Винахід парової машини, локомотива і будівництво перших залізниць

0
264
Винахід парової машини, локомотива і будівництво перших залізниць

Сьогодні продовжуємо цикл публікацій «З історії Львівської залізниці», авторства Антона Лягушкіна та Дмитра Янківського. Хлопці вже багато років досліджують транспорт Галичини і обіцяють цікаву розповідь та багато маловідомих родзинок.

Продовжуючи історію Львівської залізниці, яка є правонаступницею заснованого у 1858 році «Привілейованого товариства Галицької залізниці імені Карла Людвіга» і цьогоріч відзначає 160-ліття із дня заснування, мусимо подумки покинути Галичину і переміститься у Великобританію XVIII –  початку ХІХ століття, де було сконструйовано перші парові машини і паровози та побудовано перші залізниці.

Винахідником діючої моделі парового двигуна є античний вчений Герон Александрійський. Іще за 120 років до нової ери він сконструював механічну іграшку, яка приводилася в обертовий рух за допомогою водяної пари. Цей винахід є далеким пращуром сучасних парових турбін теплових електростанцій. Серед рукописів Леонардо да Вінчі є опис гармати, яка мала викидати ядра силою пари. Однак лише у XVIII столітті парова машина стала справжнім приводом для різноманітних верстатів та механізмів.

Водяний насос Кстебія ІІ ст. до н.е.
Водяний насос Кстебія ІІ ст. до н.е.

Ідея поршневого парового двигуна була підказана його винахідникам поршневим водяним насосом, який був винайдений іще у античні часи Кстебієм у ІІ столітті до нашої ери. Принцип дії цього насосу був дуже простий: при підніманні поршня у циліндрі насоса вгору, вода засмоктувалася в циліндр через клапан на його дні. Боковий клапан, який був поєднаний із водопідйомною трубою, в цей час був закритий, оскільки вода із неї теж прагнула б потрапила у циліндр і своїм тиском закривала цей клапан. При опусканні поршня він починав тиснути на воду в циліндрі, завдяки чому закривався нижній клапан і відкривався бічний. В цей час вода із циліндра подавалася вгору по водопідйомній трубі.

У поршневому насосі робота, отримана ззовні, витрачалася на просування рідини через циліндр насоса, а винахідники парової машини намагалися використати аналогічну конструкцію, але навпаки. Циліндр із поршнем покладено в основу усіх поршневих парових двигунів. Власне перші парові машини і були паровими насосами для відкачування води із глибоких шахт. Принцип їх дії полягав у тому, що після свого охолодження і конденсації у воду, пара займала у 170 разів менший об’єм, а ніж у розігрітому стані. Якщо витіснити із посудини повітря розігрітим паром і закрити його, а потім охолодити посудину, то тиск всередині буде значно меншим, а ніж ззовні – утвориться вакуум. Зовнішній атмосферний тиск буде стискати таку посудину і якщо в неї вмістити поршень, то він буде при своєму русі створювати зусилля, яке пропорційне площі поршня.

Винахідником справжнього парового насоса вважається француз Дані Папен. У кінці XVII століття від сконструював герметичну посудину на зразок автоклава для стерилізації медичних інструментів, яка мала кришку із спеціальним клапаном, який регулював тиск в середині посудини. У 1690 році Папен з’єднав винайдений ним котел із поршнем водяної помпи. Таким чином було винайдено першу парову машину.

У 1702 році паровий насос для відкачування води із шахт збудував військовий механік Томас Севері, який описав машину в книжці «Друг рудокопів, або машина яка за допомогою вогню відсмоктує воду» та отримав на неї патент.

Загальний вигляд і принципова схема парового насоса Севері 1702 р.
Загальний вигляд і принципова схема парового насоса Севері 1702 р.

