Первый российский паровоз. Паровоз

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.

Ричард Тревитик

Первым, кто изобрел паровоз, стал Ричард Тревитик, инженер из Англии, который в 1801 году сначала продумал конструкцию новых паровых котлов – легких и практичных, а затем запатентовал первый в мире паровоз «Puffing Devil». Отличительной особенностью данной модели были хорошие технические характеристики, но и ее производство было прекращено из-за нехватки стали, из которой приходилось делать рельсы, потому что чугунные рельсы попросту не справлялись с огромным весом транспортного средства и прогибались.

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.

Последователи Тревитика

Первые паровозы в мире были тяжелыми, и не всегда могли перемещаться по слишком гладким рельсам. Поэтому изобретатели после Тревитика стремились придумать различные средства, которые улучшили бы сцепление колес с рельсами. Так, в 1811 году Уильямом Бартоном был построена новая паровая машина уже с тремя парами колес. Инновацией его подхода стали зубцы, которыми оснащали средние колеса. Они были нужны для сцепления с зубьями рейки, проложенной вдоль путей. Конечно, средство двигалось по рельсам гладко, но создавало такой шум, что от него пришлось отказаться, а зубцы заменить рычагами на шарнирах. Однако такое решение тоже не прижилось.

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

В то время как в мире уже начинали ездить паровозы, в России перемещение людей между городами осуществлялось на конных дилижансах. Историю паровозостроения в нашей стране начали Ефим и Мирон Черепановы – создатели первого российского паровоза. Уже в 1830 году они начали работать над своей машиной. «Пароходный дилижанец» — именно так называли свое творение Черепановы — был готов в 1834 году. «Железное чудо», пугающее окружающих, двигалось по чугунным рельсам, было рассчитано на перевозку руды, развивало скорость до 15 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.

История изобретения. Паровоз

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.

Вторая половина XVIII века в Англии отмечается созданием и внедрением машины во всех областях промышленной техники. Этот период называют «промышленным переворотом» . Машина заменила ручной труд человека во многих видах промышленности. Гениальный англичанин Джемс Уатт в 1782 г. изобрел паровую машину . Она предназначалась для приведения в действие разнообразных машин - орудий производства - взамен применявшейся до того силы воды и лошади.

В своем патентном ходатайстве Уатт предвидел, что его машина явится универсальным двигателем не только для обособленных мелких целей, по и для крупной промышленности. Гужевой и водный транспорт времени промышленного переворота Англии не мог справиться с перевозкой резко возросшего количества сырья и промышленных грузов.

Нужен был механический двигатель для сухопутной перевозки. Требовалась опять машина вместо лошади, такая же, какую создал Уатт для промышленности. Человеческая мысль, устремленная в то время па механизацию больше всего в Англии, непрерывно работала над созданием двигателя для транспорта. В 1784 г. сотрудник Уатта Мардок построил небольшой трехколесный паровой экипаж . Он мог передвигаться по грунтовой дороге со скоростью лошади, т. е. 12 -14 км/ч.

Но нападки духовенства, усмотревшего в этом «нечистую силу», заставили прекратить опыты с колесницей Мардока. В 1802 г. Тревитик , ученик Мардока, построил паровоз, передвигавшийся по грунтовой дороге. В 1803 г. он поставил свой паровоз на гладкие чугунные рельсы. На этом паровозе были один цилиндр, маховое колесо и зубчатая передача к колесам. Такой паровоз имел практическое применение па частной железнодорожной ветке в Южном Уэльсе в Англии.

Паровоз Тревитика считается «праотцом паровоза», потому что это был первый железнодорояшый паровоз в полном смысле этого слова. Он имел основные черты последующих паровозов: котел с внутренней топкой, давление пара выше атмосферного, раму с гладкими колесами, приводимыми в движение механизмом паровой машины, выпуск отработавшего пара в трубу, и двигался по гладким рельсам.

