Ракета (паровоз)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Ракета
Stephenson's Rocket drawing.jpg
«Ракета» на Рейнхильских состязаниях, 1829 год.
Основные данные
Страна постройки

ВеликобританияFlag of the United Kingdom.svg Великобритания

Завод

Robert Stephenson and Company

Годы постройки

1829

Всего построено

1

Ширина колеи

1435 мм

Конструкционная скорость

~48 км/ч

Технические данные
Осевая формула

0-1-1

Служебный вес паровоза

4,32 т

Диаметр движущих колёс

1422,4 мм (56")

Диаметр поддерживающих колёс

762 мм (30")

Число цилиндров

2

Диаметр цилиндров

203,2 мм (8")

Ход поршня

419,1 мм (16½")

Эксплуатация
Дорога

Ливерпуль — Манчестер

Commons-logo.svg Изображения на Викискладе

«Ракета» (англ. «Rocket») — один из первых паровозов, построенный в 1829 году отцом и сыном Джорджем и Робертом Стефенсонами. Из ранних локомотивов «Ракета» является самым известным, причём во многом потому, что во-первых она выиграла единственные в своём роде соревнования паровозов — «Рейнхильские состязания» (англ. Rainhill Trials), а во-вторых — это был первый в мире паровоз с трубчатым паровым котлом. В дальнейшем такая конструкция котла стала применяться на всех выпускавшихся паровозах.

Весьма распространено заблуждение, что «Ракета» является первым паровозом, однако на самом деле первый паровоз был запатентован ещё Ричардом Тревитиком в 1804 году, то есть на четверть века раньше стефенсонской «Ракеты».

Предпосылки к появлению[править | править вики-текст]

Подлинная «Ракета» в Музее Науки

В 1829 году строительство железной дороги Ливерпуль — Манчестер подходило к концу. По мере приближения стройки к завершению, в компанию стало приходить всё больше идей и патентов о способах тяги поездов по дороге. В основном связано с большим недоверием общественности, в том числе и многих авторитетных инженеров, к паровозам. Тогда Джордж Стефенсон, будучи опытным конструктором паровозов и основным инициатором строительства общественных железных дорог, заявил что сможет построить паровоз, который бы удовлетворял всем притязательным требованиям. При этом Стефенсон допускал, что нужный паровоз мог бы быть построен и другими конструкторами. Тогда один из членов правления, будучи большим фанатом конных скачек, предложил устроить соревнования паровозов, тем самым выбрав лучший из паровозов, а заодно устроить рекламу компании и будущей дороге. Стефенсон такое решение полностью поддержал. В конце апреля того же года дирекция Ливерпуль-Манчестерской железной дороги при поддержке ряда инженеров, в том числе и самого Джорджа Стефенсона, опубликовала условия предстоящего конкурса паровозов. Теперь Стефенсону предстояло создать паровоз, который бы смог выиграть предстоящие состязания.

Проектирование и постройка паровоза[править | править вики-текст]

«Ланкаширская ведьма» — последняя перед «Ракетой» модель Стефенсона

Главный принцип конструкции, использованной в новом паровозе, успешно эксплуатировался Стефенсоном начиная с его первых моделей, построенных в 1815 году для Киллингвортской железной дороги. Основная идея заключалась в том, что лишний пар, после оказания давления на цилиндры, выводился в трубу, облегчая доступ чистого воздуха, обеспечивая хорошую тягу, скорейшее сгорание топлива и более высокий КПД. До начала работы над новым паровозом оставалась, однако, нерешённой другая проблема — малой площади поверхности нагрева. Стефенсон намеревался устранить этот недостаток экстенсивным путём — удлиняя котёл и увеличивая площадь поверхности жаровых труб. В последней перед «Ракетой» модели паровоза, разработанной для Стоктон-Дарлингтонской железной дороги, Стефенсон пришёл к концепции сдвоенной трубы, заметно увеличивающей площадь поверхности нагрева. Однако такая модель была слишком тяжёлой — основанные на этом принципе паровозы весили 12 тонн, тогда как требования организаторов конкурса предусматривали вдвое меньшую массу[1].

