Стефенсон - Петр Забаринский

Первый, кто действительно создал паровой экипаж, впервые в истории сухопутного транспорта перевозивший грузы силой пара, был знаменитый инженер и изобретатель Ричард Тревитик[13]. Его цилиндрические котлы с внутренней жаровой трубой, под именем «котлов Тревитика», быстро вытеснили примитивные кастрюлеобразные котлы и так называемые сундучные котлы Уатта. Введение новой конструкции котла впервые позволило перейти к применению пара повышенного давления, тогда как Уатт в своих машинах применял крайне низкое давление, не превышавшее двух-трех атмосфер, Тревитик сразу перешел к давлению порядка семи-восьми атмосфер. В своих машинах высокого давления Тревитик отказался от применения конденсатора и ввел работу «на выхлоп», т. е. с выпуском отработавшего пара непосредственно в атмосферу. Применение более высокого давления позволило уменьшить размеры котла и машины, а устранение конденсатора сделало ее еще более легкой и портативной. При той же мощности машины Тревитика занимали гораздо меньше пространства, чем двигатели Уатта, и обладали значительно меньшим весом на единицу мощности. Эти усовершенствования открыли перед паровым двигателем новые области применения там, где использование громоздких машин низкого давления было неудобно, а иногда и вовсе невозможно.

После нескольких предварительных опытов Тревитику впервые пришла мысль заняться изобретением парового экипажа для движения по рельсам. Поводом к этому послужило следующее вполне истинное и не лишенное юмора обстоятельство. Около 1803 года Тревитик познакомился и завязал деловые отношения с некиим Самуэлем Гемфри, богатым владельцем железоделательных заводов в Пенидарене. Здесь широко применялись для перевозки грузов рельсовые чугунные дороги. На этих дорогах употреблялась конная тяга, не допускавшая значительного увеличения перевозок. Тревитику, живо интересовавшемуся всякой технической проблемой, пришла идея соорудить паровой самодвижущийся экипаж, поставить его на рельсы и заставить его перевозить груженые вагонетки. Так родилась идея паровоза.

Чертеж действующей модели паровой повозки, построенной Тревитиком в 1797 году, которая ныне хранится в лондонском Музее знаний.

Первый паровой автомобиль Тревитика построенный в г. Кемборне в 1801 г.

Паровая карета Тревитика, демонстрировавшаяся в Лондоне в 1803 г.

По внешнему виду первый паровоз Тревитика, бывший также и первым в мире, весьма отличался от своих нынешних потомков. Сохранилась копия с подлинного чертежа этого паровоза. Он имел четыре колеса и один горизонтально расположенный цилиндр. Шток поршня далеко выдавался вперед и поддерживался специальным кронштейном. Диаметр цилиндра составлял восемь с половиной дюймов (212 мм) при длине хода поршня в четыре с половиной фута (1370 мм) и сорока рабочих ходов в минуту. Движение поршня передавалось всем четырем ведущим колесам при помощи шатуна, кривошипа и системы зубчатых колес. Чтобы облегчить прохождение шатуна через мертвые точки, изобретатель был вынужден применить маховое колесо. Котел имел цилиндрическую форму и так называемую обратную жаровую трубу; при этом топка была расположена спереди паровоза. Весил паровоз в рабочем состоянии около шести тонн.

Чертеж первого паровоза Тревитика.

В этом паровозе Тревитик применил горизонтальное расположение цилиндра и усиление тяги в котельной топке при помощи выпуска отработанного пара в дымовую трубу. Подобное расположение цилиндров и такой же метод форсирования (усиления) тяги применяется в настоящее время на всех без исключения паровозах, но оба эти важные изобретении были забыты изобретателями, работавшими после Тревитика, и заново осуществлены Стефенсоном.

Кольцевая дорога-аттракцион, построенная Тревитиком в 1808 г., и действовавший на ней паровоз «Catch Me Who Can».

Почин, сделанный корнваллийским изобретателем, не остался бесплодным. Его работами была доказана практическая возможность устроить паровой экипаж, движущийся как по обыкновенным дорогам, так и по рельсам. В 1811 году Джон Бленкинсоп, владелец Мидльтонских копей, решил попытаться применить паровую тягу на принадлежавшей ему рельсовой дороге. Предприимчивый шахтовладелец обратился с заказом к известному предпринимателю и инженеру Метью Муррею.

При постройке паровоза было решено внести в его конструкцию некоторые особенности. Еще при испытании паровозов Тревитика наблюдалось так называемое буксование: ведущие колеса вращались, а паровоз не трогался с места. Причина этого часто наблюдающегося явления заключается в том, что сопротивление, которое паровозу нужно преодолеть, превосходит силу сцепления между рельсами и ободами колес. Однако правильное объяснение было найдено не сразу. Тревитик, с успехом применяя гладкие колеса на обыкновенных рельсах, рекомендовал для усиления сцепления ввести дополнительное колесо, снабженное шипами, которые цеплялись бы за проложенную вдоль рельсов деревянную планку.

Ричард Тревитик (1771–1833).

Муррей пошел гораздо дальше Тревитика. Построенный им паровоз имел четыре колеса с гладкими ободами; они служили лишь для поддержания веса котла и машины. Ведущее колесо было расположено сбоку паровоза. На окружности его имелись большие зубцы. При вращении колеса они захватывали за зубчатую металлическую рейку, проложенную рядом с рельсами.

Машина имела не один, как у Тревитика, а два цилиндра. Это было большим шагом вперед. Можно было отказаться от применения неудобного и тяжелого махового колеса: для преодоления мертвых точек достаточно было рассчитать положения поршней так, чтобы, когда один из них находился в конце своего хода, другой развивал бы наибольшую работу. Это было достигнуто простым смещением обоих кривошипов на угол, равный 90°. Для уменьшения тепловых потерь оба цилиндра были введены внутрь котла, имевшего форму короткого цилиндра, в середине которого проходила жаровая труба. На одном конце ее помещалась топка, на другом — дымовая труба.

Паровоз, построенный Мурреем, был назван именем заказчика — «Бленкинсоп» (Blenkinsop). В августе 1812 года он совершил свою первую поездку. При весе в пять тонн паровоз мог развивать скорость около шести километров в час, везя при этом поезд весом в сто тонн. При уменьшении веса до двадцати тонн он мог развить невиданную для того времени скорость — шестнадцать километров в час.

Паровоз «Blenkinsop», 1812 г.