Паровозы. Первые опыты
Паровая повозка Уильяма Мердока 1784 г.
Наш паровоз мы пустим в ход,
Такой, какой нам нужно.
И пусть создастся только фронт —
Пойдем врагов бить дружно.
Впервые песня была исполнена на демонстрации 7 ноября 1922 года в Киеве; сочинили ее молодые рабочие главных железнодорожных мастерских. Достоверно авторы не установлены. Можно считать ее плодом коллективного творчества. Разные источники автором текста указывают комсомольца Бориса Скорбина либо редактора стенгазеты комсомольца Анатолия Красного (Спивака), а автором музыкальной редакции – руководителя самодеятельного оркестра Павла Зубакова (1891–1942).
Такой, какой нам нужно.
И пусть создастся только фронт —
Пойдем врагов бить дружно.
Впервые песня была исполнена на демонстрации 7 ноября 1922 года в Киеве; сочинили ее молодые рабочие главных железнодорожных мастерских. Достоверно авторы не установлены. Можно считать ее плодом коллективного творчества. Разные источники автором текста указывают комсомольца Бориса Скорбина либо редактора стенгазеты комсомольца Анатолия Красного (Спивака), а автором музыкальной редакции – руководителя самодеятельного оркестра Павла Зубакова (1891–1942).
Артефакты истории техники. У нас что ни город, то какой-нибудь памятник «технической мысли» или ее воплощению. Не исключение и мой город Пенза. Есть у нас тут и танк на постаменте, причем «тот самый», с надписью «Пенза мстит» (хотя понятно, что не военного, а послевоенного выпуска), самолеты и вертолеты, «катюша» (ну как же без нее), грузовички «газоны» военной поры и даже ярко-красный пожарный автомобиль. Есть и паровоз, причем в области он даже не один, на котором регулярно делается надпись с количеством лет, прошедших после войны. А тут иду я через станцию Пенза-I, мимо его современного вокзала, и – мама родная, а тут стоит макет паровоза братьев Черепановых во всей своей красе. А шел я, как раз размышляя о том, какое новое техническое устройство выбрать для нового цикла «артефакты истории техники». И тут он и стоит! Явный указующий перст судьбы, не говоря уж о том, что среди наших читателей есть те, которые как раз и просили написать о паровозах. Так что очередной цикл будет именно о них, о паровозах.
Уильям Мердок (1754–1839). Портрет кисти Джона Леннелла (1792–1882)
Ну а начнется наша и их собственная история давным-давно, в 1784 году. В этом году Уильям Мердок – один из британских инженеров-изобретателей, создатель качающегося цилиндра паровой машины и много чего еще, построил модель кареты с паровым двигателем, по сути один из первых паровых автомобилей. Конечно, начать вроде бы следовало с «паровой телеги» Николя-Жозефа Кюньо, уже продемонстрировавшего полезность такого устройства в 1769 году, но дело все в том, что от разработки Кюньо в появившиеся затем паровозы перекочевал разве что котел с топкой да очень примитивный паровой двигатель. Тогда как Мердок создал конструкцию, на которую затем ориентировались многие создатели подобных машин. И был он очень толковым инженером, но всю свою жизнь проработал вместе с Джеймсом Уаттом и… в «тени его славы» со всеми вытекающими из этого последствиями.
Модель автомобиля Мердока в Бирмингемском научном музее
Первый патент на автомобиль в Соединённых Штатах получил Оливер Эванс в 1789 году. После чего пассажирские кареты с паровыми двигателями появились в Англии, и случилось так, что на одной из них в 1801 году довелось поездить Ричарду Тревитику. И именно эта поездка побудила Тревитика подписать контракт с владельцами железной дороги Мертир-Тидвил в Уэльсе, где использовалась исключительно конская тяга и было много каменного угля. Согласно этому соглашению, он обязался построить локомотив, который удешевил бы и облегчил перевозку чугуна.
Паровая карета начала XIX в.
Британский пассажирский паровой автомобиль 1828 г.
Сначала он сделал паровой автомобиль, разъезжая на котором по улицам своего городка, он пугал местных жителей, прозвавших эту машину «Пыхтящим дьяволом», а через три года представил самый настоящий в нашем понимании этого слова паровоз «Инвикта», который существенно отличался от всех известных до того времени паровиков. Так, в передней части его котла располагался горизонтальный цилиндр, создававший давление пара около 0,3 МПа (мегапаскалей; ранее 3 кПа/см2). Поршень через кривошип воздействовал на вал маховика, который был соединен с ведущими колесами посредством двух зубчатых передач. Характерными чертами внешнего вида «Инвикты» были направляющие крейцкопфа (деталь, обеспечивающая передачу движения на маховик), выступавшие далеко вперед за габариты двигателя, и дымовая труба, в которую Тревитик додумался выпускать отработанный пар. Пар создавал тягу, а она раздувала пламя в топке, так что специальные меха, таким образом, отпадали. Так Тревитик первым применил такой способ повышения тяги, причем это его изобретение и по сей день остаётся очень важной частью любого паровоза.
Фотография портрета Ричарда Тревитика
Тревитик также осознавал необходимость увеличения поверхности нагрева. Поэтому он перепроектировал жаровую трубу котла, собирающую отходящие газы, придав ей U-образную форму, что увеличило паропроизводительность. Его «Инвикта» развивала скорость от 6 до 8 км/ч с тяговой нагрузкой почти 10 тонн при 40 ходах поршня в минуту.
