практику российский инженер и архитектор В. Г. Шухов в 1896 году.
Краткая информация:
Так благодаря ему появился железнодорожный транспорт, и именно паровозы выполняли основной объём перевозок в XIX и первой половине XX вв, сыграв колоссальную роль в подъёме экономики целого ряда стран.
Описание:
Паровоз — автономный локомотив с паросиловой установкой, то есть использующий в качестве двигателя паровую машину. Паровозы были первыми передвигающимися по рельсам тяговыми транспортными средствами, само понятие локомотив появилось гораздо позже и именно благодаря паровозам. Паровоз является одним из уникальных технических средств, созданных человеком, ведь роль паровоза в истории трудно переоценить.
Так благодаря ему появился железнодорожный транспорт, и именно паровозы выполняли основной объём перевозок в XIX и первой половине XX вв, сыграв колоссальную роль в подъёме экономики целого ряда стран. Паровозы постоянно улучшались и развивались, что привело к большому разнообразию их конструкций, в том числе и отличных от классической. Так существуют паровозы без тендера, с шестернями, турбинами, и даже такие, для работы которых не нужно сжигать топливо. Однако с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — электровозам и тепловозам, которые существенно превосходят паровоз по экономичности. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя поезда, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.
Первый паровоз в России был построен в 1833—1834 гг. уральским крепостным механиком Ефимом Алексеевичем Черепановым и его сыном Мироном Ефимовичем на Нижнетагильском заводе. Этот паровоз перевозил до 3,2 т груза со скоростью около 16 км/ч. В 1835 г. Черепановы построили второй, более мощный паровоз, перевозивший около 16 т груза.
Прн постройке этих паровозов русские механики внесли много технических новшеств, которые впоследствии нашли применение в паровозостроении. Паровозы Черепановых имели большую трубчатую поверхность нагрева котла, чем паровоз «Ракета» английского изобретателя Стефенсона. На первом паровозе Черепановых было установлено 30 дымогарных труб, на втором — 80, а иа паровозе «Ракета» — только 25. Паровые цилиндры на паровозах Черепановых были расположены горизонтально под котлом; для перемены направления движения был установлен специальный переводной механизм.
Паровозостроение в России началось со строительством Петербурго-Московской, ныне Октябрьской, железной дороги (1843 г.). Первый грузовой паровоз-с тремя движущими (сцепными) осями был построен в 1846 г. в Петербурге на Александровском машиностроительном заводе. Затем этот завод, кроме грузовых паровозов, стал строить пассажирские с двумя движущими осями и передней двухосной тележкой. В 1858 г. Александровским заводом впервые в паровозостроении был выпущен более мощный грузовой паровоз с четырьмя движущими осями. По мере увеличения протяженности сети железных дорог росло н паровозостроение.
В 1869 г. началась постройка паровозов на Коломенском и Камско-Воткинском заводах; в 1870 г. — на заводах Невском в Петербурге и Мальцев-ском в Людинове; в 1892—1900 гг. — на заводах Брянском в Бежице, Путилов-ском в Петербурге, Сормовском близ Нижнего Новгорода (Горького), Харьковском и Луганском (ныне Ворошиловградском). Исторические материалы свидетельствуют о том, что" отечественное паровозостроение имело свой собственный путь развития. Выдающиеся русские инженеры и конструкторы А. П. Бородин, Е. Е. Нольтейн, В. И. Лопушииский, М. В. Гололобов, А. С. Раевский, Б. С. Малаховский и др. создали ряд новых типов паровозов и ввели иа них много усовершенствований. В 1878 г. были построены пассажирские паровозы с тремя движущими осями и передней тележкой (типа 1-3-0).
Паровозы с четырьмя движущими осями, появившиеся в России еще в 60-х годах прошлого столетия, непрерывно совершенствовались и к 1893 г. широко применялись на железных дорогах. А. П. Бородин и Л. М. Леви впервые применили иа паровозах принцип двукратного расширения пара. По инициативе Е, Е. Нольтейна на паровозах был введен перегрев пара. Русскими конструкторами К. Ф. Неймайером, Н. М. Нот- Рис. 1. Паровоз Черепановых киным, С. М. Чусовым и другими изобретателями были созданы оригинальные конструкции пароперегревателей. На русских железных дорогах в 1889 г. впервые в мире появились мощные сочлененные паровозы, которые дали возможность значительно увеличить провозную способность участков, имевших слабый путь. В начале XX в. русскими инженерами много было сделано в области усовершенствования типов паровозов. На Путиловском заводе были построены оригинальные быстроходные пассажирские паровозы серии У, на Харьковском заводе — паровозы типа 1-4-0 серии Щ, в дальнейшем оборудованные пароперегревателями.
Брянский завод спроектировал и построил пассажирский паровоз типа 2-3-0 серии Б; Коломенский завод — такого же типа паровозы серии К и в дальнейшем усовершенствованные серии Ку. Сормовский завод в 1911 г. построил мощный по тому времени пассажирский паровоз типа 1-3-1 серии С, который явился прототипом паровоза Су. Луганским заводом в 1912 г. был построен мощный грузовой паровоз типа 0-5-0 серии Э, оказавшийся лучшим из всех применявшихся тогда паровозов и получивший впоследствии большое распространение на наших железных дорогах. Однако в условиях капиталистического строя царской России отечественное паровозостроение не получило необходимого развития.
Только после Великой Октябрьской социалистической революции, давшей неоценимые возможности для роста творческих сил во всех областях науки и техники, отечественное паровозостроение стало развиваться быстрыми темпами. Благодаря заботам партии и правительства на железнодорожном транспорте была проведена огромная работа по его реконструкции и оснащению новой техникой. Уже в 1925 г. Коломенский завод спроектировал и построил новый пассажирский паровоз Су, который являлся одним из лучших пассажирских паровозов. Начиная с 1926 г., на протяжении длительного периода на паровозостроительных заводах строили усовершенствованные и усиленные грузовые паровозы Э"У, Эм и Эр.
За годы пятилеток локомотивный парк наших железных дорог пополнился новыми мощными и экономичными локомотивами. Советскими конструкторами и паровозостроителями в 1931 г. 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. В начале 1932 г. был разработай проект мощного пассажирского паровоза типа 1-4-2 серии ФДП. В этом же году первый паровоз этой серии был построен Коломенским паровозостроительным заводом.
