Первый в мире паровоз. Первый русский серийный паровоз

Идея применить паровой локомотив на рельсах впервые возникла у шотландского инженера Ричарда Тревитика в начале 19 века. Первый паровоз для рельсовых путей он сконструировал в 1803 году, а первое испытание транспортного средства произошло лишь спустя год – в феврале 1804 года.

Скорость созданного им паровоза достигала 9 миль в час, а вес составлял шесть тонн. Однако чугунные рельсы не были рассчитаны на такой вес и часто ломались.

В 1807 году Тревитик открыл первую в мире кольцевую дорогу в Лондоне. Постоянные поломки рельсов приводили к тому, что поезд попросту падал и его приходилось то и дело чинить. Но денежные средства у Тревитика были на исходе.

Параллельно с ним на протяжении 1803-1814 годов другие изобретатели тоже пытались создать свой паровоз: Меррей, Бленкинсон, Брентон, Хедли.

В 1814 году английский инженер Джордж Стефенсон начал испытания своего первого паровоза, носившего название «Блюхер».

Вплоть до 1825 года паровозы в основном использовались для нужд рудников. В этом же году был открыт первый участок железной дороги между городами Стоктон и Дарлингтон.

В 1829 году был организован конкурс на лучший локомотив. Стефенсон представил для испытаний свой паровоз «Ракета», который и победил в соревнованиях. Его мощность составляла 13 лошадиных сил, а максимальная скорость — 38 километров в час.

Затем по всему миру началось активное строительство железнодорожных путей: в Англии (1830 г.), Франции (1832 г.), Германии и Бельгии (1835 г.), Австрии и России (1837 г.).

Первый паровоз в России

В 1834 году механиками Черепановыми был построен первый паровоз, который мог развить скорость до 16 км/час. Но представители царского правительства отказались от разработок российских инженеров, предпочитая заказывать английские паровозы.

Приехавший в Россию профессор из Австрии Герстнер построил первый участок железной дороги между Царским селом и Петербургом.

Двухколейная железная дорога между Москвой и Петербургом была построена лишь в 1851 году.

Человечество с давних пор нуждалось в перемещениях по планете. В древней истории в качестве средства для перемещения использовались животные: лошади, ослы, слоны.

Современная история развития транспорта насчитывает около 200 лет. Одним из важнейших видов транспорта в нашей стране нужно признать железнодорожный.

Для того, чтобы вагоны поезда перемещались по рельсам, нужна особая машина – локомотив. Локомотив, который использует в качестве движущей силы пар – называется паровоз .

Что известно об изобретателях Черепановых

Черепановы происходили из простой семьи крепостных. Ефим Алексеевич длительное время работал механиком Нижнетагильских заводов. Мирон Ефимович учился у отца и впоследствии занял эту должность после его смерти.

За время работы на заводе отец и сын улучшали механизмы, которые использовались на заводе, изобретали металлообрабатывающие станки и приборы. Но вошли в историю эти выдающиеся люди, как изобретатели первого русского паровоза.

Как был изобретен первый русский паровоз

Хозяин Нижнетагильского завода Н. Н. Демидов заметил, что в Европе с успехом используют паровые машины. Вернувшись на свой завод, заводчик дал указание сделать паровую машину. С этой работой успешно справился мастер Ефим Алексеевич Черепанов.

Первое изобретение паровой машины — это мельница для зерна, мощностью всего 4 лошадиные силы.
После этого отец и сын путешествовали по Европе, там они знакомились с передовой техникой своего времени.

После возвращения Черепановы изобретали и конструировали многие механизмы:

• молоты
• мельницы
• прокатные станы

Самое знаменитое изобретение Черепановых было сделано и построено в 1833 году — это первый паровоз, гордость российской железной дороги. Сразу же после первого паровоза изобретатели приступили к постройке второго, который стал более мощным и быстрым.

След в истории

Труд Черепановых по созданию паровозов поставил Россию в один ряд с четырьмя ведущими странами по строительству железных дорог.
Однако для самих изобретателей эта заслуга не дала ни популярности, ни заслуженного положения.

Хоть они и получили вольные, но только формально. Их семьи оставались крепостными, их дома стояли на территории завода.

Только история не дала забыть имена этих великих людей, они навсегда заняли свое почетное место в числе русских изобретателей и новаторов.

