Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Железнодорожный транспорт

Первая зубчатая железная дорога

 

В 1804 году Тревитик построил первую зубчатую железную дорогу. Тогда все были убеждены, что для движения паровоза одного трения гладких колес о рельсы недостаточно. Чтобы придать большую надежность своей паровой машине, изобретатель для повышения сцепления колес с деревянными направляющими (прототип будущих рельсов) набил на  ободы  ко-

лес гвозди.  Другой  англичанин Бленкинсон в 1811 году построил зубчатую дорогу близ г. Лидса. Но как раз в это время инженеры убедились, что силы сцепления гладких колес вполне достаточно, чтобы обеспечить тягу поезда. Возникнув как технический курьез, зубчатая дорога все же пригодилась. В горной местности для преодоления значительных подъемов паровоз снабжался зубчатым колесом, а между рельсами укладывалась рейка, за зубья которой цеплялось колесо. Такая дорога была проложена в 1869 году на высоте 1900 метров близ местечка Монт-Вашингтон в США. По дороге курсировал один вагончик, перевозивший небольшие грузы и пассажиров.

Зубчатая дорога длиной 6858 м была построена в 1871 году в Альпах швейцарским инженером Риггенбахом. Поезд поднимался на высоту 1600 метров, доставляя туристов в горы.                        

Вслед за паровозом с зубчатыми колесами появляется паровоз с ногами, похожий на гигантского кузнечика. Вот что рассказывают об этом паровозе историки.

В один из июльских дней 1813 года жители небольшого английского городка неподалеку от Лондона были созваны на заводской двор. В глубине двора    виднелись    широкие     ворота сборочной мастерской. Когда ворота распахнулись,   собравшиеся    увидели три вагонетки, груженные углем, сзади которых стоял котел на колесах. Из котла торчала широкая труба. К днищу котла было пристроено нечто такое, чего еще никто никогда не видел, – две механические ноги, длинные, как у жирафа.

Раздался свисток. Машина громко запыхтела, гуще повалил дым из трубы, и странный механизм сзади котла зашевелился. Одна из ног переступила по направлению к выходу, уперлась в полотно рельсового пути и как бы напряглась, отталкиваясь от него. В тот же момент колеса пыхтящего котла начали медленно катиться по рельсам, и поезд из трех вагонеток тронулся с места. Не успели котел и вагонетки остановиться, как тут же поднялась вторая нога, сделала еще шаг, уперлась в полотно и толкнула котел с вагонетками дальше.

Но не суждено было этому необычному шагающему паровозу благополучно закончить свой путь. Спустя несколько минут, когда поезд уже преодолел два десятка метров, раздался взрыв – лопнул котел. За свои ноги этот паровоз получил название "шагающей машины".

Пока строили новую "шагающую машину" с более прочным котлом, было сделано очень важное открытие. Ученые на основании опытов пришли к выводу, что ни зубчатые колеса с рейками, ни ноги паровозу не нужны.

Почему же паровоз смог передвигаться по гладкой поверхности рельсов? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте посмотрим на рельс и колесо через сильный микроскоп. Мы увидим, что поверхности и рельса и колеса пилообразны. Благодаря этому они и цепляются друг за друга. Под действием силы тяжести неровности вращающихся колес паровоза упираются в неровности рельсов, стремясь оттолкнуть их назад. Так как рельсы прочно закреплены, то сдвигаются не они, а колеса паровоза. Но вернемся к паровозу.

Идея построить паровоз заинтересовала англичанина Блаккета. Однако все его попытки применить паровую тягу на шахтах оказались неудачными.

На копях в те времена работал Джордж Стефенсон. Любопытный, отзывчивый на всякое техническое новшество, он присутствовал при испытании паровозов, изучал их устройство. В неуклюжих и тяжелых машинах, передвигающихся с небольшими скоростями, его опытный и проницательный глаз практика увидел скрытую силу. Изо дня в день крепла у Стефенсона уверенность в том, что он смог бы сделать такую машину, которая будет безотказно работать вместо лошади.

Весной 1813 года один из владельцев Клингвортских копей лорд Лавенсворт получил письмо, в котором машинный мастер Стефенсон предлагал заменить лошадей "ходячими машинами". Автор письма сам брался построить их и просил лишь средств на покрытие расходов. Стефенсон получил согласие, а вместе с ним и необходимые деньги.

Спустя год, в 1814 году, паровоз был построен. Он имел четыре колеса диаметром 90 сантиметров и котел длиной 2,4 метра. Машина состояла из двух цилиндров. Движение поршней передавалось колесам при помощи зубчатой передачи. Это был первый паровоз Стефенсона, в конструкции которого он учел все просчеты своих предшественников. Его огромная заслуга состоит еще и в том, что он очень скоро понял, что совершенствовать надо не только локомотив, но и путь, и рельсы, и все остальные составные части дороги. 25 июля 1815 года паровоз испытали. По словам очевидца, он мог "тащить, помимо собственной тяжести, восемь груженых повозок, общим весом около тридцати тонн со скоростью четыре мили в час" (английская миля – 1609 м). В том же году Стефенсон создает второй паровоз, а в 1816 году – третий. Он строит не только паровозы, но и дороги. 18 ноября 1822 года при огромном стечении зрителей была открыта Геттонская железная дорога длиной 12,8 километра, построенная по его проекту.