Большое значение для развития паровозостроения имели решения XVII съезда Коммунистической партии Советского Союза (1934 г.). Съезд наметил увеличение парка локомотивов с одновременным переходом к более мощным и совершенным типам. Было установлено, что во втором пятилетии мощный паровоз ФД должен стать основной единицей грузового парка, а паровоз ФДП — основной единицей пассажирского парка. В 1934 г. на Харьковском паровозостроительном заводе был построен паровоз типа 1-5-0 серии СО. Паровозы этой серии строили на различных заводах до 1950 г. Они имели большее распространение на сети дорог. Коломенский завод совместно с Харьковским с 1936 по 1941 г выпускал паровозы СО с устройством для конденсации отработавшего пара.
В результате Оснащения железных дорог новой техникой и применения передовых методов работы железнодорожный транспорт справился с плановыми заданиями по перевозкам как в период мирного строительства, так и в годы Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. После окончания Великой Отечественной войны партия и правительство наметили широкую программу восстановления и дальнейшего развития железнодорожного транспорта и, в частности, оснащения его новыми типами паровозов.
Уже в 1947 г. началась серийная постройка грузового паровоза средней мощности типа 1-5-0 серии Л, проект которого по техническому заданию МПС был разработан группой конструкторов Коломенского паровозостроительного завода во главе с Л. С Лебедянским. В 1950 г. Коломенский паровозостроительный завод выпустил первый опытный мощный пассажирский паровоз типа 2-4-2 (П36), обладающий высокими эксплуатационными качествами.
Несколько таких паровозов было построено в 1953 г., а в 1955 г. было начато их серийное производств*) На Ворошиловградском паровозостроительном заводе в 1952 г. был построен модернизированный паровоз Л типа 1-5-1 (с задней тележкой), оборудованный водоподогревателем и особам устройством (увеличителем сцепного веса) для временной передачи нагрузок с бегунковой и поддерживающей осей на движущие оси.
В 1955 г. начата серийная постройка этого паровоза, которому, присвоена серия ЛВ На этом^ же заводе в 1954 г. были построены три опытных грузовых паровоза типа 1-5-1 с нагрузкой от оси иа рельсы 21 тс с роликовыми подшипниками, увеличителем сцепного веса и водоподогревателем. В создание новых типов паровозов большой творческий труд вложили инженеры-конструкторы К. Н Сушкин, Л. С. Лебедянский, П. М. Шаройко, М. Н. Щукин и др. В разработке теории и конструкции паровозов, а та? же в развитии науки о тяге поездов большие заслуги принадлежат советским ученым: С. П. Сыромятникову, В. Ф. Егорченко, И. И. Николаеву, А. М. Бабичкову, Н. И Белокоиь, О. Н. Исаакяну, К. П. Королеву и многим другим.
Водяной насос известен человечеству со времён античности. Несколько веков должно было пройти, чтобы оно научилось использовать энергию пара, о практическом применении которого впервые заговорил великий Леонардо да Винчи. Единичные паровые машины, создаваемые в конце XVII века - паровой котёл француза Дени Папена (1680 г.), насос англичанина Томаса Севери (1898 г.), - были настоящей диковинкой.
Создание безопасного поршневого двигателя, в который впрыскивалась вода, связано с именем англичанина Томаса Ньюкомена (1711 г.). Усовершенствование этих изобретений принесло механику из Глазго Джеймсу Уатту всемирную известность. Именно он получил патент на создание паровой машины (1769 г.), пригодной для широкого применения на производстве.
Первый в мире паровоз будет создан после принципиального изобретения: разделения основного цилиндра и конденсатора, что позволило не затрачивать энергию на постоянный разогрев двигателя. Изготовление паровых машин было поставлено на поток в 1776-м благодаря появлению токарных, фрезерных и строгальных станков.
К 1785 году было построено 66 двигателей. Однако, чтобы придать вращательное движение рабочему валу, был необходим паровой двигатель двойного действия. Его Уатт запатентовал в 1784-м, а к 1800 году он уже использовался во всех отраслях производства, приводя в действие другие машины.
Кто изобрёл первый паровоз в мире? Одним из первых попытался использовать паровой двигатель для транспортных нужд француз Никола Кюньо, создавший самодвижущийся экипаж (1769 г.). В это время Ричард Тревитик ещё даже не появился на свет.
Уроженец Корнуолла (Англия), знаменитого горнодобывающего района, будущий изобретатель появился на свет в многодетной семье в 1771-м. Его отец был уважаемым шахтёром, а полюбивший с детских лет математику Ричард старался облегчить работу под землёй, совершенствуя паровые двигатели и шахтёрские насосы. В 1801-м для нужд предприятия он создал повозку – прототип первого автобуса, получившего впоследствии широкое распространение как самостоятельный вид транспорта. Это был безрельсовый паровоз (год получения патента – 1802-й), названный Puffing Devil.
Если двигатели Уатта были громоздкими из-за использования пара низкого давления, то Р. Тревитик не побоялся увеличить его в несколько раз (до 8 атмосфер). Мощность осталась прежней, а вот размеры двигателя значительно сократились, что было важно для развития транспорта. Уатт отнёсся к этому крайне негативно, считая высокое давление небезопасным.
В Южном Уэльсе были созданы чугунные рельсы, сам изобретатель на тот момент проживал в Камбурне. Опытным путём Тревитик доказал, что при соприкосновении гладких колёс с гладкими рельсами будет возникать сила трения, достаточная для движения паровоза, даже если к нему прицепить вагоны, груженые углём. Это было очень важно с учётом практических целей предприятий.
Для промышленных нужд первый паровоз в мире построен в году, предшествующем его испытаниям (1803 г.). О них английские газеты написали в феврале 1804-го, сообщив о применении изобретённой машины для перевозки 10 тонн железа. Самодвижущая по рельсам повозка преодолела расстояние в 9 миль, причём по ходу движения тяжесть груза возросла до 15 тонн – около 70 человек рискнули забраться наверх, чтобы прокатиться под одобрительный гул толпы. Скорость составила 5 миль в час, при этом в котёл не потребовалось доливать воду. Но слишком громоздкий паровоз не мог иметь распространения, поэтому Тревитик продолжает усовершенствовать конструкцию.
