Железнодорожный транспорт. Первые локомотивы и современные поезда - Александр Алексеевич Прасол

в промышленную державу. В ней началось то, что впоследствии вошло в понятие «Первая индустриальная революция». Вместо ручного труда работать стали разнообразные машины, а вместо ремесленных мастерских и мануфактур появились настоящие промышленные предприятия. Энерговооруженность предприятий осуществлялась за счет силы пара. Еще древнегреческий ученый Герон демонстрировал такие возможности при помощи собственной паровой машины, так называемой вертушки Герона. Правда, это было скорее демонстрацией реактивной струи, получаемой при нагревании воды. В полый медный шар с двумя трубками, концы которых были загнуты в разные стороны, заливалась вода. При нагревании шара вода закипала, пар выбивал из трубок пробки и реактивная струя раскручивала шар. На протяжении без малого двух тысячелетий вертушка Герона была лишь экспонатом для увеселения публики. Практическое использование силы пара началось после того, как английский кузнец Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Это была усовершенствованная машина Севери, в которой Ньюкомену удалось снизить рабочее давление пара. Благодаря этому паровая машина стала намного компактнее и безопаснее, что вскоре и было доказано на практике.

Схема работы паровой машины

Конструкция паровой машины, в которой водяной пар поступал в цилиндр и толкал вперед поршень, была усовершенствована Джеймсом Уаттом. Он придумал привод для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое. Кривошипно-шатунный механизм смог осуществить круговое вращение. Это был настоящий переворот в механике. Новая паровая машина могла крутить колеса водяных мельниц, откачивающих насосов для шахт и рудников. При помощи системы шкивов приводились в движение прядильные машины.

По легенде, такое устройство Джеймс Уатт придумал, вспомнив собственное детство. Ему приходилось качать подвешенную к потолку зыбку с младшим братом. Джеймс обратил внимание, что его рука, толкающая зыбку, совершает движения вперед-назад, а локоть при этом вращается по кругу. И когда он построил паровую машину и задумался над тем, как заставить поршень вращать колесо, Уатт тут же придумал оригинальное решение. После этого паровые машины стали повсеместно использоваться на фабриках и заводах. Паровые приводы через систему шкивов и ременных передач приводили в движение десятки станков одновременно, что значительно повысило производительность труда.

Ричард Тревитик

Этот же механизм был использован англичанином Ричардом Тревитиком для постройки первого парового автомобиля, а затем и паровоза.

О Тревитике стоит рассказать особо, так как его личная роль в становлении железнодорожного движения столь же велика, как и Стефенсона. Правда, Ричард прославился на очень короткое время, а потом…

Подростком юный Тревитик часто приходил на работу к отцу, который был механиком на руднике. Он обслуживал насосы, приводимые в действие паровой машиной, для откачки воды из забоя. Любознательный Дик мог часами следить, как работают насосы, вместе с отцом чинил капризную технику, так что смог хорошо изучить ее устройство.

В те годы паровые механизмы называли энджайн (двигатель), а обслуживающих их специалистов именовали инженерами. По устоявшейся традиции (ох, уж эта Британия!) таких инженеров на рудниках уважительно именовали «капитанами».

И однажды Лондон облетела весть о том, что капитан Дик Тревитик, механик одного из рудников, продемонстрирует свою самодвижущуюся коляску. Любопытная толпа сбежалась посмотреть на Ричарда, едущего на «Пыхтящем дьяволе», как назвал свое первое детище изобретатель. Его паровой автомобиль грохотал по каменной мостовой, выпуская клубы черного дыма. Тревитик с охотой катал каждого, кто пожелает. Это был прекрасный маркетинговый ход. И пускай рессоры не снижали тряску, прокатиться на адской машине желали многие жители столицы.

Ричард знал, что на многих рудниках предприимчивые владельцы строят рельсовый путь. По нему легче возить тяжелые вагонетки с рудой или углем. И Тревитик решил устроить новое шоу. Он арендовал пустырь, обнес его высоким забором. Внутри была построена железнодорожная линия, замкнутая в кольцо. Через ворота служители пропускали всех желающих за умеренную плату прокатиться на паровозе с вагоном. Поезд гордо именовался «Поймай меня, кто сможет!» (помните фильм с Леонардо ди Каприо «Поймай меня, если сможешь» – прямая отсылка к опыту Тревитика).

В программе аттракциона значились также соревнования с лошадиной упряжкой. Какое-то время Тревитик потешал публику. И, может быть, первый регулярный поезд построил бы именно Ричард Тревитик, если бы не собственный авантюрный характер нашего инженера. К нему явились некие предприниматели из Аргентины, прослышавшие об успехе осушения шахт и рудников отцом и сыном Тревитиками. Они посулили изобретателю такие условия, что он напрочь отбросил эксперименты с паровозами, уплыл в Южную Америку и там развернул производство паровых машин с насосами. Дело было столь прибыльным, что Тревитик вскоре стал очень состоятельным человеком. И когда накопил достаточно денег, решил возвратиться в Англию, чтобы заняться железнодорожным проектом. Увы, баловней судьбы иногда преследует жестокий рок. Во многих странах Южной Америки вспыхнули народно-освободительные движения против испанских колонизаторов. Все имущество иностранцев было национализировано и баснословные доходы, которые прежде были у Тревитика, в одночасье исчезли…

Он возвратился домой и тут вспомнил о своих паровозах. Перспективное дело вдохновило Ричарда и он послал несколько собственных проектов устройства железных дорог в парламент, но все было тщетно. В новый вид транспорта никто не верил до тех пор, пока Джордж Стефенсон не провел свой первый поезд, ведомый «Локомотивом»…

Эти примеры наглядно показывают характер эпохи, когда зарождались первые железные дороги, и объективные, и субъективные причины, по которым новое детище инженерно-конструкторской мысли отодвигалось на задний план… Годы, когда создавалось железнодорожное движение, были наполнены смелыми экспериментами десятков энтузиастов, которые на свой страх и риск, часто без должных научных знаний и инженерного образования, брались за конструирование новых механизмов. Это была, как сейчас модно говорить, сборка «на коленках», хотя учитывая массогабаритные показатели паровозов и вагонов, невозможно представить изготовление локомотивов где-то в полуподвальном помещении, без обрабатывающих станков, кузницы и слесарных инструментов. Сотни и тысячи пытливых людей в начале девятнадцатого века повторяли невидимый подвиг одержимых средневековых алхимиков, в результате бесчисленных экспериментов которых были открыты десятки новых металлов и соединений, солей и кислот.

Первые паровозы

В итоге сложился устоявшийся тип паровоза, основные составляющие которого почти в неизменном виде дошли до наших дней. Конструктивно каждый локомотив состоит из топки и парового котла, в котором происходит нагревание воды и выработка пара. В отличие от кастрюли или чайника, локомотивный котел представляет собой сложную конструкцию из водяных и дымогарных трубок. Тонкие трубки способствуют более быстрому нагреву воды, что дает большую экономию топлива. Второй важный механизм – паровая машина. Она устроена таким образом, что в нее пар подается поочередно то с одной