Доклад - Изобретяването на парния локомотив - История на технологиите
Идеята за използване на пара за транспортни цели възниква още през 17 век. Отначало те се опитаха да адаптират парни двигатели към обикновени вагони или колички. Парните вагони са проектирани да се движат по прав път без релси.
Парен вагон Коньо.
През 1763 г. френският инженер Коньо построява първия парен вагон. Тази машина работи само 12-15 минути. През 1769 г. (или 1770 г.) Cogno построява по-добър вагон, но когато го пускат по улиците на Париж, се оказва, че е невъзможно да се контролира.
През 1787 г. американецът Еванс изобретява друг парен вагон, но толкова несъвършен, че не може да се използва на практика.
В края на 80-те години на XVIIIв. Уилям Мърдок, ученик и асистент на Джеймс Уат, създава парен вагон с двигател, проектиран от неговия учител. Той построява редица интересни модели на парни колички, но не успява да направи и практична транспортна машина.
Като цяло до края на XVIII век. опитите да се използва силата на парата за придвижване бяха неуспешни. И не само, че по това време беше технически невъзможно да се реши този проблем. Въвеждането на пара за транспортиране беше силно възпрепятствано от инертното, пристрастно отношение на по-голямата част от обществото, което едва излезе от дълбините на феодализма, към самата идея за изкуствено увеличаване на скоростта на човешкото движение. От гледна точка на църковния морал това изглеждало „греховно“. Изобретателите се опитаха да направят някои „подобрения“ и „корекции“ на „божественото провидение“, което определяше човек да ходи на два крака или в краен случай да прибягва до услугите на коне. Всеки друг начин на транспорт се смяташе от църковниците за "нечестив опит да се подобри творението на създателя". За съучастници бяха обявени хора, замесени в такова укоримо делодявол. Като се има предвид, че Църквата се е радвала на огромно влияние в Англия и до известна степен е формирала общественото мнение, става ясно, че техниците и механиците, които заедно с „врага на човешката раса“ посягат на „божествената институция“, са имали много тежко време в „благочестивото“ английско общество от края на 18 век.
Уилям Мърдок е претърпял много преследвания от своите съграждани. Той построи малка количка на три колела и я изпробва една нощ на един от малкото пътища в близост до града. Когато водата в котела на парната машина заври, количката, неочаквано за изобретателя, се втурна сама по пътя и разви такава скорост, че изобретателят не успя да я настигне. В това време по улицата вървял местен свещеник. Виждайки светещ и свистящ обект, който се втурва към него, свещеникът си въобрази, че вижда самия дявол пред себе си. Той надигна вик, на който хората се разбягаха. Изобретателят се приближи и се опита да обясни тайната на своя "дявол", но никой не го послуша. Количката веднага била счупена, а създателят й едва успял да се спаси от разярената тълпа. Оттогава Мърдок твърдо си е утвърдил репутацията на човек, който познава злите духове. Всеки богобоязлив невежа смяташе за свой дълг да навреди на Мърдок с всички сили. Неведнъж съграждани разбиваха моделите му на автомобили, пречеха на експерименти, настройваха приятели срещу него, плашеха почти всичките му познати от изобретателя. Подобна съдба сполетяла и други изобретатели.
Развиващото се капиталистическо производство обаче упорито изискваше реконструкцията на превозните средства. В началото на XIXв. в много страни се работи за подобряване на така наречената парна количка, с други думи, за създаване на парна кола.
Интересни експерименти са проведени от чешкия механик Джоузеф Божек(1782-1832). През 1815 г. той построява парна количка, която е успешно тествана. Но опитите да се повторят експериментите през 1817 г. с по-мощна машина не дават задоволителни резултати. Трябва да се отбележи, че като цяло проблемът със създаването на парна кола не е решен. Автомобилът е създаден само на базата на двигател с вътрешно горене.