Для новой модели, названной «Поймай меня, кто сможет», на окраине Лондона Тревитик строит из рельсов кольцевую дорогу. Он верит, что фабриканты заинтересуются новой машиной. Обнеся испытательный полигон высоким забором, он даже начинает продавать желающим покататься входные билеты, надеясь покрыть расходы и получить прибыль. Новый двигатель позволял развивать скорость до 30 км/час.
Но затея не принесла успеха. Первый в мире паровоз для пассажиров, созданный ради развлечения, не привлёк внимания промышленников. Из-за лопнувшего чугунного рельса он опрокинулся, получив серьёзные повреждения. Тревитик даже не стал его восстанавливать, занявшись другими изобретениями. В 1816-м он уезжает в Перу, чтобы заняться установлением своих двигателей в местных шахтах.
До 1827 года выдающийся изобретатель оставался в Южной Америке. Вернувшись в страну, он обнаружил, что его достижения с успехом использовали и развили другие инженеры. Он умер в 1833-м, будучи почти нищим. Главной проблемой, не позволившей реализовать его идеи на рубеже веков, было отсутствие дорог. Он тратил своё состояние на расчистку специальных трасс для паровых повозок, освобождая их от деревьев и камней.
Самый первый паровоз в мире стал причиной обращения Джеймса Уатта в парламент Англии, чтобы законодатели запретили двигатели с использованием пара высокого давления. Закон не был принят, но это всё равно приостановило разработки Тревитика.
Уатт выдвигал обвинение против своего ученика в краже идей создания парового двигателя у фирмы «Боттон и Уатт». Это вызвало грандиозный скандал, вынудив Тревитика защищать своё честное имя.
Лишь в 20-е годы были созданы условия для парового транспорта. Это связано с именем Джорджа Стефенсона.
Ещё при жизни Тревитика, в 1825 году, была открыта железная дорога, соединившая Стоктон и Дарлингтон. Инженер-самоучка Джордж Стефенсон придумал удобную конструкцию, позволяющую локомотиву по гладким рельсам тянуть за собой тяжёлый состав. В его изобретении важную роль играли сами рельсы, колея которых до сих пор общепринята в Западной Европе (1435 мм). Паровозом во время открытия железной дороги управлял сам Стефенсон, а рядом следовала кавалькада всадников, отставшая во время спуска. Изумлению толпы не было предела. Скорость равнялась 24 км/час.
Для общественных нужд первый в мире паровоз создал Стефенсон в 1814 году. Он преодолел расстояние в 30 км, а к середине века вся Европа покрылась сетью железных дорог. Паровозы стали перевозить не только грузы, но и людей.
В Советском Союзе длительное время утверждалось, что изобрели паровоз Стефенсон и россияне Черепановы. Отец и сын якобы сделали это независимо от Западной Европы. На самом деле Мирон Черепанов побывал в Англии, где и увидел конструкцию на рельсах. Вернувшись на Выйский завод, он попытался скопировать увиденное, но всё равно на разработку его идеи ушло два года. Первый в мире паровоз на рельсах был испытан в 1804 году (многие считают именно эту дату днём рождения паровоза), а «сухопутный пароход» в России появился в 1833-м.
Он использовался для перевозки руды, пока в окрестностях не истребили весь лес. Локомотивы заменили конной тягой, вспомнив об изобретении спустя ещё два года.
В Камбурне установлена статуя: Ричард Тревитик держит свою первую безрельсовую повозку, носящую имя «Сопящий дьявол». Модель можно видеть во многих музеях, посвящённых истории паровозостроения. А где же находится сам первый в мире паровоз?
Однажды изобретатель остановился у корчмы, забыв уменьшить огонь, поддерживающий температуру котла. Когда вода выкипела, повозка загорелась. Хватило нескольких минут, чтобы её не стало. Однако это не расстроило неунывающего Тревитика, продолжившего работу над новыми изобретениями.
Место его захоронения, к сожалению, утеряно, но имя талантливого инженера вписано золотыми буквами в мировую историю.
Изобретатель
: Ричард Тривайтик
Страна
: Англия
Время изобретения
: 1804 г.
История паровоза совмещает в себе две истории: историю рельсового пути и историю локомотива. Причем первый возник гораздо раньше второго. О применении деревянных рельсов в горном деле пишет еще Себастьян Мюнстер в своей книге, вышедшей в 1541 году. В XVIII веке рельсы стали изготавливать из чугуна, а в начале XIX века - из мягкого (чугун вследствие своей хрупкости, быстро разрушался).
Долгое время железнодорожные пути сооружались только на рудниках, но потом получили распространение пассажирские дороги с конной тягой. Первая такая рельсовая дорога была устроена в 1801 году в Англии между Уондсвортом и Кройдоном.
Что касается локомотива, то он мог явиться на свет лишь после великого изобретения Уатта. Как только паровая машина получила некоторое распространение, нашлось много изобретателей, старавшихся приспособить ее для нужд транспорта - например, использовать паровую машину в качестве двигателя для самодвижущейся повозки.
Первую попытку в этом роде сделал помощник Уатта Мердок. Он прежде других понял, что двигатель паромобиля должен отличаться по конструкции от стационарной паровой машины. Для того чтобы повозка кроме себя самой могла перевозить полезный груз, двигатель должен быть компактным, легким и мощным. Прежде всего, Мердок предложил повысить давление в цилиндре до 3-3, 5 атмосфер (тогда это давление считалось очень высоким).
Он также посчитал необходимым отказаться от конденсатора и выпускать отработанный пар «на выхлоп» в атмосферу. В 1786 году Мердок соорудил действующую модель паровой тележки. Однако Уатт отнесся к опытам своего помощника очень холодно, и Мердоку пришлось оставить свои эксперименты. К счастью, при опытах Мердока в Редрете присутствовал смышленый и любознательный подросток - Ричард Тривайтик. Увиденное произвело на него огромное впечатление, и, повзрослев, он посвятил свою жизнь созданию паровых самодвижущихся транспортных машин.
