История:  День первого паровоза

Главная страница Каталоги Сообщество Мастерская: О моделях и макетах История Рязано-Уральской железной дороги Макетная мастерская Maketoff О фирме Zeuke  и  ее продукции

Публикации

Паровоз Тревитика


       Нет механизма романтичнее паровоза. Нам всю жизнь рассказывали, что Россия – родина не только слонов, но и паровозов, вернее, первого паровоза. И его изобретателями были русские мастеровые братья Черепановы. Однако история говорит о другом. Черепановы и братьями-то не были, и свой «сухопутный пароход» они создали только в 1834 году.

       Идея заменить живую лошадиную силу механической интересовала конструкторов уже достаточно давно. Мысль о применении пара для использовании его под давлением в движителях возникла ещё в XVII веке. Но первые попытки приспособить паровые двигатели к фурам, повозкам или телегам не увенчались успехом. Первая паровая повозка для движения при минимальном маневрировании по дороге без рельсов, была сконструирована французским инженером, капитаном французской армии Николя Жозефом Кюньо (Nicolas Joseph Cugnot, 1725—1804). В 1769 году Кюньо представил проект повозки, «движимой действием водяного пара, образуемого огнем», и в ноябре 1770 года испытал первый образец машины с паровым двигателем (fardier ? vapeur de Cugnot), ставший известным как «малая телега Кюньо». Прошедший испытания образец с 1794 года выставлен в Парижском музее искусств и ремёсел Muse des arts et mestiers. В ноябре 1770 года была построена и испытана «большая телега Кюньо». Названная изобретателем «Огненная телега» предназначалась для буксировки артиллерийских орудий. Созданием паровой повозки занимались и в Великобритании. Там наибольшего успеха добился Вильям Мердок (William Murdock, 1754—1839) — изобретатель газового освещения, компаньон и один из ближайших помощников шотландского инженера, изобретателя-механика Джеймса Уатта (James Watt, 1736—1819, член Эдинбургского королевского общества (1784), Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814), изобретатель универсальной паровой машины двойного действия). В 1784 году Мердок построил трёхколёсную повозку, двигателем которой служила одноцилиндровая паровая машина. Повозка оказалась достаточно легко управляема и развивала на твёрдых ровных дорогах достаточно высокую скорость порядка 12—14 км/ч. Но её испытания взбудоражило общественное мнение, а местное духовенство углядело в самодвижущемся экипаже происки нечистой силы. Поскольку практическая реализация данного изобретения была весьма проблематична, Уатт настоял на том, чтобы Мердок прекратил свои опыты. Кстати, он же не дал возможность запатентовать газовое освещение Мердока, хотя все заводы пользовались им.


        Про этого изобретателя надо сказать несколько слов отдельно. В 1782 году он изобрел планетарную передачу для замены коленчатого вала. Мэрдок руководил установкой и эксплуатацией паровых насосов на шахтах Корнуэлла. Узнав, что треть добываемых в Ньюкасле углей летуча и при нагревании выделяется горючий газ, Мэрдок нагрел уголь в чайнике и поджег газ, выходящий из отверстий, проделанных в надетом на носик чайника напёрстке. В 1792 году он устроил газовое освещение в собственном доме и использовал угольный газ, закачанный в бычий пузырь, для переносного светильника. В 1802 году Мэрдок публично продемонстрировал своё изобретение, осветив газом завод Боултона и Уатта в Сохо. Несмотря на то что Джеймс Уатт-младший отказался запатентовать газовое освещение, после 1805 года ряд заводов был оснащён газом. В 1808 году работа Мэрдока «Об использовании угольного газа для практических целей» была удостоена медали Королевского научного общества. Поскольку у Мэрдока не было патента на газовое освещение, и это изобретение не принесло ему денег. Он придумал ряд усовершенствований паровых двигателей, вакуумный метод транспортировки грузов по трубам, пневматический двигатель, пароход, у которого две паровые машины вращали 90 кривошипов с веслами, и другие полезные устройства. В 1786 году американский конструктор Оливер Эванс попытался запатентовать паромобиль, в котором приводом служила паровая машина высокого давления. Однако патентное управление отказало конструктору, посчитав его идею нелепой фантазией. Позже идеей создания самодвижущегося экипажа серьёзно заинтересовался ученик Мердоха — английский изобретатель кустарь-самоучка Ричард Тревитик (Richard Trevithick), снискавший известность благодаря созданию лёгких, но мощных паровых котлов. В 1797 году Тревитик построил свою передвигающуюся по суше паровую повозку.