Това важно събитие в историята на транспортната технология беше описано в един английски вестник: „Предишния ден се проведе дългоочакваният тест на новоизобретената парна машина на г-н Тревитик ... Тестът надмина, за всеобщо удивление, всичко, което най-ревностните му поддръжници очакваха от него. В този случай ... колата е била използвана за транспортиране на до 10 тона чугун на разстояние над 9 мили; трябва също да се отбележи, че теглото на товара бързо се увеличи от 10 на 15 тона благодарение на поне 70 души, които се качиха върху вагоните. Водени от непобедимо любопитство, те бяха нетърпеливи да се возят, възползвайки се от първия успех на таланта на изобретателя ... Машината направи своето пътуване, без да допълва котела с вода и се движеше свободно със скорост от 5 мили в час. »
Впоследствие Trevithik успява да постигне още по-голяма скорост и локомотивът тегли цял влак от пет колички, с общо тегло около 25 т. Парният локомотив на Trevithik е първият релсов парен локомотив в света. Имаше един хоризонтален парен цилиндър. Движението на буталото се предава от задвижващото колело на локомотива с помощта на мотовилка, манивела и система от зъбни колела. За да улесни преминаването на свързващия прът през мъртвите точки, Тревитик използва маховик. Локомотивът е с тегло 6 т. Котелът му е с цилиндрична форма и обратна пламъчна тръба, а пещта е разположена пред локомотива.
Голямата трудност при експериментите с първия парен локомотив беше, че пътятсъстоящ се от крехки чугунени релси, не беше подходящ за движението на такъв тежък локомотив. Затова имаше чести закъснения заради счупени релси. В крайна сметка този парен локомотив беше свален от релсите и използван като стационарна машина.
След три години усилена работа по подобряването на парния локомотив и железопътната линия Тревитик построи първия в света експериментален околовръстен път в Лондон. Изграждайки го, изобретателят си поставя за цел да популяризира изобретението си, за да постигне финансова подкрепа.
Съвременните вестници на Trevithick описват железницата по следния начин: „Най-удивителната машина, изобретявана някога, е парна машина на четири колела, разположена по такъв начин, че свободно и без външна помощ да галопира в кръг със скорост 15-20 мили в час. Той тежи 8 тона и на следващите състезания в New Market ще се състезава с три коня в надпревара за 24 часа, стартирайки едновременно с тях. »
Малко по-късно Тревитик отвори за обществено ползване малка околовръстна железопътна линия близо до една от обществените градини в Лондон. Всеки можеше да разгледа както локомотива, така и прикачените към него вагони. Околовръстното работи няколко седмици, след което релсите се спукаха, а локомотивът се преобърна. Тревитик, който похарчи всичките си пари за изграждането на пътя, не успя да поправи релсите и да постави локомотива на релсите. В крайна сметка Trevithick беше принуден да спре работата по създаването на нови локомотиви.
Други изобретатели обаче продължиха да работят по създаването на нови парни локомотиви. През периода от 1803 до 1814 г. се появяват много много разнообразни модели железопътни парни локомотиви. В областта на локомотивното строителство през този период в Англия изобретателите са работили Бленкинсън, Мъри, братята Чампей,Брентън, Хадли и др.
През 1814 г. Джордж Стивънсън (1781-1848) проектира и тества първия си парен локомотив, който основно решава проблема със създаването на парен железопътен транспорт. Стивънсън напусна работната среда. Баща му и дядо му са работили във въглищните мини близо до Нюкасъл, центърът на английската въгледобивна индустрия. Стивънсън прекарва ранните си години, работейки във въглищните мини. Самоук, с голяма упоритост той изучава механиката, физиката и много други науки. Паралелно с обучението си той работи върху изобретяването на различни машини и механизми.
Схема на парния локомотив Д. Стефеясон "Ракета".
Стивънсън нарече първия си парен локомотив „Блюхер“ в чест на победителя при Наполеон при Ватерло. "Blucher" повтори в своя дизайн много характеристики на парните локомотиви на предишни изобретатели. Първият парен локомотив на Стивънсън беше много тежък, движеше се бавно, работеше неефективно, но непрекъснато (при други локомотиви имаше постоянни прекъсвания на работа). В бъдеще Стивънсън продължи да работи върху подобряването на дизайна на своя парен локомотив. До 1825 г. той построява около 16 различни локомотива, като упорито търси най-приемливия дизайн. Стивънсън обърна много внимание на подобряването на железопътната линия.