Начал Тривайтик с того, на чем остановился Мердок. Сначала он сконструировал паровой двигатель повышенного давления, работавший «на выхлоп» без конденсатора. Затем в 1801-1803 годах он построил несколько паровых повозок, которые весьма успешно бегали по скверной дороге из Кемборна в Плимут. По существу, это были первые в истории . Но до изобретения ездить на таких машинах могли только энтузиасты.
Хороших дорог было мало, и никакие рессоры не спасали машину и ее водителя от жестокой тряски. К тому же все эти сооружения были очень громоздкими и тяжеловесными для того, чтобы передвигаться по грунтовым дорогам. Тогда у Тривайтика возникла идея поставить паровой автомобиль на рельсы. В 1804 году он создал свой первый паровоз.
Этот паровоз представлял собой цилиндрический паровой котел, покоившийся на двух осях. Топка располагалась впереди под дымовой трубой, так что тендер (повозку с углем, где сидел кочегар) приходилось прицеплять впереди паровоза. Длинный горизонтальный цилиндр 210 мм в диаметре имел ход поршня в 1, 4 м. Шток поршня далеко выдавался впереди паровоза и поддерживался особым кронштейном.
С одной стороны паровоза имелась сложная зубчато-колесная передача на обе оси, с другой - большое маховое колесо, как у фабричной паровой машины. По многим показателям этот первый в истории паровоз имел удивительные характеристики. Так, при собственном весе в 5 т он транспортировал со скоростью 8 км/ч пять вагонов общим весом 25 т. Порожняком он двигался со скоростью 26 км/ч.
Тривайтик не был уверен, что трения между колесами и рельсами будет достаточно для поступательного движения паровоза. Поэтому наружная часть колеса, выдававшаяся за рельсы, была утыкана головками гвоздей, которые вдавливались в брусья, уложенные параллельно рельсам. Впрочем, очень скоро Тривайтик убедился, что нужды в этих дополнительных приспособлениях нет - паровоз мог прекрасно передвигаться по гладким рельсам и тащить за собой несколько вагонов.
Несмотря на свои хорошие ходовые качества, первый паровоз не вызвал к себе интереса. Дело в том, что Тривайтику приходилось демонстрировать свое детище на Мертир-Тидвилской конной железной дороге. Тяжелый паровоз постоянно ломал чугунные рельсы. Было очевидно, что для него придется строить специальные пути. Однако хозяева рудников, которых Тривайтик хотел заинтересовать паровозом, не хотели вкладывать деньги в строительство новой дороги и отказались финансировать изобретателя.
В последующие годы Тривайтик сконструировал и построил еще несколько паровозов. Паровоз 1808 года был дальнейшим шагом вперед. Тривайтик убрал громоздкую зубчатую передачу. Движение от вертикального цилиндра передавалось посредством простых шатунов с кривошипами на заднюю ось. Часть отработанного пара шла на подогрев воды в котле, часть - выпускалась через суженное отверстие в дымовую трубу для усиления тяги в топке. Этот усовершенствованный паровоз порожняком развивал скорость 30 км/ч. Однако и эта замечательная машина никого не заинтересовала.
В 1811 году, окончательно разорившись, Тривайтик должен был прекратить свои опыты. Беда его заключалась в том, что он явился со своим изобретением слишком рано. Не только железо, но и чугун еще были слишком дороги. Поэтому строительство железных дорог казалось нерентабельным. Высокоточных металлорежущих станков также было очень мало. Все детали паровоза приходилось делать вручную, их себестоимость была высокой. Кроме того, шла война с Наполеоном, Англия была стеснена континентальной блокадой, и все проекты, требовавшие больших капиталовложений, не могли быть реализованы.
Но, разумеется, никакие трудности не могли остановить техническую мысль. Появились новые изобретатели, взявшиеся за создание паровоза. Долгое время среди механиков было распространено убеждение, что гладкое колесо не может катиться по гладкому железному рельсу. Стараясь избежать этой мнимой опасности, некоторые изобретатели пошли по ложному пути. В 1812 году Бленкистон, один из владельцев Мидлтонских угольных копей в Йоркшире, проложил небольшую железную дорогу длиной 6 км между Мидлтоном и Лидсом специально для паровоза.
В том же году механик Муррей построил по проекту Бленкистона паровоз, обладавший достаточно хорошими техническими показателями. Он передвигался по обычным рельсам и имел колеса с гладкими ободьями. Но движение осуществлялось при помощи зубчатого колеса, катившегося по зубчатой рейке, положенной рядом с гладкими рельсами. Машина имела два паровых цилиндра. Кривошипы двигателей были смещены друг относительно друга на 90 градусов. Когда один из них оказывался в мертвой точке, другой в это время действовал с наибольшей силой.
Это был первый паровой двигатель двойного действия, способный начинать работу из любого положения кривошипа. Паровоз Муррея мог транспортировать 20 т полезного груза со скоростью 6 км/ч. С более легкой нагрузкой он мог брать очень крутые подъемы. Несколько таких паровозов было построено для обслуживания рудников, но широкого распространения они не получили в силу того, что имели очень незначительную скорость, высокую цену и часто простаивали из-за поломки путей.
Другой изобретатель, Брунтон, в 1813 году соорудил паровоз с двумя механизмами, которые наподобие ног должны были отталкиваться от земли и двигать машину вперед (при первом же испытании этот паровоз взорвался, так как при расчете котла были допущены ошибки).Вскоре было доказано, что гладкое колесо 
вполне может двигаться по гладкому рельсу. Два изобретателя - Блекетт и Хедлей - соорудили специальную тележку с гладкими ободьями, которая приводилась в движение при помощи зубчатой передачи людьми, находящимися на ней. На тележку нагружали железо, меняя таким образом ее вес.
В ходе этих опытов было показано, что трение ведущих колес тележки (то есть тех колес, которые получали обороты от двигателя) в 50 раз превышало трение колес, свободно катившихся по рельсу. Следовательно, благодаря упору своих ведущих колес любой локомотив мог тащить груз, в 50 раз превышающий его сцепной груз (вес, приходящийся на колеса паровоза, спаренные с двигателем).