Паровоз «Инвикта»
Впоследствии Тревитик построил ещё два локомотива, причем второй паровоз имел весьма амбициозное название «Поймай меня, кто сможет», и он публично демонстрировался в Лондоне за плату. Однако ему не удалось добиться настоящего прорыва в области паровозостроения, прежде всего потому, что социальный заказ на подобный вид транспорта по сути дела еще только начинал формироваться.
Именно по этой причине эволюция в области паровозостроения с 1810-х по 1820-е годы шла именно в угледобывающих регионах севера Британии, а там – только вдоль побережья реки Тайн в районе Ньюкасла. Вот и самым значительным вкладом Тревитика в историю стали вовсе не паровозы, а… паровая машина, построенная им для Кристофера Блэкета, собственника каменноугольной шахты Тайнсайда в деревне Уайлэм. Причем именно шахта Блэкета как раз и стала центром паровозостроения в Англии 1810-х годов.
А было так, что Блэкет все в том же 1804 году узнал о работах Тревитика и дал задание воспроизвести его паровоз у себя в Нортумберленде. Сначала паровоз должен был двигаться по деревянным рельсам, ведущим от его шахты, но он сообразил, что они не выдержат веса пятитонного локомотива. Приспособили тянуть вагонетки тросами с помощью паровой машины, установленной стационарно. Наконец, он переделал дорогу под чугунные рельсы, а затем в 1808 году сделал Тревитику предложение попробовать еще раз. Но тот уже охладел к паровозостроению, занялся другими проектами и от предложения Блэкета отказался.
Тогда Блэкет, видимо, упрямства ему было не занимать, решил построить паровоз силами своих рабочих под руководством управляющего угольной шахтой Уильяма Хедли и прораба Тимоти Хэкворта. Причем именно Хедли совершил прорыв в создании практичного локомотива. В своей работе он использовал принципы, характерные для более позднего локомотивостроения, хотя его машины, по вполне понятным причинам, страдали от целого ряда технических проблем и недоработок начального периода.
Схема паровоза «Механическая лошадь» Уильяма Брантона
Кстати, вполне возможно, что Блэкета вдохновила конструкция Джона Бленкиншопа, работавшего на рельсовой дороге угледобывающей шахты Миддлтон близ Лидса. Невежество даже в технической среде было тогда явлением широко распространенным. Не зная законов физики, создатели паровозов опасались, что гладкие колеса будут по ним проскальзывать и сделают перевозку тяжелых грузов невозможной. Особые опасения вызывали у них даже небольшие подъемы и спуски, потому начали придумывать альтернативные системы движителей для паровозов. Вот в 1813 году один из них, Уильям Брантон, и собрал «механическую лошадь» на металлических ногах, толкавшуюся этими самым «ногами».
Ну а Бленкиншоп решил сделать железную дорогу с зубчатым ведущим рельсом, который для неё изготовил механик Мэтью Мюррей. Зубчатое ведущее колесо катилось по гребёнке, закреплённой сбоку от рельсов. Миддлтонская машина проработала четыре года без перерыва и при этом перегоняла до 30 вагонеток с углем с небольшой скоростью 5 км/ч. А всего было построено четыре таких паровика, на одном из которых взорвался паровой котел из-за неумелой работы машиниста с его предохранительным клапаном.
Схема восьмиколёсного локомотива из Уайлэма
Реечный локомотив Бленкиншопа-Мюррея, «Саламанка», названный в честь англо-португальской победы над силами Наполеона
В общем, паровоз Блэкету построили. Но у первой машины оказалась слишком малая мощность. Второй локомотив, известный как «Пыхтящий Билли» (изначально его назвали именем дочери Блэкета, Джейн), оказался значительно лучше: у него было два поршня, движущихся навстречу друг другу, что позволяло обойтись без махового колеса. За счет этого стало проще передавать движение колёсам по обеим сторонам паровоза, и рельсы теперь изнашивались равномерно. Но «Билли» все-таки оказался слишком тяжёлым даже для чугунных рельсов. Он ломал их постоянно, поэтому Блэкет решил попробовать в третий раз. Двигатель поставили на две четырёхколёсные тележки, равномерно распределив вес на вдвое большее число колёс. И это, наконец-то, сработало, и в Уайлэме появился первый работающий локомотив.
Может возникнуть вопрос: что заставило Блэкета тратиться на все новые и новые локомотивы после стольких неудач? Конечно, упорство в достижении цели свойственно многим людям, хотя для современников данный случай граничил с глупостью, а то даже и сумасшествием. В начале XIX века железнодорожный паровик казался романтичной, но по своему фантастической затеей, вроде сегодняшнего полета на Марс. Вот только в данном случае причиной был сугубо экономический расчет, просто не до всех тогда это доходило. Дело в том, что во время наполеоновских войн Британии приходилось обеспечивать свои армии на континенте за счет своих собственных резервов. Поэтому цены на лошадей и корм («овес-то нонче почем?») для них постоянно повышались. Так, в 1810-х овёс стоил уже на 50 % больше, чем в 1790-х, не говоря уже о том, сколько лошадей нужно было армии. Так что эксперименты с паровозами были не чем иным, как вынужденной мерой, продиктованной реалиями тогдашней войны!
Продолжение следует…
Информация