Власне розвиток шахт у Великобританії став основним поштовхом для винаходу і удосконалення парових машин, в першу чергу як парових насосів. Англійський дослідник С. Ліллі у своїй книжці «Люди. Машини. Історія» пише, що уже у 1700 році глибина вугільних горизонтів, із яких відбувався видобуток вугілля, складала 120 і більше метрів. Чим глибше спускалися шахтарі, тим гострішою ставала потреба у відкачуванні води із забоїв. Ліллі наводить приклад, що у 1702 році один із власників копалень утримував 500 коней для приведення в дію водяного насоса. Отож, необхідність розробки механічного приводу була нагальному.

Конструкція насоса Севері зображена на схемі. Коли бак Е заповнювався водою, вручну відкривали вентиль А і пар із котла D заповнював бак Е, витісняючи із нього воду. За рахунок створюваного тиску закривався клапан В і відкривався клапан С і вода починала підніматися вгору по трубі G. Коли бак Е випорожнювався, клапан А закривався. Поступово охолоджуючись і конденсуючись пара створювала у баку Е розрідження. За рахунок нього закривався клапан С і відкривався клапан В у водопідйомній трубі і бак Е знову поступово заповнювався водою.

Загальний вигляд і принципова схема парового насоса Ньюкомена
Загальний вигляд і принципова схема парового насоса Ньюкомена

Широке застосування парових машин у промисловості розпочалося завдяки англійському винахіднику Томасу Ньюкомену та його помічнику Джону Коулі, які створили у 1705 – 12 роках потужний водяний насос із паровим приводом, який використовувався для відкачування води із шахт у Стаффордширі.

Працював паровий привід Ньюкомена наступним чином. Паровий циліндр розташовувався безпосередньо над паровим котлом. Шток поршня циліндра був з’єднаний ланцюгом  із одним із кінців коромисла-балансира. З протилежним кінцем був з’єднаний шток водяного насоса, а також вантаж-противага. Поршень піднімався вгору за рахунок тиску водяної пари, яка потрапляла із котла, а також противаги. Коли поршень займав верхнє положення, він закривав клапан, який перекривав подачу водяної пари. В цей час у циліндр впорскувалася холодна вода і пара починала конденсуватися і стискатися. У циліндрі створювалося розрідження і поршень під дією атмосферного тиску починав опускатися вниз, піднімаючи вгору шток із поршнем водяного насоса. Таким чином корисна робота, яка використовувалася для засмоктування води, виконувалася лише під час опускання поршня. Далі цикл роботи парового насоса повторювався.

Фактично у машині, винайденій Папеном та Севері і вдосконаленій Ньюкоменом робота виконувалася за рахунок тиску атмосферного повітря, а водяна пара використовувалася лише для створення розрідження у циліндрі. Коефіцієнт корисної дії парової машини Ньюкомена був дуже низький – на рівні 1%. Головним недоліком цієї машини було те, що робочий циліндр одночасно використовувався і в якості конденсатора водяної пари. Через це доводилося почергово то нагрівати, то охолоджувати робочий циліндр і витрата палива була дуже велика. Були випадки, коли паливо для потужних машин Ньюкомена підвозило до 50 коней. Тим не менше, парові насоси здобували широкого поширення. Якщо у першій машині Ньюкомена впорскування води в циліндр здійснювалося вручну, то у 1718 року винахідник Бейтон розробив автоматичний розподільчий механізм, який почергово вмикав і відключав подачу пари та води. Він же обладнав парову машину запобіжним клапаном.

Не дивлячись на недоліки машини Ньюкомена, вона здобула широкого застосування не лише у Англії, але і по всій Європі. За свідченням дослідника науки і техніки С.Ліллі, уже у 1729 році машини Ньюкомена працювали у Австрії, Бельгії, Франції, Німеччині, Угорщині та Швеції. На початку 1770-х років на вугільних шахтах півночі Англії працювало понад 100 таких машин. Цікаво, що останній паровий насос Ньюкомена був демонтований на англійській шахті у 1934 році… З огляду на значне поширення, парові машини стали об’єктом активних наукових досліджень і вдосконалень. Одним із перших у своїй паровій машині поступальний рух поршнів перетворив у обертовий рух головного вала російський інженер і винахідник Іван Ползунов на початку 1760-х років. Він збудував кілька потужних парових насосів, а також двоциліндровий паровий двигун із обертовим рухом вихідного вала. Нажаль через хворобу і передчасну смерть Ползунов не зміг завершити почату роботу.