Решение было найдено благодаря водотрубному котлу, разработанному Артуром Вулфом и усовершенствованному инженером У. Х. Джеймсом. Основная идея водотрубного котла заключалась в прохождении воды и пара по параллельным трубкам, проложенным через топку. Джеймс, предложивший свою разработку вниманию Стефенсона в 1827 году, настаивал, что основанный на ней паровоз сможет развивать скорость в 20 и даже 30 миль в час, что по тем временам казалось беспочвенными и опасными фантазиями. Уже в 1828 году трубчатые котлы для двух паровозов были изготовлены на заводе Стефенсона по заказу французского инженера Марка Сегена для строившейся Сент-Этьенской железной дороги — в этом варианте по трубкам, проходившим через воду в котле, подавалась также вода, только уже разогретая. Хотя принцип был признан Стефенсоном удачным, его конкретное воплощение не стало успешным — трубки быстро покрылись накипью и прогорели[2].

Для «Ракеты» в результате экспериментов был выбран разработанный совместно с Генри Бутом вариант, в котором по трубкам через воду в котле должен был пропускаться разогретый газ. Второй важной деталью стало сужение диаметра паровой трубы, благодаря чему скорость движения пара в системе возросла. Наконец, третьим усовершенствованием по сравнению с предыдущими моделями было прямое соединение золотников паровой машины с ведущими колёсами локомотива[3]. Техническое воплощение первой и главной идеи заняло определённое время: вначале система, в которой трубки для горячих газов держались на винтах, сильно протекала, и только после того, как медные трубки были пропущены напрямую через отверстия в торцах котла и приварены, гидравлическое давление обеспечило герметичность конструкции[4].

Реплика цилиндра «Ракеты» в разрезе

В конечной своей форме котёл «Ракеты» был цилиндрическим с плоскими торцами, длиной 6 футов (около 180 см) и 3 фута и 4 дюйма (около 100 см) в диаметре. Верхняя половина котла представляла собой резервуар для пара, в нижней части была вода, через которую были пропущены 25 медных трубок диаметром по 3 дюйма (7,5 см), одним концом открывающиеся в топку, а другим в паровозную трубу. Топка размерами 2 на 3 фута (60 на 90 см) была расположена непосредственно перед котлом и тоже была окружена водой. Цилиндры паровой машины, направленные более горизонтально, чем в предыдущих моделях, чтобы минимизировать колебания во время движения, были расположены у задней части котла и соединены шатунами с осью передней — ведущей — пары колёс. Колёс было всего две пары, и поддерживали они паровую машину общим весом 4,5 тонны (включая воду в котле). Конструкция тендера была простейшей — он представлял собой четырёхколёсную тележку, в передней части которой было топливо, а в задней ёмкость с водой[5].

Достроенная «Ракета» прошла испытания на Киллингвортской железной дороге, по всем показателям превзойдя предшествующие модели. Она не только развивала скорость до 20 миль в час, что вдвое превосходило казавшиеся жёсткими условия конкурса, но и тратила меньше топлива, чем предыдущие стефенсонские паровозы, и реже требовала пополнения запаса воды[6].

Рейнхилльские состязания[править | править вики-текст]

К конкурсу паровозов были допущены четыре конструкции, среди авторов которых был бывший сотрудник Стефенсона, главный инженер Стоктон-Дарлингтонской железной дороги Тимоти Хэкворт[6] (паровоз «Несравненный» — фр. Sans pareil). Модель Хэкворта мало чем отличалась от уже действующих паровозов - единственным новшеством стало сужение диаметра трубы, которое также было задействовано в новой конструкции Стефенсона. Ещё одним кандидатом на победу была необычно экономичная для своего времени «Новинка» (англ. Novelty), конструкторами которой были англичанин Джон Брейтвейт и будущий создатель «Монитора» Джон Эрикссон. В «Новинке» воздух нагнетался в топку с помощью вентиляторов, а расход топлива был столь незначительным, что отпадала нужда в тендере. Паровоз Брейтвейта и Эрикссона, весивший вместе с топливом всего три тонны, был самым лёгким из участвовавших в состязаниях[7].

Паровозы-участники Рейнхилльских состязаний
«Новинка»  
«Настойчивость»  
«Несравненный»  

Однако у всех конкурировавших с «Ракетой» моделей выявились конструктивные недоработки, из-за которых дата соревнований переносилась несколько раз. В предшествующие соревнованию дни Стефенсон неоднократно проводил демонстрационные заезды «Ракеты», в том числе с вагонеткой, в которую были рассажены 30 пассажиров[6]. Четвёртая соревнующаяся модель, «Настойчивость» (англ. Perseverance), на предварительных испытаниях не смогла развить скорость больше 6 миль в час, таким образом не выполнив базовые условия конкурса, и была снята с состязаний. У остальных двух паровозов были удачные заезды, но частые поломки не позволили им бороться за общую победу. «Несравненный», кроме того, оказался чрезмерно расточительным, потребляя 314 кг кокса за час пути в гружёном виде. В целом только «Ракета» сумела пройти всю предписанную дистанцию без поломок с назначенной нагрузкой, развивая среднюю скорость 15 миль в час (23 км/ч), а на отдельных участках разгоняясь почти вдвое быстрей и став таким образом бесспорным победителем состязания. По окончании официальных соревнований Стефенсон совершил две поездки без нагрузки, развив при этом скорость 35 миль в час (56 км/ч)[8].