        Ричард Тревитик родился 13 апреля 1771 года в Иллоган (Корнуэлл). Среднее образование получил в Камборне, познания в области паровой техники приобрёл самообразованием, что позволяло ему занимать должность инженера в различных компаниях. Так как о каких либо направляющих поначалу речь не шла, можно считать, что в XVIII веке появились первые прототипы и автомобиля, и паровоза одновременно. Развитие сухопутных самодвижущихся экипажей сдерживало неудовлетворительное состояние существовавших тогда грунтовых дорог, сила трения слишком высока, а мощность котла парового двигателя мала, было решено поставить паровую повозку на рельсовые пути, с которыми у колёс было гораздо меньшее контантное пятно, они были прочными гладкими и прямыми. Ситуация в корне изменилась в начале XIX века. В 1800 году Тревитик получил патент на «машину высокого давления», а с 1801 года начал строить оригиналы повозок, став инициатором создания и применения стационарных машин, работающих за счёт высокого внутреннего давления. В 1801 году Тревитик построил первый в истории паровоз Puffing Devil. Паровоз оказался слишком тяжёлым даже для передвижения, и его использование не представилось возможным. В 1802 году, а по другим данным – в том же 1801 году Тревитик сконструировал паровоз «Колбрукдэйл» (Coalbrookdale) для угольной компании в городе Колбрукдэйл – самый первый рельсовый паровоз с шириной колеи 1270 мм. Но именно в 1802 году впервые пыхтящий бочонок с трубой на четырёх колёсах тронулся с места и медленно поехал по рельсам. Дата получения патента 24 марта 1802 года официально считается днём рождения первого паровоза. Часто его путают с третим паровозом Ричарда Тревитика — «Пенидаррен» (Pen-y-Darren), построенным в 1803 году при помощи Дж. Стила в графстве Мертир-Тидвил в Южном Уэльсе для заводской Мертир-Тидвилской чугунной дороги шириной колеи 1321 мм. 21 февраля 1804 года «Пенидаррен» провёл первый в мире состав из пяти вагонеток, нагруженных десятью тоннами угля. Этот паровоз по отношению к предшественнику уже имел ряд конструктивных новшеств, многие из которых были открыты повторно лишь через несколько десятилетий. «Пенидаррен» — второй в истории рельсовый паровоз является первым в мире запатентованным паровозом. На обоих первых паровозах единственный цилиндр раскручивал большое колесо-маховик, от которого через зубчатую передачу приводились обе колёсные пары. «Пенидаррен» эксплуатировался недолго, поскольку L-образные чугунные рельсы не были рассчитаны на его массу. Вскоре один под тяжестью лопнул, и паровоз опрокинулся и получил серьёзные повреждения. Восстанавливать его не стали. Владелец завода вернулся к конной тяге. Авторских чертежей не сохранилось. Основное отличие «Пенидаррена» от «Колбрукдейла» заключается в расположении дымовой трубы: у первенца она располагалось со стороны выхода штока поршня, тогда как у запатентованного образца её перенесли ближе к маховику. Опытным путём доказав, что сила трения гладких колёс паровоза о гладкие рельсы достаточна для движения не только самого локомотива, но и тянущего за собой состав груженых вагонов, именно он совершил революцию в транспортной индустрии.


 Модель первого паровоза Тревитика


       В целях пропаганды паровозов Тревитик построил за свой счёт кольцевую дорогу в парке, где его чудо техники соревновалось в скорости с лошадьми и перевозило людей ради развлечения. Газеты тогда писали: «Позавчера состоялось долго ожидавшееся испытание новоизобретенной паровой машины мистера Тревитика... Испытание превзошло, ко 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 своё путешествие без пополнения котла водой и свободно передвигалась со скоростью 5 миль в час». В 1808 году появился вариант более совершенной конструкции, развивавший скорость до 19 миль в час (30 км/ч), который стали демонстрировать в качестве атракциона в предместье Лондона. Паровоз получил название «Поймай меня, кто сможет» (Catch Me Who Can). Этот паровоз и стал первым в мире пассажирским локомотивом. Вгрохав кучу денег в рекламу, но не получив финансовой поддержки и отдачи от коммерческого использования изобретатель в 1811 году разорился. Спрос по прямому назначению равнялся нулю – конная тяга была куда выгоднее. После попытки применения паровоза для вождения вагонеток с углём, когда лёгкий паровоз не смог потянуть тяжёлый состав, а стал боксовать на месте, родилось мнение о невозможности реализации паровоза с гладкими колёсами на гладких рельсах достаточной силы тяги. Поэтому в 1812 году для Мидльтонских копей был создан паровоз «Бленкинсоп» с приводом на зубчатое колесо, катящееся по зубчатой рельсе. Но в 1813 году под руководством Уильяма Гедли построен паровоз «Пыхтящий Билли» с гладкими колёсами, который водил поезда по гладким рельсам. В 1814 году мало кому известный машинный мастер Джордж Стефенсон (George Stephenson; 1781—1848) построил свой первый паровоз.