Первые паровозы Стефенсона и Черепановых появились в начале девятнадцатого века. Изобретение принципиально нового механизма послужило началом новой эпохи в сфере машиностроения. Мощные паровозы эффективно заменили конную тягу, существенно улучшив основные характеристики транспортировки грузов. Среди конструкторов-новаторов есть несколько человек, имеющих непосредственное отношение к изобретению инновационного механизма. Поэтому однозначный ответ на вопрос: кто изобрел паровоз и первым построил его, дать достаточно сложно. Для того чтобы понять, кто и когда изобрел первый паровоз, необходимо внимательно изучить основные этапы его создания.

Самый первый паровоз в мире сконструирован Р. Тревитиком. Создатель представил свое творение общественности в 1804 г. Устройство было сконструировано таким образом, чтобы его можно было использовать на уже существующей заводской дороге, сделанной из чугуна. Но паровоз Тревитика был слишком тяжелым. Технические возможности чугунных рельсов не позволили использовать устройство с большим весом. Изобретение потерпело неудачу: для его полноценного использования были необходимы рельсы из дорогостоящего железа. Вложить значительную сумму в создание нового вида дороги, в котором вместо чугуна использовали железо, желающих не нашлось, кроме того, конструкция первой модели была далека от совершенства и не внушала доверия.

Но конструктор не остановился на достигнутом, и, хотя следующий вариант паровоза оказался неудачным, в 1808 году Тревитик построил третью, более совершенную модель. Для демонстрации возможностей новой машины был создан небольшой по протяженности участок железной дороги. Скорость движения паровоза достигала 30 км/ч. Но появление первого паровоза не произвело должного впечатления на современников Тревитика, оставшись диковинным аттракционом. Никто из соотечественников инженера, кто там побывал, не поверил в жизнеспособность изобретения и не решился вложить деньги в развитие изобретения. И хотя Тревитик смог сконструировать первую модель паровоза, она не получила своего развития, в связи с чем ее создатель не пользуется славой изобретателя паровоза.

Своим появлением первый паровоз, получивший практическое применение, обязан Джорджу Стефенсону. Английский изобретатель паровоза обладал обширными знаниями, позволившими ему создать новый механизм: он детально изучил строение машин, работающих на энергии выделяемого пара, и неоднократно принимал участие в работах по обустройству железнодорожных путей.

Стефенсона традиционно считают создателем первого паровоза. В 19 веке, до появления механических устройств, вагоны передвигались по уложенным рельсам при помощи конной тяги. Первый паровоз Стефенсона, созданный для передвижения по уже существующим железнодорожным путям, появился в 1814 г. Его использовали для буксировки вагонеток в руднике.

До 1828 года Стефенсон был занят конструированием паровозов. Все созданные модели использовались на небольших по протяженности железных дорогах, принадлежащих промышленным предприятиям. В конструкции первых образцов 19 столетия было много значительных недостатков. Их наличие исключало возможность конструирования полноценно работающего механизма. Конструкция требовала серьезных доработок.

Значительным событием в истории паровозостроения стало открытие первого паровозостроительного предприятия. В 1825 г. общественность познакомилась с «Локомошеном». Инновационный механизм был представлен широкой публике: на всех кто там присутствовал паровоз произвел неизгладимое впечатление. Качественные показатели использования железнодорожных путей дали мощный толчок для процесса дальнейшего создания и развития железнодорожных сообщений и предприятий, специализирующихся на выпуске механизмов на паровой тяге. В 1829 году были проведены паровозные гонки, победителем в которых стал сконструированная Стефенсоном модель «Ракета», ставшая прародительницей всех последующих моделей паровозов. Его грузоподъемность была 13 тонн, максимальная скорость движения – 48 км/ч. Паровоз Стефенсона на гонках вызвал большой интерес у всех, кто там присутствовал. «Ракета» не только одержала победу на гонках, она безоговорочно доказала преимущество силы пара над другими существующими в 19 веке источниками энергии.

Русский изобретатель паровоза был не один. Первыми, кто создал паровоз в нашей стране, были братья Черепановы. Первый паровоз в России выпустили в 1833 г. С этого момента началась официальная история паровоза, имевшего российское происхождение.

Первые паровозы Стефенсона и Черепановых становились все более популярными и уверенно завоевывали новые вершины. В это время стало появляться большое количество мощных паровозов, использование которых стало одним из самых значимых достижений 19 века.

Первый русский паровоз Черепановых успешно прошел испытания в 1834 г. Через несколько лет был сконструирован второй вариант механического устройства, отличающегося от первой модели размерами котла, позволившими увеличить мощность машины. Эксперименты с первыми моделями паровозов Черепановым через короткий промежуток времени пришлось прекратить: заинтересованные лица, занимающиеся транспортировкой грузов при помощи конной тяги для которых появление мощного механизма было невыгодно, инициировали демонтаж испытательного пути.