Дальнейшая судьба[править | править вики-текст]

Удачные конструктивные особенности «Ракеты» были незамедлительно взяты на вооружение. Уже в 1830 году семь паровозов, открывавших сообщение по Манчестерско-Ливерпульской дороге, были её прямыми потомками, с незначительными модификациями, призванными ещё больше увеличить эффективность (так, например, на 12-тонном «Нортумбрийце» цилиндры, установленные наклонно на «Ракете», располагались уже почти совсем горизонтально). В день открытия дороги «Ракета» вошла в число паровозов, проходивших маршрут в первый раз, и участвовала в первой аварии на новой дороге: ливерпульский член парламента Уильям Хаскиссон, прогуливавшийся по железнодорожному полотну, не успел уйти с дороги мчащегося паровоза и был тяжело ранен. Доставленный с рекордной скоростью в ближайший город Хаскиссон скончался к вечеру того же дня, но сама оперативность доставки стала для новых паровозов только дополнительным источником рекламы[6].

Конструкция «Ракеты» также легла в основу паровоза «Инвикта», обслуживавшего открывшуюся в 1830 году ветку Витстабл — Кентербери[9]. Принципы в основе конструкции «Ракеты» продолжали использоваться в паровозах вплоть до 1960-х годов[3]. Однако развитие железнодорожного сообщения в Англии с этого момента пошло такими темпами, что небольшая «Ракета» скоро оказалась устаревшей, даже несмотря на значительные изменения в конструкции, сделанные в первые годы регулярной эксплуатации[10]. Она использовалась на Ливерпульско-Манчестерской дороге лишь до 1837 года, после чего была продана. На протяжении пяти или шести следующих лет прославленный локомотив возил уголь в Карлайл из близлежащих копей по Миджхолмской дороге. Простояв после этого некоторое время в депо в Киркхаузе, он был вновь выкуплен Стефенсоном и выставлен на публичное обозрение в Ньюкасле[11] (вероятно, после возвращения ему облика, который он имел в ходе Рейнхилльской гонки[10]).

Планировалось, что «Ракета» станет частью Всемирной выставки 1851 года в Лондоне, но в конечном итоге этого не произошло, и паровоз оставался в Ньюкасле вплоть до 1862 года. Уже в 1857 году к Стефенсону обратились представители недавно открывшегося Музея патентного бюро (ныне лондонский Музей науки) с просьбой об аренде «Ракеты», спустя три года предложив уже приобрести паровоз в полную собственность музея. В конечном счёте «Ракета» был передана музею в виде дара 14 июля 1862 года после того, как удалось прийти к соглашению между семействами Стефенсонов и Томпсонов, которым паровоз принадлежал с 1837 года[12]. «Ракета» остаётся частью экспозиции Музея науки по настоящее время[3]. В ряде музеев мира выставлены точные копии «Ракеты». С 1990 года изображение «Ракеты» вместе с портретом Стефенсона размещено на британской пятифунтовой купюре[13].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Smiley, 1859, pp. 247—248
  2. Smiley, 1859, pp. 248—250
  3. 1 2 3 Локомотив Стефенсона «Ракета», 1829 год на сайте лондонского Музея науки  (англ.)
  4. Smiley, 1859, pp. 251—252
  5. Smiley, 1859, pp. 252—253
  6. 1 2 3 4 Забаринский П. Глава VII // Стефенсон. — М.: Журнально-газетное объединение, 1937. — (Жизнь замечательных людей).
  7. Smiley, 1859, pp. 255—256
  8. Smiley, 1859, pp. 256—258
  9. Забаринский П. Глава VIII // Стефенсон. — М.: Журнально-газетное объединение, 1937. — (Жизнь замечательных людей).
  10. 1 2 Links in the history of the locomotive // Scientific American Supplement. — 1884. — Vol. 18. — № 460.
  11. Smiley, 1859, pp. 259—260
  12. Bailey & Glithero, pp. 41—43
  13. А. Ренкель. Восхождение на купюру // Интеллектуальная собственность. Промышленная собственность. — 2007. — № 11. — С. 40—50.

Литература[править | править вики-текст]