В 1815 году Блекетт и Хедлей собрали очень хороший паровоз, получивший название «Пыхтящий Билли». Имея в своем распоряжении чертежи Тривайтика, они смогли воспользоваться многими его наработками. Очень долго конструкторы бились над проблемой, стоявшей перед всеми изобретателями паровоза того времени, - как уменьшить нагрузку на ось, чтобы локомотив не ломал рельсов.
Поначалу это происходило слишком часто, так что перед каждой поездкой тендер приходилось нагружать запасом чугунных рельс. Наконец Блекетт и Хедлей поставили котел на одну раму с тендером, снабдив ее четырьмя парами колес, так что «Билли» имел четыре ведущих оси. Только после этого он перестал портить пути. Этот паровоз эксплуатировался на руднике до 1865 года, после чего был сдан в Лондонский музей.
Между тем окончательная победа над Наполеоном привела к изменению рыночной конъюнктуры. Англия вступила в период нового промышленного подъема. Спрос на уголь резко повысился, в результате чего владельцы копей все острее стали осознавать нужду в паровом транспорте. Теперь многие из них готовы были финансировать опыты по строительству паровозов. В то время идея паровой тяги носилась в воздухе, над ней в разных местах Англии трудилось сразу несколько десятков механиков, разрабатывавших различные конструкции паровозов.
Удачнее других оказались локомотивы, сконструированные и построенные Джорджем Стефенсоном. В 1812 году, будучи главным механиком Киллингуортских копей, Стефенсон предложил своему хозяину Томасу Лидделу проект своего первого паровоза. Тот согласился оплатить его постройку. В 1814 году работа была закончена. Паровоз, получивший имя «Блюхер», включился в работу по обслуживанию рудника.
По конструкции он сильно напоминал паровоз Бленкинстона, но без зубчатого ведущего колеса. Он имел два вертикально поставленных паровых цилиндра; движение от поршня передавалось шатунами на два ведущих ската. Эти скаты были соединены зубчато-колесной передачей. Тендер был отделен от паровоза и прицеплен сзади. «Блюхер» мог перевозить груз весом 30, 5 т, но не мог брать крутых подъемов и развивал с нагрузкой скорость всего 6 км/ч. По многим параметрам он уступал «Пыхтящему Билли» и после года эксплуатации оказался лишь немногим выгоднее использовавшихся до этого лошадей.
Причиной неудачи была слабая тяга. Отработанный пар выпускался прямо в воздух, а не в трубу, где он мог бы усилить тягу в топке. Этот недостаток Стефенсон устранил в первую очередь. После того как отработанный пар стал поступать в трубу, тяга усилилась. Усовершенствованный паровоз уже всерьез конкурировал с лошадьми, и Лиддел охотно дал деньги на продолжение опытов.
В 1815 году Стефенсон построил свой второй паровоз. В этой конструкции он отказался от соединения осей зубчато-колесной передачей. Вертикальные паровые котлы были поставлены прямо над осями, и движение от поршней передавалось непосредственно на ведущие оси, спаренные между собой цепью. В 1816 году был закончен третий паровоз «Киллингуорт». Для него Стефенсон впервые придумал и применил рессоры (до этого котел устанавливался прямо на раму, вследствие чего паровоз буквально вытряхивал душу из машиниста, подпрыгивая на стыках).
Одновременно Стефенсон работал над усовершенствованием рельсового пути. В то время широко употреблялись хрупкие чугунные рельсы. При движении тяжелого паровоза они то и дело лопались в стыках. Стефенсон придумал косой стык и взял на него патент. Однако тогда же ему стало окончательно ясно, что до 
тех пор, пока чугунные рельсы не будут заменены железными, кардинальных улучшений ждать не приходится. Железо было в несколько раз дороже чугуна, и хозяева неохотно шли на строительство таких дорогих дорог. Но Стефенсон доказал, что паровозы выгодно использовать лишь тогда, когда сила их тяги достаточно велика.
Для того чтобы паровозы могли возить большие составы и развивать значительные скорости, необходимо решительно, не жалея никаких затрат, перестроить существующие конные дороги, по которым приходилось ездить первым паровозам, в двух отношениях: смягчить уклоны и усилить рельсы. Эти идеи Стефенсону удалось реализовать через несколько лет.
В 1821 году один из шахтовладельцев Дарлингтона Эдгард Пиз основал компанию по строительству железной дороги от Дарлингтона к Стоктону и поручил ее сооружение Стефенсону. Общая длина дороги с боковыми 
ветками составляла 56, 3 км. Это было значительное по тем временам предприятие, и Стефенсон с увлечением взялся за его осуществление. С большим трудом ему удалось убедить Пиза и его компаньонов уложить на половине длины дороги железные рельсы вместо чугунных, хотя те и стоили в два раза дороже. 19 сентября 1825 года по дороге торжественно прошел первый поезд из 34-х вагонов.
Шесть из них были нагружены углем и мукой, на остальных были размещены скамейки для публики. Тащил все эти вагоны новый паровоз «Передвижение», которым управлял сам Стефенсон. Под звуки музыки и веселые возгласы пассажиров поезд успешно прошел до Стоктона. Средняя скорость его была 10 км/ч. Впереди локомотива скакал верховой с флагом, прося публику освободить рельсы. 
На отдельных участках ему приходилось мчаться во весь опор, потому что поезд разгонялся до 24 км/ч. Всего за этот рейс было перевезено более 600 пассажиров. Вместе с остальным грузом эта публика весила около 90 т.
В связи с успешным строительством Дарлингтон-Стоктонской дороги имя Стефенсона стало широко известно. В 1826 году совет директоров транспортной компании Манчестер-Ливерпульской дороги предложил Стефенсону пост главного инженера с окладом в 1000 фунтов стерлингов. Строительство этой дороги представляло большую сложность, поскольку она проходила по сильнопересеченной местности. Пришлось возводить множество разнообразных искусственных сооружений: насыпи, выемки, туннели и т.п.
Одних мостов было построено 63. Под самым Ливерпулем надо было проложить туннель длиной 2, 4 км в скальном грунте. Потом пришлось сделать выемку в высокой песчаной скале (всего во время этой работы было 
удалено 480 тыс. куб. м камня). Особенно большие трудности представляло сооружение полотна через торфяные болота Чэт-Мосс, шириной 6, 5 км и глубиной 15 м. Общая стоимость работ вскоре превысила все предварительные сметы, а Стефенсон между тем настойчиво требовал, чтобы вместо дешевых чугунных рельс были уложены дорогие железные. Ему потребовались все его красноречие и весь его авторитет, чтобы доказать директорам: именно так, а не иначе следует строить железные дороги.