Джеймс Уатт. Потртрет XVIII ст.
Джеймс Уатт. Потртрет XVIII ст.

Одночасно із Іваном Ползуновим удосконаленням парової машини зайнявся англійський винахідник Джеймс Уатт, який отримав всесвітню славу, як винахідник універсальної парової машини. Він народився в містечку Грінкок на березі річки Клайд у Шотландії 19 січня 1736 року. Дідо Джеймса був викладачем математики, а батько працював на будівництві кораблів. Хоча системної освіти Уатт не отримав, та уже в 13 років він збудував власноруч у майстерні батька свій перший механізм, а далі він поїхав до Глазго, де був славетний університет, щоб займатися конструюванням машин та механізмів. Університет у Глазго був одним із найпотужніших у Великобританії, технічні науки тут викладали на дуже високому рівні. Професори університету високо оцінили молодого винахідника і дали йому рекомендаційного листа для стажування у Лондоні в майстерні по виготовленню наукової апаратури.

Університет у Глазго. Малюнок XVIII cт.
Університет у Глазго. Малюнок XVIII cт.

Після повернення із Лондона Джеймс Уатт працює у Глазго в майстерні при університеті – у свої трохи більше ніж 20 років він уже отримав посаду «університетського виробника математичних приладів». Відкрити свою справу Джеймс не міг, оскільки в той час у Шотландії все ще діяли старі цехові закони і щоб відкрити свою справу потрібно було отримати дозвіл від цеху ковалів. В університетській майстерні Уатт виготовляв корабельні навігаційні прилади – квадранти, а також виконував інші замовлення – риболовне приладдя та музичні інструменти. Працюючи в Глазго Уатт навіть виготовив орган.

Майстерня Джеймса Уатта в університеті Глазго, нині - музей.
Майстерня Джеймса Уатта в університеті Глазго, нині – музей.

У 1763-4 роках Джеймс Уатт працює над ремонтом і удосконаленням моделі парової машини Ньюкомена, яка належала університету в Глазго. Під час своєї роботи із цією машиною молодий інженер використав наявні у лабораторії університету фізичні прилади для того, щоб здійснити заміри всіх параметрів роботи парової машини. Також він радився із професорами механіки.

Удосконалений паровий насос Уатта. 1765 р.
Удосконалений паровий насос Уатта. 1765 р.

Уатт прекрасно розумів недоліки машини Ньюкомена і вважав причиною низької ефективності машини необхідність додаткового охолодження циліндра за допомогою холодної води. Уатт помітиів, що значна частина пари конденсується на холодних стінках циліндра одразу після початку його наповнення парою, отож для підвищення ефективності машини циліндр не повинен охолоджуватися. Довгий час Джеймс роздумував про те, як змусити пару конденсуватися без впорскування холодної води. Ідея прийшла до нього випадково: одного разу ввечері він проходив біля пральні і побачив, як хмара водяної пари виривається через відкрите віконечко – причиною цього була різниця тисків у приміщені пральні та надворі. Побачене навело Джеймса на думку, що машину Ньюкомена потрібно додатково обладнати допоміжною посудиною – конденсатором пари, в якій і буде здійснювати її охолодження і конденсація. Простий насос, який би приводився в дію самою машиною, міг би видаляти із конденсатора воду та повітря і створювати у ньому розрідження.