До 1825 г. парните локомотиви се използват главно по малки частни пътища, обикновено обслужващи нуждите на мини или фабрики. Появата на по-модерни конструкции на парни локомотиви стимулира изграждането на нови железопътни линии. През 1818 г. между градовете Стоктън и Дарлингт е построена 61 км железопътна линия, предназначена за транспортиране на въглища. През 1825 г. линията Стоктън-Дарлингтън е отворена за обществеността. Това направи огромно впечатление на съвременниците.
В уречения час шествието потегли. Начело на влакапоследва парен локомотив, управляван от своя конструктор Стивънсън; локомотивът е последван от 6 вагона с въглища и брашно; след тях - файтон с директори и стопани на пътя; след това 20 вагона с въглища, пригодени за пътници и пълни с тях, и накрая 6 вагона, натоварени с въглища ... Голяма тълпа от хора стоеше от двете страни на коловоза; мнозина тичаха след влака; други на коне го последваха отстрани на пътеката. Последният имаше лек наклон към Дарлингтън и в този момент Стивънсън реши да тества скоростта на влака ... Той увеличи скоростта до 15 мили в час. Когато влакът пристигна в Дарлингтън, се оказа, че във вагоните има 450 пътници и че теглото на влака е 90 тона.
Модел на първия парен локомотив от Е. А. и М. Е. Черепанови.
Новата железопътна линия бързо показа предимствата на новия вид транспорт пред старите видове транспорт. Популярността на железопътния транспорт в Англия нараства. Много изобретатели са работили върху създаването и усъвършенстването на нови видове локомотиви. През 1829 г. е обявен конкурс за създаване на най-добър парен локомотив. Стивънсън представи на конкурса своя нов парен локомотив - известната "Ракета". "Ракета" имаше кола с капацитет 13 литра. с. На състезанието бяха тествани всички видове локомотиви. „Борбата на локомотивите“, както беше наречено това състезание, завърши с победа на „Ракетата“, която свободно тегли влак с тегло 17 тона със скорост до 21 км в час. Скоростта на парен локомотив с един пътнически вагон и 36 пътници е била 38 км/ч.
"Ракета" беше най-модерният локомотив от онова време. Изобретателят адаптира току-що появилия се по това време тръбен котел към парния локомотив, което направи възможно значително увеличаване на скоростта на локомотива. "Ракетата" е построена, като се вземат предвид всички постижения на локомотивното строителство на своето време. Тя се появи катоще бъде резултат от началния период на развитие на парния локомотив.
През 1830 г. в Англия за пътнически трафик е открита 45-километрова железопътна линия между Ливърпул и Манчестър. През същата година в САЩ е построена първата железопътна линия Чарлстън - Аугуста с дължина 64; км. През 1832 г. е построена първата железница във Франция, през 1835 г. в Белгия и Германия, а през 1837 г. в България и Австрия.
Прекрасните машини на Черепанови обаче не бяха използвани за развитието на железопътния транспорт у нас. Съдбата им беше подобна на съдбата на парната машина на Ползунов. През 1834 г., тоест точно по времето, когато Черепанови строят локомотивите си, в България пристига австрийският професор Герстнер. Герстнер успява да получи от царя привилегията да построи железопътна линия между Санкт Петербург и Царское село с дължина 27 км. Тази железопътна линия е открита през 1837 г. Въпреки вътрешния опит в строителството на локомотиви, царското правителство предпочита да поръча парни локомотиви от Англия, отказвайки да използва локомотивите, създадени от Черепанови.
През 1851 г. в България е построена двурелсова железопътна линия Петербург-Москва.
До средата на XIX век. темповете на изграждане на обществени железници с парна тяга се увеличават все повече и повече. От 1840 до 1870 г., тоест за 30 години, дължината на железопътните линии по света се е увеличила 14 пъти. В резултат на индустриалната революция железниците стимулират растежа на най-важните индустрии. Възниква нов клон на машиностроенето - транспортното машиностроене. Под влияние на непрекъснато нарастващото търсене на железниците, металургичната и въглищната промишленост започват да се развиват бързо.
"История на техниката", А. А. Зворикин, Н. И. Осмова, В. И. Чернишев, С. В.Шухардин. 1962 г