Наконец, все препятствия были благополучно преодолены. В 1829 году, когда дорога близилась к своему завершению, и надо было уже думать о подвижном составе, компания объявили свободный конкурс на лучшую конструкцию локомотива. Возле Рейнхилла был выделен новый участок длиной 3 км. Паровозы, участвовавшие в состязаниях, должны были пройти эту дистанцию 20 раз.
Стефенсон выставил в Рейнхилле свой новый паровоз «Ракета», построенный на его заводе по последнему слову 
тогдашней техники. Еще в 1826 году он разработал конструкцию локомотива с наклонным цилиндром (впервые она была опробована на паровозе «Америка»). Это позволяло уменьшить вредное пространство в цилиндрах, что при вертикальном их расположении являлось весьма важным. Был также значительно усовершенствован паровой котел и впервые были применены дымогарные трубки, о которых надо сказать подробнее.
Вообще, паровой котел был одним из важнейших узлов паровоза, от которого во многом зависели его технические характеристики. К нему предъявлялся целый ряд требований: при незначительном расходе угля и воды он должен был давать возможно большее количество упругого пара. Этого эффекта можно было достичь, прежде всего, увеличивая площадь соприкосновения между водой и горячими газами. Простейшим видоизменением цилиндрического котла стал котел с жаровой трубой, в котором первый дымоход проходил не под котлом, а внутри него.
Следующим шагом явился трубчатый котел, изобретенный в 1828 году французским инженером Сегеном. Внутри этого котла проходили металлические дымогарные трубы, по которым из топки в дымовую трубу двигался горячий газ. В трубчатом котле поверхность нагрева была значительно больше, чем в цилиндрическом. При этом гораздо большая часть теплоты шла на парообразование и сравнительно меньшая улетала в трубу. На «Ракете» общая поверхность нагрева котла составляла около 13 квадратных метров, из которых на трубки приходилось 11. Поэтому при тех же габаритах производительность котла была значительно больше.
Рейнхильские состязания стали крупным событием в истории паровоза; считается, что ими закончился период его детства. На состязаниях присутствовало около 10 тысяч зрителей, и это лучше всего говорит об огромном интересе простой публики к паровому транспорту. Надежды, которые Стефенсон возлагал на свое творение, полностью оправдались. 10 октября «Ракета», идя порожняком, развила рекордную для тех времен скорость 48 км/ч. При собственном весе 4, 5 т этот паровоз свободно тянул поезд общим весом 17 т со скоростью 21 км/ч. Скорость движения паровоза с одним пассажирским вагоном достигала 38 км/ч.
По всем показателям «Ракета» оказалась на порядок лучше всех других локомотивов, и приз в 500 фунтов 
стерлингов был вручен Стефенсону. Он разделил его со своим помощником Бутом, предложившим идею трубчатого котла (ни Бут, ни сам Стефенсон в то время еще ничего не знали об изобретении Сегена). «Ракету» можно считать уже вполне совершенным паровозом, так как она имела все важнейшие черты позднейших локомотивов: 1) топка была окружена водой котла; 2) котел был расположен горизонтально и имел дымогарные трубы; 3) пар уходил в дымовую трубу, что усиливало тягу и увеличивало топки; 4) сила пара передавалась колесам через шатуны без всяких зубчатых передач.
В следующем году линия Ливерпуль - Манчестер была торжественно открыта. Строительство дороги потребовало неслыханных по тем временам капиталовложений. Общие затраты на ее прокладку составили 739 
тысяч фунтов стерлингов. Однако потребность в этой дороге была настолько велика, что она окупилась достаточно быстро. Это было лучшей рекомендацией новому виду транспорта. Через несколько лет по всему миру развернулось бурное железнодорожное строительство. Началась эра паровоза.
Значение Ливерпуль-Манчестерской дороги в этом процессе трудно переоценить - она была первым в истории крупным, технически правильно осуществленным проектом железнодорожного строительства. Многие находки Стефенсона, касавшиеся устройства насыпей, строительства дамб и туннелей, укладки рельсов и шпал и пр., сделались потом образцом для других инженеров. Масштабные перемены, вызванные широким распространением паровозов, были настолько огромны, что можно сказать без преувеличения - они изменили облик мира.
До изобретения железных дорог важнейшие промышленные города лежали у морского побережья или на судоходных реках. Главным транспортным средством служили . Внутри страны перевозка грузов происходила гужевым транспортом, причем во всех странах дороги находились в очень скверном состоянии. При отсутствии дорог не могла развиваться промышленность. Многие территории, имевшие полезные ископаемые, были тем не менее обречены на бездеятельность.
Переход к паровому транспорту привел к значительному увеличению скорости передвижения и грузооборота, при том, что цена перевозки заметно снизилась. Самые отдаленные местности оказались вскоре связаны железными дорогами с промышленными центрами, портами и источниками сырья, вовлечены в общий ритм экономической жизни. Расстояние перестало быть препятствием, и промышленность получила мощный стимул к своему развитию.
Паровоз Черепановых
Еще до постройки паровоза, Ефим Черепанов и его сын Мирон, занимались строительством паровых машин. 
Свою первую паровую машину мощностью в 4 лошадиных силы, они построили в 1824 году. Ефима Черепанова, как опытного механика неоднократно отправляли в различные страны Европы. Главным образом в Англю, которая была лидером по постройке паровых машин. Считается, что идея постройки своего первого паровоза, Черепановым пришла именно в Англии, после того, как они увидели паровоз Стефенсона . 
паровоз Стефенсона
Первый паровоз Черепановых был построен в 1834 году. Это был первый паровоз в истории Российской техники . При его постройке они столкнулись с несколькими техническими проблемами. Во-первых, их паровой котел не давал достаточного количества пара. Для решения этой проблемы, они увеличили количество трубок в котле до 80.
Еще одной проблемой, было решение задачи заднего хода паровоза. Для этого Черепановы применяют механизм, состоящий из эксцентрического колеса, позволяющий подавать пар в паровой цилиндр так, что бы колеса паровоза начинали вращаться в обратную сторону.