В 1811 г. Бленкинсон, уверенный, что гладких колес недостаточно для развития силы тяги, построил паровоз, имевший зубчатое сцеплепие с рейкой, уложенной вдоль рельсового пути. Этот паровоз работал как основной двигатель на угольных копях Бленкинсона в Англии по перевозке угля, по не перевозил за плату ни пассажиров, пи грузов. В 1814 г. Блакетт и Гедлей доказали, что сцепление гладких колес с рельсами достаточно для получения силы тяги.

Они построили паровоз с передачей движения от вертикальных цилиндров к колесам при помощи балансиров и зубчаток. Конструктивное выполпение паровоза Блакетта и Гедлея было настолько удачно, что паровоз этот проработал 50 лет и поставлен, как памятник, в музее в Лондоне.

В 1814 г. Георг Стефеисон, благодаря своим способностям и познаниям в области машиностроения сделавшийся из погонщика лошадей сначала машинистом паровой машины, а затем инженером угольного рудника, построил свой первый паровоз «Блюхер». В последующие годы Стефенсон построил еще несколько паровозов, постепепно их совершенствуя. Все эти паровозы были построены в Англии и работали там же у их владельцев па принадлежавших им обособленных иселезнодорожных путях небольшого протяжения.

Железных дорог в современном понимании, т. е. производящих перевозку за плату грузов и пассажиров, до 1825 г. еще не было. Были, следовательно, дороги частного пользования, а не общего. Английская буржуазия и духовенство отрицательно относились к первым паровозам. Однако факты успешной работы действовавших паровозов убеждали капиталистов в целесообразности и выгодности использования их. Спрос на паровозы был, и в 1823 г. Георг Стефенсон основал в г. Дарлингтон первый в мире паровозостроительный завод, которым управлял совместно со своим сыном Робертом. От Дарлингтона до Стоктона в 1826 г. была построена железная дорога длиной 40 км. Для этой дороги Стефенсон построил в том же году паровоз «Локомогнион» для регулярной перевозки за плату пассажиров и всяких грузов.

Таким образом, Стоктон-Дарлингтонская ж. д. была первой в мире железной дорогой общего пользования. На дарлингтонском заводе Стефенсоном был построен в 1829 г. зпаменитый паровоз «Ракета», создавший эпоху в паровозостроении и в яселезнодорожном деле во всем мире. Паровоз «Ракетам был двухосный, весил 4,5 т, имел поверхность нагрева котла 13 м2 при 3,5 am давления пара и два наклонных цилиндра диаметром 203 мм и ходом поршня 410 мм. Существенным отличием его от всех других, до него построенных, были коробчатая топка и трубчатый котел.

В результате этого паровоз «Ракета», имея достаточное парообразование, блестяще выдержал условия конкурса в состязании паровозов. Такое состязание, названное «битвой паровозов», было организовано для выяснения пригодности паровоза как постоянного двигателя для тяги поездов. Стефенсоновская «Ракета» развила скорость с поездом весом 13т в 24 км/ч, а без поезда - 56 км/ч, что считалось невероятным .

Таким образом, состязание решило вопрос о тяге поездов паровозами и утвердило значение паровоза как двигателя для железных дорог. Поэтому день «битвы паровозов» - 8 октября 1829 г. - является историческим днем существования железных дорог и паровозпой тяги на них.

После этого железные дороги начали быстро строиться во всех передовых странах. Общин вид паровоза «Ракеты» с его котлом, получившего название «отца паровозов», показал на фиг. 1.

Паровозы завода Стефенсопа вывозились во все части света, служили образцом для возникших в 40-х годах заводов других стран и непрерывно совершенствовались. Все это дает основание считать родиной паровозостроения Англию, а творцом Георга Стефенсона. Когда последнему был задан вопрос: «Кто изобрел паровоз?» , то талантливый труженик ответил: «Паровоз есть изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров и механиков». В этих словах заключается несомненная историческая истина и видна исключительная скромность гениального создателя паровозов. В 40-х годах истекшего столетия паровозостроение в Англии не ограничивалось одним заводом Стефенсона.

