Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Железнодорожный транспорт

Краткая историческая справка

 

 

Неотъемлемой частью многочисленных машин стало то самое колесо, которое принято считать одним из  выдающихся изобретений человечества.

Идею создать колесо подала человеку сама природа. Наблюдая за тем, как ветер гонит травяной шар "перекати поле", как бобры, свалив дерево, катят его к месту "стройки", люди стали подкладывать под полозья круглые бревна. Позже в полозьях стали делать полукруглые вырезы и вставлять в них катки. Катки оказались ближайшими предшественниками сплошного колеса на оси. Возок на таких катках катился почти как на колесах.

Благодаря колесу исчезло трение скольжения и вместо него появилось трение качения, преодолевать которое человеку стало во много раз легче. С появлением телег на колесах начали строить дороги. Древние греки  строили дороги, состоящие почти на всей своей протяженности из колеи, высеченной в камне. Так возникли первые колейные дороги.

 

 

clip_image002clip_image004 

 

В XVI веке на рудниках появились первые рельсы – гладкие деревянные брусья (рисунки 2.1–2.3), уложенные на лежни, зарытые в землю. Они и стали прообразом современных железных дорог. Телега по таким рельсам катилась легче, чем по земле, и лошадь могла везти значительно больший груз. Но деревянные рельсы были недолговечны,  их поверхность  очень  скоро  становилась  неровной.

  

 Люди   искали  замену  для  дерева  и нашли ее: на  смену  дереву  пришел  металл.

 

 

  Для предохранения поверхности брусьев от износа их покрывали железными полосами или уголками и таким образом  пришли  к  мысли  об   использовании металлических рельсов.

 clip_image006 В 1764 году гениальный русский гидротехник Козьма Дмитриевич Фролов  построил на Алтае на берегах двух рек Змеевки и  Корбалихи,   где   раскинулся   Змеиногорский рудник, первое в мире полностью механизированное предприятие по  добыче  и  обработке  руды. На этом предприятии вагонетки, груженные рудой, перемещались по первым в мире металлическим рельсам. На этом же руднике Фролов сделал первую попытку использовать для передвижения вагонеток  механическую силу. Они двигались с помощью вращаемых водой колес, лебедок и канатов.

Рельсовый путь Фролова намного опередил подобные изобретения за пределами России, в  частности  и  "первый рельсовый путь" англичан, который появился на металлургических заводах Дерби в графстве Йоркшир лишь спустя четыре года.

Успех  Фролова  не был единичным. В 1788 году на Александровском чугунолитейном заводе в Петрозаводске под руководством А. С. Ярцева была построена чугунная дорога длиной 174 м из отдельных звеньев рельсов,  отлитых   вместе  с  металлическими шпалами. На этой дороге впервые был применен цельнолитой стрелочный перевод. Рельсы этого пути были уголковые. Можно предполагать, что подобные "чугунки", так называли в то время первые рельсовые пути,  существовали в те годы и на других металлургических заводах.

По ровной поверхности чугунных рельсов повозки катились еще лучше, и теперь уже одна лошадь могла везти несколько телег. Так, задолго до изобретения паровоза появился первый железнодорожный поезд.

Развитие рельсового транспорта в России продолжалось. В 1806 году сын Фролова Петр Фролов, которого по праву называют пионером рельсового транспорта, идя по стопам отца, предложил проект постройки чугунных дорог. По его замыслу чугунные дороги должны были дополнить естественные водные пути и каналы. Проект не нашел поддержки, его автор смог лишь добиться разрешения на постройку опытной дороги протяженностью 1867 метров. И в 1810 году первая в России рельсовая дорога с конной тягой вошла в строй. Она отличалась от приспособленных к рельефу местности английских дорог тем, что была строго горизонтальной благодаря постройке моста, виадука и выемки. Чугунные рельсы, уложенные на дороге, имели выпуклую поверхность катания, а колеса вагонеток – желобовидную. Рельсы опирались на продольные деревянные брусья, а последние – на деревянные шпалы.

Состав из трех вагонеток тянула одна лошадь, перевозя за день до 65 тонн руды. Путь в оба конца занимал полтора часа. Фролов применил также поворотный круг для перемещения состава на боковые ветки. Транспортировка такого количества руды по грунтовой дороге потребовала бы 25 лошадей. Начальство с удовлетворением отметило, что на Змеиногорской дороге "Выгода к перевозке руд против обыкновенной перевозки столь очевидна, что делает честь основателю оной". Дорога превосходила все подобные сооружения, имевшиеся в то время за рубежом. Лишь спустя 17 лет подобная дорога была построена в Америке. Тем не менее, фроловские проекты больших рельсовых дорог так и не были осуществлены.

Рельсовые пути на Змеиногорском руднике и Александровском заводе, конная "чугунка" Петра Фролова были первыми прообразами железных дорог наших дней.

В то время промышленность бурно развивалась: строились фабрики, открывались новые рудники и шахты, крепло сталелитейное производство. Развивающейся промышленности уже не хватало энергии, которую давали сила падающей воды, ветер и мускулы лошади. Жизнь настоятельно требовала создания новых, более сильных двигателей, не зависящих от стихии.

Такой двигатель дал людям наш соотечественник, горный мастер Иван Ползунов, который родился в Екатеринбурге в 1728 году. После окончания заводской школы, он работал "механическим учеником".

В 1745 году семнадцатилетний Ползунов попадает на Алтай, на Колываново-Воскресенские заводы. Здесь в центре алтайской горнорудной промышленности он остро почувствовал требования производства, запросы которого вода как источник энергии уже не могла удовлетворять. И Ползунов решил "пресечь водяное руководство". Чтобы осуществить свой замысел, он задумал построить "огненную машину", которая была бы "способной по воле нашей, что будет потребно справлять".

К 1763 году Ползунов разработал проект паровой машины. Ему  понадобилось три года на то, чтобы с двумя юношами-учениками построить огромную, высотой с трехэтажный дом, машину. В 1766 году она была готова.

Подробные рабочие чертежи, сохранившиеся до наших дней, рассказывают нам об устройстве и работе первой в мире паровой машины. Для получения пара вода подогревалась в склепанном из медных листов котле. Через специальные распределительные устройства пар поступал в два трехметровых цилиндра, поршни которых были соединены с коромыслами. Эти коромысла приводили в движение меха, нагнетавшие воздух в рудоплавильные печи, а также водяные насосы, питавшие водой котел.

Так на Алтае построили машину, которой было суждено стать неотъемлемой частью железных дорог.

Прошло почти полвека, прежде чем человек поставил паровую машину на колеса и заставил ее перемещать грузы. Первые прототипы будущего паровоза появляются в начале ХIX века. В то время еще плохо были изучены законы сцепления колес с рельсами, и люди думали, что колеса самодвижущейся повозки будут скользить по гладкой поверхности рельса, вращаясь на одном и том же месте. Поэтому человек стал работать над созданием таких приспособлений, которые могли бы помочь повозке передвигаться по гладким рельсам.  

Первый паровоз для железной дороги создал англичанин Ричард Тревитик в 1803 году (рисунок 2.4). Он имел зубчатую передачу на ведущие колеса, они при вращении зацеплялись за зубья рейки, уложенной вдоль пути. Но зубья оказались плохими помощниками – часто ломались, и поэтому от них пришлось отказаться. Было много других моделей, но все они оставались маломощными, ненадежными, расходовали много пара. Однако это были важные ступени на пути замены живой силы механической.  

clip_image008б 

Рисунок 2.4 – Паровоз

Р. Тревитика