Вес паровоза Черепановых составлял 2,4 тонны. С грузом в 3,5 тонны, паровоз развивал скорость в 15 км/ч. Для перевозки запасов угля и воды, применялась специальная тележка - тендер.
У паровоза было две пары колес одинакового размера. Ведущими была только одна пара.
Для первого паровоза Черепановых, была построена дорога с чугунными рельсами от завода до медного рудника. Длина дороги составляла 835 метров.
За строительство паровоза, Мирон Черепанов был награжден вольной грамотой (его отец, Ефим Черепанов, получил вольную еще раньше, за строительство паровых машин)
Второй паровоз Черепановых
Вслед за первым паровозом, в марте 1835 года, Черепановы строят второй паровоз. В отличие от первого паровоза, второй паровоз Черепановых имел большие размеры и ряд конструктивных изменений. Колеса бегунковой пары, на которых не было привода от паровой машины, уменьшили в размерах. Перевозить паровоз мог уже 16 тонн, со скоростью 15 км/час.
В 1837 году, Черепановы строят модель паровоза для промышленной выставки в Петербурге.
Несмотря на то, что паровоз Черепановых появился в России ещё в 1833 году, для первой русской железной дороги были закуплены иностранные паровоз ы из Англии и Бельгии. Даже уголь для них первоначально доставляли из Англии. Заморским углём в те времена снабжались морские суда, так как русский уголь, по данным тогдашних британских учёных, был якобы вреден и для котлов, и для кочегаров, настолько же, насколько сейчас отечественный бензин вреден по сравнению с топливом Евро-5.
Царскосельская железная дорога - первая в России железная дорога, до 1851 единственная в стране и 6-я в мире, построена в 1836 - 1838 гг. между Петербургом и Павловском. День открытия движения на участке Петербург - Царское Село (ныне г. Пушкин), 30 октября 1837, считается началом регулярных железнодорожных сообщений в России. Царскосельская железная дорога строилась с мая 1836 на средства акционерной компании Царскосельской железной дороги, учредителями которой были Ф.А. Герстнер, А.А. Бобринский, др. представители русского, а также немецкого и американского капитала.
Франц Антон фон Герстнер Алексей Александрович Бобринский
Среди пайщиков (186 человек) были крупные промышленники и купцы, придворные, высшие сановники. Длина дороги составила 25 вёрст (26,3 км). Одноколейный путь с шириной колеи 6 футов (1829 мм). В начале поезда по ней ходили на конной тяге и только по воскресеньям и праздникам на паровой. Полностью на паровую тягу перешли в 1838 г. после открытия линии Петербург - Павловск. В том же 1838 в Петербургском технологическом институте создан для Царскосельской железной дороги паровоз «Проворный». 
“ Проворный “ в музейном павильоне
На Царскосельской железной дороге построены вокзалы: Павловский, на котором был устроен специальный концертный зал (с 1838г.), Витебский в Петербурге (1902-1904гг.), Царскосельский (1911-1912г.). 
Павловский вокзал - концертный зал
Царскосельская железная дорога
Однако эти паровоз
ы оказались технически крайне несовершенны. Их тормоза были ручными, а тормозные колодки делались из осины. Буферные брусья тоже изготавливались из дерева. При отправлении поезда помощник машиниста шел рядом с паровоз
ом и открывал цилиндропродувательные краны, а когда накопившаяся в цилиндрах вода выходила, на ходу забирался на паровоз
. Поэтому, как только началось строительство Николаевской железной дороги из Петербурга в Москву
, было решено оснастить её исключительно отечественными паровоз
ами. Заказ на их изготовление получил Александровский чугунолитейный завод. Он был основан в 1824 году и находился возле Санкт-Петербурга на берегу Невы. 
Александровский завод
В 1843 году завод был передан из Департамента горных и соляных дел в Главное управление путей сообщения и публичных зданий и переименован в Александровский механический завод. Завод имел опыт выпуска паровых машин. Ещё в 1827 году на этом заводе был построена «Невка», один из первых пароходов, предназначенных для морского плавания, а в 1834 году на верфи Александровского завода по проекту генерал-адъютанта К. А. Шильдера была построена первая русская металлическая подводная лодка водоизмещением 16,4 т. 
“ Невка “
.jpg)
паровоз 1-3-0
Первый русский серийный паровоз до наших не сохранился. Зато сохранилась современная ему модель.
23 марта 1844 года механическое заведение, ранее принадлежавшее Горному ведомству, передали Главному управлению путями сообщения и назвали «Александровским заводом Петербурго-Московской железной дороги».
Строительством подвижного состава занялись инженеры - воспитанники Петербургского института Корпуса инженеров путей сообщения. Первый паровоз строили не только днем, но и ночами, при свете дымных факелов и чадящих масляных ламп. В марте 1845 года под восторженные крики огромной толпы петербуржцев, собравшихся на пустыре перед заводом, из цехов паровоз ных мастерских вышел паровоз № 1, названный позднее серией «Д». Букву Д, вероятно, дали по заглавной букве фамилии конструктора - инженера Докучаева. Первые русские магистральные паровоз ы не походил на английские. Они был мощнее и удобнее в управлении. Это были локомотивы типа 1-3-0, нигде в мире до этого не применявшийся. Задняя ведущая ось размещалась за топочной частью котла. Правда, некоторые паровоз ы не имели переднего бегункового колеса, и относились к числу локомотивов формулы 0-3-0.
Паровоз формулы 0-3-0
В снаряженном состоянии паровоз
имел массу около 30 т; диаметр движущих колес равнялся 1371 мм, диаметр цилиндров - 457 мм, ход поршня - 508 мм. Парораспределение осуществлялось так называемыми экспансионными (расширительными) золотниками, так как кулисный парораспределительный механизм в то время еще не применялся; экспансионные золотники позволяли изменять направление движения и устанавливать определенную отсечку пара. Продувательные цилиндровые краны открывались только снаружи, и поэтому при отправлении поезда помощник машиниста, открыв краны, шел рядом с паровоз
ом до прекращения выдувания воды, после этого он закрывал краны и на ходу вскакивал на паровоз
. Колеса выполнялись чугунными без бандажей и противовесов, что делало ход локомотива очень неспокойным. Шатуны имели круглое сечение. Не было будок для машиниста и помощника, площадок и перил вокруг котла, песочниц, клапанов у поддувала. Топка и связи изготовлялись из красной меди, дымогарные трубы - из латуни. Питание котла водой осуществлялось насосом, поскольку инжекторов ещё не уществовало.