Первые паровозы братьев Черепановых, имеющие отличные технические характеристики для машин 19 века, положили начало динамичному развитию железных дорог. После того, как испытательный путь демонтировали, начались активные работы по строительству железнодорожного пути от Царского Села до Петербурга, официально открытого в 1837 году. Успешно прошедшие испытания первого российского паровоза качественно изменили отношение общественности к грузоперевозкам.

Становление железнодорожного сообщения в стране проходило под руководством Франца Герснера. Австрийскому инженеру были детально знакомы основные параметры германских и бельгийских железных дорог, которые он считал несовершенным: стандартная ширина колеи, установленная в указанных странах, по его мнению, не позволяла конструировать модели паровозов с максимально эффективными характеристиками. Для российских железных дорог была выбрана более широкая колея, под параметры которой были переделаны составы, выпущенные в Англии и Бельгии.

Изначально первые паровозы Стефенсона и Черепановых получали собственные названия. Значительно позже в России их стали обозначать с помощью букв и цифр. Изобретение первого паровоза - событие, которое полностью перевернуло отношение к перевозке пассажиров и разнообразных грузов. Мощные механизмы могли перевозить большое количество грузов на дальние расстояние, уменьшилось время, необходимое для транспортировки. Пассажирские перевозки стали намного эффективнее и качественнее. Первые паровозы Стефенсона и Черепановых представляют собой важное достижение, которое послужило началом целой эпохи индустриального прогресса. Сегодня оригинальным напоминанием о трудах Стефенсона и Черепановых станет стильный настольный прибор с изображением первого паровоза.

Александровский завод, ныне называющийся Пролетарским

Несмотря на то, что паровоз Черепановых появился в России ещё в 1833 году, для первой русской железной дороги были закуплены иностранные паровозы из Англии и Бельгии. Даже уголь для них первоначально доставляли из Англии. Заморским углём в те времена снабжались морские суда, так как русский уголь, по данным тогдашних британских учёных, был якобы вреден и для котлов, и для кочегаров, настолько же, насколько сейчас отечественный бензин вреден по сравнению с топливом Евро-5.

Однако эти паровозы оказались технически крайне несовершенны. Их тормоза были ручными, а тормозные колодки делались из осины. Буферные брусья тоже изготавливались из дерева. При отправлении поезда помощник машиниста шел рядом с паровозом и открывал цилиндропродувательные краны, а когда накопившаяся в илиндрах вода выходила, на ходу забирался на паровоз. Поэтому, как только началось строительство Николаевской железной дороги из Петербурга в Москву, было решено оснастить её исключительно отечественными паровозами. Заказ на их изготовление получил Александровский чугунолитейный завод. Он был основан в 1824 году и находился возле Санкт-Петербурга на берегу Невы. В 1843 году завод был передан из Департамента горных и соляных дел в Главное управление путей сообщения и публичных зданий и переименован в Александровский механический завод. Завод имел опыт выпуска паровых машин. Ещё в 1827 году на этом заводе был построен «Наследник Александр», один из первых пароходов, предназначенных для морского плавания, а в 1834 году на верфи Александровского завода по проекту генерал-адъютанта К. А. Шильдера была построена первая русская металлическая подводная лодка водоизмещением 16,4 т.

Первый русский серийный паровоз до наших не сохранился. Зато сохранилась современная ему модель.

23 марта 1844 года механическое заведение, ранее принадлежавшее Горному ведомству, передали Главному управлению путями сообщения и назвали «Александровским заводом Петербурго-Московской железной дороги». Строительством подвижного состава занялись инженеры – воспитанники Петербургского института Корпуса инженеров путей сообщения. Первый паровоз строили не только днем, но и ночами, при свете дымных факелов и чадящих масляных ламп. В марте 1845 года под восторженные крики огромной толпы петербуржцев, собравшихся на пустыре перед заводом, из цехов паровозных мастерских вышел паровоз № 1, названный позднее серией «Д». Букву Д, вероятно, дали по заглавной букве фамилии конструктора – инженера Докучаева. Первые русские магистральные паровозы не походил на английские. Они был мощнее и удобнее в управлении. Это были локомотивы типа 1-3-0, нигде в мире до этого не применявшийся. Задняя ведущая ось размещалась за топочной частью котла. Правда, некоторые паровозы не имели переднего бегункового колеса, и относились к числу локомотивов формулы 0-3-0.

