Паровоз: Джордж Стефенсон, Ричард Тревитик, Мирон и Ефим Черепановы

Человек давно задумывался о том, как использовать движущую силу пара. Идея применения пара для нужд транспорта возникла еще в XVII в. Первыми практическими пробами были попытки приспособить паровые двигатели к обыкновенным повозкам или телегам. Такие повозки были рассчитаны на движение по гладкой дороге без рельсов.

В 1763 году французский инженер Коньо построил первую паровую повозку. Эта машина работала всего 12–15 минут. В 1769 году Коньо построил более совершенную повозку, но, когда ее пустили по улицам Парижа, оказалось, что управлять ею невозможно.

В 1787 году американец Эванс изобрел еще одну паровую повозку, столь же несовершенную.

В 1780-х годах к проблеме пробовал подступиться Уильям Мердок, ученик и помощник Джеймса Уатта. Он построил паровую повозку с двигателем конструкции своего учителя. Мердок создал целый ряд интересных моделей, но сделать практически пригодную машину ему также не удалось.

До конца XVIII века ни одна из попыток использовать силу пара для целей передвижения так и не оказалась успешной. Дело было не только в совсем не простых технических задачах. Внедрению пара чрезвычайно мешало косное, предвзятое отношение большей части общества к самой идее искусственно увеличить скорость передвижения человека.

С точки зрения церковной морали, это был грех. Изобретатели, дескать, пытались внести некоторые «улучшения» и «исправления» в божественный промысел, который определил человеку ходить на двух ногах или в крайнем случае прибегать к услугам лошадей. Всякий другой способ передвижения рассматривался церковниками как «нечестивая попытка улучшить творение Творца», а люди, занимавшиеся таким предосудительным делом, объявлялись пособниками дьявола.

Если учесть, что церковь пользовалась огромным влиянием в Англии и до известной степени формировала общественное мнение, то понятно, что техникам и механикам, посягавшим вместе с «врагом рода человеческого» на «божественное установление», приходилось очень тяжело в благочестивом английском обществе конца XVIII века.

Уильям Мердок претерпел немало гонений от своих сограждан. Он построил небольшую трехколесную тележку и однажды ночью испытал ее на одной из малопроезжих дорог. Когда вода в котле паровой машины закипела, тележка неожиданно для изобретателя сама понеслась по дороге, причем развила такую скорость, что изобретатель был не в состоянии ее догнать. В это время по улице проходил местный священник. Увидев летящий навстречу ему светящийся и свистящий предмет, священник решил, что на него несется сам дьявол. Он поднял крик, на который сбежался народ.

Подошедший изобретатель пытался разъяснить тайну своего «черта», но никто его не слушал. Тележку мгновенно разломали, а создатель едва спасся бегством от разъяренной толпы. С этих пор за Мердоком прочно закрепилась репутация человека, знающегося с нечистой силой. Всякий богобоязненный невежда считал своим долгом из всех сил вредить Мердоку. Не раз сограждане ломали его модели, мешали проводить опыты, восстанавливали против него друзей, отпугивали от изобретателя почти всех знакомых. Подобная же судьба постигла и других изобретателей.

Однако развивающееся производство настойчиво требовало реконструкции транспортных средств. В начале XIX в. во многих странах велись работы над созданием парового автомобиля (тогда называвшегося «паровой телегой»).

Интересные опыты провел чешский механик Иосиф Божек (1782–1832). В 1815 году он построил паровую тележку и успешно ее испытал. Но в 1817 году попытки повторить опыты с более мощной машиной хороших результатов не дали. Заметим, что проблема создания парового автомобиля так и не была решена. Автомобиль был создан только на базе двигателя внутреннего сгорания.

Многие изобретатели в ту эпоху пытались построить локомотив, двигающийся по рельсам. Большое значение для создания железнодорожного транспорта имели работы шотландского инженера и механика Ричарда Тревитика (1771–1833): он первым пришел к идее передвижения паровых локомотивов по специально устроенным рельсовым путям. В 1803 году Тревитик сконструировал паровоз для рельсового пути, а в феврале 1804 года провел его первое испытание.

Это важное событие в истории транспортной техники описывалось в одной английской газете: «Позавчера состоялось долгожданное 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 тому, что не менее 70 человек взобралось на повозку. Подталкиваемые непобедимым любопытством, они жаждали прокатиться, пользуясь первым успехом изобретателя… Машина совершила свое путешествие без пополнения котла водой и свободно передвигалась со скоростью 5 миль в час…»

Впоследствии Тревитику удалось добиться еще большей скорости, к тому же паровоз тянул поезд из пяти вагонеток, общим весом около 25 т. Повозка Тревитика стала первой рельсовой паровой машиной в мире. Она имела один горизонтально расположенный паровой цилиндр, движение поршня передавалось ведущим колесам при помощи кривошипно-шатунного механизма и системы зубчатых колес. Чтобы облегчить прохождение шатуна через мертвые точки, Тревитик применил маховое колесо. Весил паровоз 6 тонн. Котел имел цилиндрическую форму и обратную жаровую трубу, сама топка была устроена в передней части паровоза.

Большим затруднением при первых опытах с паровозом явился рельсовый путь: состоявший из хрупких чугунных рельсов, он не был приспособлен для передвижения настолько тяжелого локомотива. Рельсы просто ломались под такой тяжестью, что вызывало частые задержки. В конце концов этот паровоз пришлось снять с рельсов, стало ясно, что машина требует доработки. Через три года упорной работы над усовершенствованием паровоза и рельсового пути Тревитик построил первую в мире кольцевую дорогу в Лондоне. У постройки этой были две простые цели: популяризация изобретения и получение финансовой поддержки.