       В 1815 году Треветик «обкатал» на практике цилиндрические паровые, так называемые «корнваллийские» котлы. В 1816 году изобретатель так и не заработав денег уехал в Южную Америку, в Перу, но после ранения в испано-перуанской войне в 1827 году вернулся в Англию, домой в Дартфорд. Его мечта сбылась без него. Первая в мире общественная железная дорога открылась на его родине 27 сентября 1825 года, когда по маршруту Стоктон — Дарлингтон (S&DR) паровоз «Locomotion №1» («Движение», ранее названный «Актив» — Active), управляемый его создателем Джорджем Стефенсоном, провёл состав, груженный 80 тоннами угля и муки. 15 километров (9 миль) поезд преодолел примерно за два часа, на некоторых участках разгоняясь до 24 миль в час. В составе поезда также был открытый пассажирский вагон «Эксперимент» (Experiment), в котором ехали члены приёмочной комиссии. В 1829 году паровоз английского избретателя и инженера-механика Джорджа Стефенсона «Ракета» (оригинал выставлен в Музее науки в Лондоне) установил рекорд скорости того времени – 38,6 км/ч. Кстати, выбранная Стефенсоном ширина колеи рельсового пути 1435 мм («Стефенсоновская» 4 фута 8? дюймов), стала самой распространённой в Европе, и до сих пор является стандартом для железных дорог многих стран мира. Даты выпуска первых паровозов в различных источниках разнятся, хотя до 1830 года их было построено не так много: Колбрукдэйл (1801) • Паффиндэвил (1802) • Пенидаррен (1804) • Поймай меня, кто сможет (1808) • Саламанка (1812) • Пыхтящий Билли, Механический путешественник (1813) • Блюхер (1814) • Паровой слон (1815) • Locomotion № 1 (1825) • Стоурбриджский лев (1828) • Новинка, Несравненный, Ракета, Настойчивость, Непобедимая (1829). Отец первого паровоза Ричард Тревитик умер 22 апреля 1833 года в Дартфорде в графстве Кент в полной нищете. И лишь год спустя, в 1834 году, в Российской империи на каменоломнях Южного Урала поехал собранный по английским чертежам и в большинстве своём из английских деталей первый сухопутный пароход отца и сына Черепановых.


Чертеж первого паровоза Черепановых


        Русские инженеры Ефим Алексеевич (1774—1842) и Мирон Ефимович (1803—1849) Черепановы были крепостными уральских промышленников Демидовых. Начиная с 1820 года, Черепановы построили около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л.с. С 1822 года вплоть до своей смерти Ефим был главным механиком всех демидовских заводов в Нижнем Тагиле. Сын и ученик Ефима Мирон в 1819 году был назначен его заместителем и заменил отца после его смерти. В 1825 году Ефим Черепанов был командирован в Швецию для «просмотра машин». В 1833 году Мирон поехал в Англию изучать устройство железных дорог. По возвращении, в 1833 году на Выйском заводе, входившем в состав Нижнетагильских заводов Демидовых, они создали первый в российский паровоз. В августе 1834 года начались его испытания. «Горный журнал» №5 за 1835 год приводит следующие сведения о технических характеристиках «Сухопутного парохода», движущемуся по чугунным колёсопроводам: может возить более 200 пудов (3,3 тонны) тяжести со скоростью от 12 до 15 вёрст в час (13—16 км/ч). Состоит из цилиндрического котла длиною 5 1/2 футов (1676 мм) диаметром 3 футов (914 мм) и из двух паровых лежачих цилиндра длиной 9 дюймов (229 мм), в диаметре 7 дюймов (178 мм). «Чугунные колёсопроводы» (рельсы) были изготовлены на Нижнетагильском заводе. Из других источников известно, что масса паровоза с колёсной формулой 1-1-0 в рабочем состоянии составляла 2,4 тонны.


Модель второго паровоза Черепановых


       В 1835 году был создан второй, более мощный паровоз и построена чугунная железная дорога от фабрики до медного рудника длиной 400 сажень (853,5 м). За строительство этой железной дороги Мирон Черепанов получил вольную. Ефим получил вольную несколько раньше за строительство паровых машин. Локомотивы Черепановых вскоре были заменены конной тягой. Источников угля рядом не было, доставка древесины была нецелесообразной, да и обслуживание самих паровозов обходилось существенно дороже содержания лошадей. Однако уже 6 ноября 1836 года поезд с паровой тягой прошёл по первой российской общественной железной дороге из Санкт-Петербурга в Царское село.


© Николай Замятин 2019

К началу раздела Главная страница