Паровоз формулы 0-3-0

В снаряженном состоянии паровоз имел массу около 30 т; диаметр движущих колес равнялся 1371 мм, диаметр цилиндров – 457 мм, ход поршня – 508 мм. Парораспределение осуществлялось так называемыми экспансионными (расширительными) золотниками, так как кулисный парораспределительный механизм в то время еще не применялся; экспансионные золотники позволяли изменять направление движения и устанавливать определенную отсечку пара. Продувательные цилиндровые краны открывались только снаружи, и поэтому при отправлении поезда помощник машиниста, открыв краны, шел рядом с паровозом до прекращения выдувания воды, после этого он закрывал краны и на ходу вскакивал на паровоз. Колеса выполнялись чугунными без бандажей и противовесов, что делало ход локомотива очень неспокойным. Шатуны имели круглое сечение. Не было будок для машиниста и помощника, площадок и перил вокруг котла, песочниц, клапанов у поддувала. Топка и связи изготовлялись из красной меди, дымогарные трубы – из латуни. Питание котла водой осуществлялось насосом, поскольку инжекторов ещё не существовало.

В качестве топлива применялись только дрова. Отечественного угля всё ещё опасались, а британский решили не завозить как по экономическим, так и по политическим соображениям – надвигалась Крымская война.

Товарные паровозы, как и весь подвижной состав, строившийся для Петербурго-Московской железной дороги, имели центральную буфер-сцепку.

Первые паровозы Александровского завода ещё не имели кабины для машиниста, но очень скоро над машинистом появился сначала козырёк, а потом и импровизированные самодельные кабины.

Желая усовершенствовать свой паровозный парк, Николаевская железная дорога с 1863 г. приступила к капитальной переделке товарных паровозов типов 0-3-0 и 1-3-0. В течение 1863 – 1867 гг. на Александровском заводе были переделаны 93 паровоза, из которых 42 получили обозначение серии Га, 31 – Гс и 20 – Гв. Оставшимся 28 непеределанным паровозам была отведена роль снегоочистителей и маневровых локомотивов. Последних лишили тендера и порядкового номера. Вместо этого они обозначались буквами. Первый из них получил литеру А, а последний, десятый – литеру К.

Товарный паровоз серии Г был переделкой первого русского товарного паровоза. Использовался на Николаевской железной дороге с 1863 года.

На паровозах серии Гв были поставлены горизонтальные цилиндры, шатуны прямоугольного сечения и кулисный парораспределительный механизм Аллана. На паровозах серии Г6 цилиндры остались наклонными, шатуны круглого сечения, был установлен кулисный механизм Стефенсона. Несколько позднее на паровозах серий Г были поставлены инжекторы взамен питательных насосов.

Через год из цехов паровозных мастерских Александровского завода вышел первый пассажирский паровоз серии «В». По котлу, паровой машине, тендеру, длине и весу он не отличался от товарного паровоза, но имел не три, а две колесных пары и переднюю двухосную тележку. Тележка поддерживала переднюю часть паровоза.

Первый пассажирский паровоз получил № 122 – до этого счет велся товарным паровозам.

паровоз серии «В» имел огромные колеса диаметром 1705 миллиметров, почти равным нынешнему. Только бегунки были маленькими. Колеса большого размера позволяли паровозу развивать возможно большую скорость. При малом диаметре колес скорость паровоза меньше, но сила тяги больше.

Ручные тормоза приводили в действие с помощью тормозного колеса и тяг. Когда машинист крутил тормозное колесо, винтовая передача тянула тормозную колодку и прижимала к колесу вагона. Поезд от такого торможения останавливался не сразу, а проехав расстояние более километра. Современные воздушные тормоза останавливают поезд на протяжении восьмисот метров, а электропневматические – на меньшем расстоянии.

Испаряющая поверхность нагрева котла составляла 101 м 2 , давление пара 8 кгс/см 2 . Большинство деталей были одинаковыми с деталями товарных паровозов типа 0-3-0 серии Д. У основания трубы располагался искроулавливатель, колеса были чугунными и не имели противовесов, тендеры с деревянной рамой; как и у товарных паровозов, у паровозов типа 2-2-0 сцепка-буфер была центральной.

Первый русский магистральный пассажирский паровоз серии В имел огромные колеса диаметром 1705 миллиметров. Диаметр цилиндра паровой машины составлял 406,4 мм ход поршня был равен 508 мм.