Современные Тревитику газеты так описывали эту железную дорогу: «Наиболее удивительный вид транспорта, когда-либо изобретенный, представляет собой паровую машину на четырех колесах, устроенную таким образом, что она свободно и без всякой посторонней помощи мчится по кругу со скоростью 15–20 миль в час. При этом весит она 8 тонн и на ближайших скачках в Нью-Маркете будет состязаться с тремя лошадьми в беге в течение 24 часов, взяв старт одновременно с ними…»

Несколько позже Тревитик открыл для всеобщего пользования небольшую кольцевую железную дорогу вблизи одного из лондонских скверов. Всякий мог осмотреть и паровоз, и прицепленные к нему вагончики. Кольцевая дорога работала несколько недель, затем рельсы лопнули и паровоз опрокинулся. Тревитик, затративший на постройку дороги все свои средства, был вынужден прекратить дальнейшие работы.

Однако идея машины на паровом двигателе не покидала исследователей, над созданием новых паровозов продолжали работать другие изобретатели. За период с 1803 по 1814 год появилось много весьма разнообразных моделей рельсовых паровозов. В это время в Англии над созданием различных моделей работали изобретатели Бленкинсоп, Меррей, братья Чемпей, Брентон, Хедли и др.

В 1814 году сконструировал и испытал свой первый паровоз Джордж Стефенсон (1781–1848). Он в основном и решил проблему создания парового железнодорожного транспорта.

Стефенсон вышел из рабочей среды. Его отец и дед работали на угольных шахтах близ Ньюкасла. Сам Стефенсон в молодости также работал в угольных копях. Самоучка, он с большим упорством изучал механику, физику и другие науки. Параллельно с учением изобретал различные машины и механизмы.

Свой первый паровоз Стефенсон назвал «Блюхер» – в честь победителя Наполеона при Ватерлоо. Конструкция «Блюхера» повторяла многие решения для паровозов, к которым пришли изобретатели ранее. Первый паровоз Стефенсона был очень тяжел, медленно двигался, работал малопроизводительно, но бесперебойно. За этой конструкцией последовала вторая, потом следующие. До 1825 года он построил около 16 различных моделей, упорно добиваясь наиболее приемлемой конструкции. Не обошел Стефенсон вниманием и совершенствование рельсового полотна.

До 1825 года паровозы использовались главным образом на маленьких частных дорогах, обычно обслуживающих нужды рудников или фабричных предприятий. Появление более совершенных конструкций стимулировало строительство новых железнодорожных линий. В 1818 году была построена железнодорожная линия протяженностью 61 км между Стоктоном и Дарлингтоном, предназначенная для перевозки угля. В 1825 году Стоктон-Дарлингтонская линия была открыта для публики. На современников это произвело колоссальное впечатление.

Новая железная дорога быстро показала преимущества парового транспорта. Популярность железнодорожных перевозок в Англии росла, многочисленные изобретатели работали над созданием и совершенствованием новых видов локомотивов, а в 1829 году был объявлен конкурс на создание лучшего паровоза. Стефенсон представил на конкурс свою новую машину – знаменитую «Ракету». Мощность «Ракеты» составляла 13 л. с. «Бой паровозов», как называли этот конкурс, закончился победой «Ракеты», которая свободно тянула поезд весом в 17 т со скоростью до 21 км/ч. Скорость паровоза с одним пассажирским вагоном и 36 пассажирами составила 38 км/ч.

«Ракета» оставалась наиболее совершенным локомотивом того времени. Изобретатель приспособил к паровозу только что появившийся тогда трубчатый котел, который дал возможность значительно увеличить скорость. «Ракета» была построена с учетом всех достижений паровозостроения своего времени и явилась своеобразным итогом начального периода совершенствования парового транспорта.

Началась эра проведения железнодорожных линий. В 1830 году в Англии для пассажирского движения была открыта железная дорога между Ливерпулем и Манчестером протяженностью в 45 км. В этом же году в США была построена первая железнодорожная линия Чарльстон – Огаста длиной в 64 км. В 1832 году проведена железная дорога во Франции, в 1835-м – в Бельгии и Германии, а в 1837-м – в России и Австрии.

Первый паровоз в России был собран на Нижнетагильском заводе на Урале в августе 1834 года замечательными русскими механиками Ефимом Алексеевичем Черепановым (1774–1842) и его сыном Мироном Ефимовичем Черепановым (1803–1849). Паровоз Черепановых мог тянуть состав весом в 3,3 т со скоростью от 13 до 16 км/ч. Для увеличения парообразования Черепановы установили дымогарный котел с бо`льшим количеством трубок, чем в паровозе Стефенсона, и применили специальный механизм обратного хода. Вслед за первым паровозом Черепановы в 1835 году построили второй, более мощный. «Горный журнал» в июле 1835 года писал, что второй паровоз Черепановых «может возить за собой до 1000 пудов груза».

Однако замечательные машины Черепановых для развития железнодорожного транспорта использованы не были. Судьба их во многом повторила судьбу паровой машины Ползунова. В 1834 году в Россию приехал австрийский профессор Герстнер. Он сумел добиться от царя привилегии на строительство железной дороги между Петербургом и Царским Селом протяженностью в 27 км. Эта железная дорога была открыта в 1837 году.

К середине XIX в. темпы сооружения железных дорог общего пользования с паровой тягой возрастают достаточно быстро. С 1840 по 1870 год протяженность железных дорог во всем мире увеличилась в 14 раз.

Как видим, и в истории изобретения паровоза та же картина – без роста промышленности невозможно изобретение сложных механизмов, а именно научно-технический прогресс вынуждает многих изобретателей из разных стран, решая одни и те же задачи, создавать принципиально новые машины и механизмы. Так что говорить о приоритете зачастую неуместно.