Талантливые конструкторы Гакворт и Бури имели свои заводы. У Стефенсона с Тейлором был также второй завод «Вулкан». Кроме пазванных были построены паровозостроительные заводы в Ливерпуле, Манчестере, Лидсе и др. Строились паровозы также в железнодорожных мастерских и на нескольких машиностроительных заводах, где паровозостроение не являлось основным видом производства.

Производительность заводов того времени как паровозостроительных, так и других, была невелика, составляя 2- 3 паровоза в месяц. Потребность же в паровозах для бурно развивающегося железнодорожного строительства во всех странах была громадна и не удовлетворялась производительностью английских заводов.

Поэтому вслед за английскими паровозостроительные заводы возникли и в других странах: Коккериль в Бельгии (1833), Балдвин и Вест-Фоундри в Америке (1831-1833), Роджерс там же (1837), Шнейдер во Франции (1838), Борзиг в Германии (1841), Александровский в России (1844), Генгаель, Кесслер, Маффей, Эгерсторф в Германии (1846), Гартман в Саксопии (1848) и др. Первый паровоз в России был построен па Урале в 1833 г. Механик Нижнетагильского металлургического завода па Урале М. Е. Черепанов был в Англии и ознакомился там с паровозостроением.

По возвращении на Урал он построил у себя на заводе два паровоза мощностью 30 и 43 л.с., которые являлись подражанием английским. Описание первого из этих паровозов помещено в «Горном журнале» за 1835 г. Это была первая литературная работа о железнодорожном деле и паровозе в России. На нее чиновники из Министерства путей сообщения не обратили внимания. Чертежи паровозов Черепанова не сохранились, но модель одного из них находится в Московском доме техники железнодорожного транспорта.

Приведенный па фиг. 2 снимок сделан с этой модели. Эти паровозы применялись для перевозки руды в Нижнем Тагиле по заводской дороге. Сведений о работе их, а также о причинах ее прекращения и возврата к конюшенной тяге не сохранилось. Есть основания предполагать, что для такого короткого заводского пути, как 0,85 км, работа паровоза пе была экономичной и не могла конкурировать с лошадиной тягой. Подобный случай имел место в Англии на первой Стоктон-Дарлингтонской ж. д. и на Царскосельской ж. д.

На фиг. 3 приведен снимок с картины художника Владимирова, изображающий работу паровоза Черепанова на Нижнетагильском заводе. Таким образом, первый русский паровоз был построен на русском заводе русским механиком и из отечественных материалов. Это было раньше ввоза иностранных паровозов. Для первой опытной Царскосельской не. д., построенной в России в 1836-1837 гг., было приобретено за границей три паровоза.

Первый паровоз, пущенный в работу на дороге, был построен на заводе Гакворта в Англии, второй-на заводе Стефенсопа, там же и третий - на заводе Коккериля в Бельгии. Впоследствии были приобретены еще 3 паровоза. Каждый паровоз имел название: «Проворный», «Стрела», «Богатырь», «Слоп», «Орел», «Лев»; они отапливались коксом и брикетами, которые привозились из Англии. Имеются сведения, заслуживающие доверия, что 2 ноября 1858 г. ■ на Царскосельской ж. д. во время пожара сгорел один паровоз до полной непригодности и что для работы остался только один последний паровоз. Почему из шести паровозов через 20 лет их работы осталось только два, неизвестно.

До нашего времени не дошли достоверные снимки или чертежи этих паровозов. На фиг. 4 приведен общий вид одного из паровозов Стефенсона, заимствованный из описания Дарлингтонского завода ко дню его столетнего юбилея. Надпись на снимке и характерный ландшафт свидетельствуют, что этот паровоз принадлежал первой русской железной дороге. В Московском доме техники железнодорожного транспорта находится модель паровоза Стефенсона, построенного для Царскосельской ж. д. (фиг. б). На ней имеется гравированная надпись: «СПБ. Технологический Институт. Работали воспитанники IV кл. Белли и Вазинский. II кв. Бевод. 1839 г.».

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.).

Первый паровоз в России

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.

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.