Пассажирский паровоз серии Б

Первоначально пассажирские паровозы типа 2-2-0 имели только номерное обозначение (номера 122 – 164), но затем, когда в 1863 – 1867 гг. их начали, как и товарные, капитально переделывать, не подвергшиеся переделке паровозы получили обозначение серии В. При их реконструкции капитально отремонтировали котлы и рамы, поставили крытые будки для паровозной бригады, на некоторых паровозах парораспределительный механизм с экспансионными золотниками заменили на кулисный. Переделанные паровозы типа 2-2-0 получили обозначение серии Б с нижними индексами А, Б и В, характеризовавшими те или иные конструктивные изменения. Всего было переделано 33 паровоза серии В: 12 – в серию БА, 6 – в серию Бб и 15 – в серию Бв (рис. 1.10). Остальные 10 локомотивов в начале 70-х годов разобрали и обратили в лом. Модернизированные паровозы имели 156 дымогарных труб длиной 3317 мм, наружным диаметром 57 мм. На паровозах серии Ба устанавливались котлы диаметром 1191 мм, на паровозах серий Бг и Б. – диаметром 1189 мм.

В 1858 - 1859 гг. для обслуживания поездов «особой важности» (царских) на Александровском заводе было построено два паровоза типа 2-2-0, которые для уменьшения нагрузки от колесных пар на рельсы были затем переделаны в паровозы типа 3-2-0. Эти паровозы, обозначенные серией А имели массу в рабочем состоянии 48,5т. (сцепная масса 26 т), диаметр движущих колес 1980 мм, расстояние между крайними колесными парами 7128 мм. В котле диаметром 1319 мм размещалось 157 дымогарных труб длиной 4280 мм и наружным диаметром 57 мм; испаряющая поверхность нагрева составляла 138,8 м2, площадь колосниковой решетки 1,85 м2, давление пара было 8 кгс/см2; диаметр цилиндров равнялся 558,5 мм, ход поршня – 558 мм. На паровозе было применено внутреннее парораспределение с кулисой Аллана. паровозы серии А были более мощные, чем паровозы серии Б.

После постройки паровозов серии А поезда «особой важности» перевозились исключительно этими паровозами: один из них вел поезд от Петербурга до Бологое, а второй – от Бологое до конечной станции.

Первый паровоз в 1803 году

Самый первый в мире паровоз сконструировал английский горный инженер Ричард Тревитик (Richard Trevithick) в 1804 году. Этот первый паровоз стал прообразом дальнейших разработок всех паровозов в мире. Он возил железную руду на заводе Пен-и-Даррен (Южный Уэльс). С грузом в 25 тонн, этот паровоз одолевал маршрут протяженностью в 14,5 километров со скоростью около 8 км/час и доказал, что машина с гладкими колесами может успешно передвигаться по гладким металлическим рельсам.

Работу над будущим паровозом, Ричард Тревитик начал в 1797 году с постройки паровых повозок для рудников. В 1800-1801 годах первые модели паровых повозок Тревика, стали использовать на рудниках в Корнуэлле и Лондоне, которые заменили вагонетки, что катали по деревянным рельсам женщины, дети и лошади, начиная с 1550 года.

Устройство первого паровоза

В 1803-1804 годах, при помощи Джоржа Стила, Ричард Тревитик сконструировал для заводской Мертир-Тидвилской чугунной дороги в Южном Уэльсе, первый в истории паровоз. Он представлял собой паровой котел, который устанавливался на две оси. Топка располагалась впереди, поэтому повозку с углём, где сидел кочегар, прицепляли впереди паровоза. По большинству показателей этот первый в истории паровоз имел потрясающие возможности. При весе в 5 тонн он перевозил со скоростью 8 км/час 5 вагонов массой в 25 тонн. Порожняком он передвигался со скоростью около 26 км/час.

Тревитик не был убежден в том, что трения между рельсами и колесами будет вполне достаточно для поступательного движения паровоза. Поэтому к колесам, были приделаны гвозди, которые сцеплялись с брусьями, уложенными параллельно рельсам. Очень скоро Тревитик понял, что надобности в этих дополнительных устройствах нет: паровоз мог легко двигаться по гладким рельсам и тянуть за собой вагоны с грузом.

Проблемы с первыми паровозами

Несмотря на свои превосходные характеристики, первый паровоз не произвёл большого интереса. Дело в том, что Тревитику пришлось демонстрировать свой паровоз на конной железной дороге. Тяжелый паровоз постоянно ломал чугунные рельсы конной дороги. Несомненно, было ясно, что для него не подходят эти рельсы и придётся строить специальные пути, которые смогут выдержать огромную массу. Однако владельцы рудников, которых Тревитик пытался заинтересовать паровозом, не желали вкладывать деньги в строительство новых рельсовых путей и отказались финансировать первого паровозостроителя.

В последующие годы Ричард Тревитик сконструировал и построил ещё несколько усовершенствованных моделей паровозов, однако его проекты также не были поддержаны промышленниками, и в 1811 году он разорился.