В качестве топлива применялись только дрова. Отечественного угля всё ещё опасались, а британский решили не завозить как по экономическим, так и по политическим соображениям - надвигалась Крымская война.
Товарные паровоз
ы, как и весь подвижной состав, строившийся для Петербурго-Московской железной дороги, имели центральную буфер-сцепку.
Первые паровоз
ы Александровского завода ещё не имели кабины для машиниста, но очень скоро над машинистом появился сначала козырёк, а потом и импровизированные самодельные кабины.
Желая усовершенствовать свой паровоз ный парк, Николаевская железная дорога с 1863 г. приступила к капитальной переделке товарных паровоз ов типов 0-3-0 и 1-3-0. В течение 1863 - 1867 гг. на Александровском заводе были переделаны 93 паровоз а, из которых 42 получили обозначение серии Га, 31 - Гс и 20 - Гв. Оставшимся 28 непеределанным паровоз ам была отведена роль снегоочистителей и маневровых локомотивов. Последних лишили тендера и порядкового номера. Вместо этого они обозначались буквами. Первый из них получил литеру А, а последний, десятый - литеру К.
Товарный паровоз серии Г был переделкой первого русского товарного паровоза. Использовался на Николаевской железной дороге с 1863 года.
На паровоз
ах серии Гв были поставлены горизонтальные цилиндры, шатуны прямоугольного сечения и кулисный парораспределительный механизм Аллана. На паровоз
ах серии Г6 цилиндры остались наклонными, шатуны круглого сечения, был установлен кулисный механизм Стефенсона. Несколько позднее на паровоз
ах серий Г были поставлены инжекторы взамен питательных насосов.
Через год из цехов паровоз
ных мастерских Александровского завода вышел первый пассажирский паровоз
серии «В». По котлу, паровой машине, тендеру, длине и весу он не отличался от товарного паровоз
а, но имел не три, а две колесных пары и переднюю двухосную тележку. Тележка поддерживала переднюю часть паровоз
а.
Первый пассажирский паровоз
получил № 122 - до этого счет велся товарным паровоз
ам.
Паровоз
серии «В» имел огромные колеса диаметром 1705 миллиметров, почти равным нынешнему. Только бегунки были маленькими. Колеса большого размера позволяли паровоз
у развивать возможно большую скорость. При малом диаметре колес скорость паровоз
а меньше, но сила тяги больше.
Ручные тормоза приводили в действие с помощью тормозного колеса и тяг. Когда машинист крутил тормозное колесо, винтовая передача тянула тормозную колодку и прижимала к колесу вагона. Поезд от такого торможения останавливался не сразу, а проехав расстояние более километра. Современные воздушные тормоза останавливают поезд на протяжении восьмисот метров, а электропневматические - на меньшем расстоянии.
Испаряющая поверхность нагрева котла составляла 101 м 2 , давление пара 8 кгс/см 2 . Большинство деталей были одинаковыми с деталями товарных паровоз ов типа 0-3-0 серии Д. У основания трубы располагался искроулавливатель, колеса были чугунными и не имели противовесов, тендеры с деревянной рамой; как и у товарных паровоз ов, у паровоз ов типа 2-2-0 сцепка-буфер была центральной.
Первый русский магистральный пассажирский
паровоз
серии В имел огромные колеса диаметром 1705 миллиметров. Диаметр цилиндра паровой машины составлял 406,4 мм ход поршня был равен 508 мм.
Первоначально пассажирские паровоз ы типа 2-2-0 имели только номерное обозначение (номера 122 - 164), но затем, когда в 1863 - 1867 гг. их начали, как и товарные, капитально переделывать, не подвергшиеся переделке паровоз ы получили обозначение серии В. При их реконструкции капитально отремонтировали котлы и рамы, поставили крытые будки для паровоз ной бригады, на некоторых паровоз ах парораспределительный механизм с экспансионными золотниками заменили на кулисный. Переделанныепаровоз ы типа 2-2-0 получили обозначение серии Б с нижними индексами А, Б и В, характеризовавшими те или иные конструктивные изменения. Всего было переделано 33 паровоз а серии В: 12 - в серию БА, 6 - в серию Бб и 15 - в серию Бв. Остальные 10 локомотивов в начале 70-х годов разобрали и обратили в лом. Модернизированные паровоз ы имели 156 дымогарных труб длиной 3317 мм, наружным диаметром 57 мм. На паровоз ах серии Ба устанавливались котлы диаметром 1191 мм, на паровоз ах серий Бг и Б. - диаметром 1189 мм.
В 1858 - 1859 гг. для обслуживания поездов «особой важности» (царских) на Александровском заводе было построено два паровоз
а типа 2-2-0, которые для уменьшения нагрузки от колесных пар на рельсы были затем переделаны в паровоз
ы типа 3-2-0. Эти паровоз
ы, обозначенные серией А имели массу в рабочем состоянии 48,5т. (сцепная масса 26 т), диаметр движущих колес 1980 мм, расстояние между крайними колесными парами 7128 мм. В котле диаметром 1319 мм размещалось 157 дымогарных труб длиной 4280 мм и наружным диаметром 57 мм; испаряющая поверхность нагрева составляла 138,8 м2, площадь колосниковой решетки 1,85 м2, давление пара было 8 кгс/см2; диаметр цилиндров равнялся 558,5 мм, ход поршня - 558 мм. На паровоз
е было применено внутреннее парораспределение с кулисой Аллана. паровоз
ы серии А были более мощные, чем паровоз
ы серии Б. 
После постройки паровоз
ов серии А поезда «особой важности» перевозились исключительно этими паровоз
ами: один из них вел поезд от Петербурга до Бологое, а второй - от Бологое до конечной станции. 
Николаевский (Московский) вокзал в Санкт-Петербурге
.jpg)
Николаевский (Ленинградский) вокзал Москвы
П-36
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 %.