Непреклонно веря в будущее железных дорог, Стефенсон добился сооружения первого в мире паровозостроительного завода. На этом заводе были построены три паровоза для первой в мире железной дороги общественного пользования. Она проходила между двумя английскими городами Стоктоном и Дарлингтоном. В день открытия жители близлежащих селений и городов с раннего утра огромными толпами направлялись к дороге. Там они увидели 33 вагона. Впереди вагонов стоял паровоз. По условному сигналу он тронулся в путь, увлекая за собой огромный состав. Вот как описал это событие один из помощников Стефенсона: "Сцена, имевшая место утром 27 сентября 1825 года, не поддается никакому описанию. Многие принимавшие участие в этом историческом событии всю ночь не смыкали глаз и были на ногах. Всеобщая бодрость и веселость, счастливые лица одних, изумление и испуг других разнообразили эту картину.

В назначенный час процессия тронулась. В голове поезда следовал паровоз "Движение", управляемый его создателем – Стефенсоном; за паровозом следовали шесть вагонов с углем и мукой; вслед за ними – вагон, где помещались со своими экипажами директора и владельцы дороги; затем двадцать угольных вагонов, приспособленных для пассажиров и переполненных ими, и, наконец, шесть вагонов, нагруженных углем. Впереди паровоза следовал верховой с флагом.

По обеим сторонам дороги стояла огромная толпа народа, многие бежали за поездом; другие верхом на лошадях следовали за ним по сторонам пути. Путь имел небольшой уклон к Дарлингтону и в этом месте Стефенсон решил испытать скорость  хода до пятнадцати миль (двадцать четыре километра) в час. Когда поезд прибыл в Дарлингтон, оказалось, что в вагонах было 450 пассажиров, а вес поезда составлял 90 тонн". 

Газета «Тайме», описывая это необычайно любопытное зрелище, с восторгом сообщала, что "всадники на лошадях пытались следовать за вагонами, но вскоре вынуждены были отстать".

Регулярная эксплуатация дороги началась на следующий же день.

В наши дни изобретателем паровоза справедливо считают Стефенсона. Но сам Стефенсон в свое время был несколько другого мнения. "Паровоз, –

сказал он, – изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров-механиков". И он был прав. Усилиями многих талантливых изобретателей поставленная на колеса паровая машина приобрела дошедшие до наших дней формы паровоза, а примитивные рельсовые дороги копий и заводов превратились в пути сообщения массового пользования.

 

clip_image010 

Рисунок 2.5 – Паровоз Стефенсона "Ракета"

 

 Модель Стефенсона под названием "Ракета" (рисунок 2.5), победившая на состязаниях паровозов в 1829 году (Англия), оказалась действии ельно гениальным творением человека. На нем была экономичная паровая машина. Усилие от поршня передавалось через шатун и кривошип непосредственно на ведущее колесо (без зубчатой передачи).

 

 

Вслед за Англией небольшие участки железных дорог были  построены  во  Франции  (1832  год),  в Бельгии (1835 год), в Германии (1835 год) и др.К 1830 году относятся и первые попытки использовать паровую машину на транспорте русскими механиками Ефимом Алексеевичем Черепановым и его сыновьями Мироном и Аммосом. Мирон в 1833 году побывал в Англии и видел паровоз. Но чертежи, выполнение которых было поручено Аммосу, по-видимому, уже были готовы. Это подтверждает тот факт, что "пароходный дилижанец" был очень быстро построен, о чем извещает хозяина управляющий рудника Д. Белов: "...имеем честь уведомить: сего дня (то есть 29 июня 1834 года – 11 июля по новому стилю) пущена "пароходка" в действие, устраиваемая Мироном Черепановым..." (рисунок 2.6).

clip_image012Из письма впервые стала известна и масса паровоза – 150 пудов (2,4 тонны), что в 2 с лишним раза меньше английского. В следующем году Черепановы построили второй паровоз, а позднее – еще 11 машин.

Рисунок 2.6 – Паровоз Черепановых

 

 Однако опыт русских механиков не был учтен и поддержан путейским ведомством. И когда встал вопрос о подвижном составе для Царскосельской железной дороги, а это был уже 1837 год,

первые паровозы было решено купить за границей.

Рисунок 2.3 – Паровоз Стефенсона "Ракета"

 

 Черепановы же построили в 1834 году на Урале первую в России железную дорогу с паровой тягой (Нижнетагильский завод) протяженностью примерно 1 км. Дорога имела колею шириной 1645 мм.

clip_image014