В 1765 році Джеймс Уатт конструює удосконалену машину Ньюкомена із конденсатором пари. В цій машині до обох сторін циліндра було підведено дві трубки – через нижню пара подавалася із котла, а через верхню – надходила у конденсатор, виготовлений із двох тонкостінних вертикальних металевих трубок, з’єднаних між собою короткою горизонтальною трубкою із отвором, який закривався краном. Дно цих трубок було з’єднане іще із третьою вертикальною трубкою, яка відігравала роль повітряного відвідного насоса. Трубки, які створювали конденсатор-холодильник, а також повітряний насос були занурені у посудину із холодною водою. Парова трубка була з’єднана із котлом, із якого пара випускалася у робочий циліндр. Коли пара заповнювала циліндр, паровий кран закривали і піднімали поршень повітряного насоса конденсатора через що у ньому виникало розрідження. Пар потрапляв у холодильник і конденсувався там, спричиняючи рух поршня машини..

На основі університетської моделі у 1768 році на замовлення власника копалень Ребука Джеймс Уатт будує парову машину своєї конструкції, на яку в 1769 році отримує патент. Удосконалена Уаттом машина потребувала вже набагато менше палива, отож він отримував нові замовлення і паралельно працював над удосконаленням машини.

Парові машини конструкції Уатта. Креслення 1776 р.
Парові машини конструкції Уатта. Креслення 1776 р.

Уатт зрозумів, що університетської майстерні та звичайної кузні не досить для того, щоб виготовляти надійні й економічні машини – одного разу він виконав замовлення власника копальні і виготовив потужний паровий насос. Але через низьку точність обробки циліндра та поршня машина не змогла нормально працювати. Саме тому Уатт паралельно до удосконалення парового двигуна займається модернізацією токарних та розточних верстатів. Разом із підприємцем із Бірмінгема Метью Болтоном у 1774 році Уатт створює спеціалізоване підприємство по виготовленню парових машин. Серійний випуск парових машин тут розпочинається у 1776 році.

Машина Уатта й Болтона у музеї
Машина Уатта й Болтона у музеї

Кінець XVIII століття був у Англії епохою промислового буму. Шахти, металообробні підприємства, мануфактури по виготовленню сукна та тканин потребували потужних і швидких двигунів. Уже в кінці XVII століття для приведення верстатів у Англії активно використовували енергію води та вітру. Вперше парову машину для приведення верстатів в обертовий рух за даними С. Ліллі було використано у 1742 році. Насос Ньюкомена відсмоктував воду із шахти і подавав у спеціальний резервуар. Витікаючи із цього резервуару вода обертала водяні колеса. У 1750-60 роках такий привід використовували для піднімання вугілля із шахт. Знав про такі машини і Уатт, але він розумів, що такий спосіб перетворення поступального руху поршня в обертовий є надто енергоємним. Тому він шукав можливості простішого перетворення поступального руху в обертовий.

Завод парових машин, започаткований Уаттом.
Завод парових машин, започаткований Уаттом.

У 1780 році винахіднику Пікару було видано патент на повзунно-кривошипний механізм до машини Ньюкомена для перетворення поступального руху поршня в обертальний рух кривошипа. Проте сам Пікар діючої моделі не збудував. Про винахід росіянина Івана Ползунова Уатт не знав. Першу парову машину із обертовим рухом вихідного вала Уатт із Болтоном сконструювали у 1781 році, а у наступному році ними було виготовлено універсальний паровий двигун подвійної дії. У цій машині пара автоматично впускалася в циліндр то із однієї, то з іншої сторони від поршня, причому простір на стороні, протилежній впуску пари автоматично з’єднувався із конденсатором за допомогою сконструйованої Уаттом золотникової системи. У 1788 році Джеймс Уатт сконструював спеціальний відцентровий регулятор для універсальної парової машини за допомогою якого підтримувалася стала частота обертання вихідного вала. Протягом 1785 – 1795 року завод Болтона та Уатта виготовив 144 універсальні парові машини…

Фрагмент креслення машини Уатта і Болтона. 1783 р.
Фрагмент креслення машини Уатта і Болтона. 1783 р.

На старості років Джеймсу Уатту довелося побачити використання парової машини на транспорті – він помер у 1819 році уже після того, як було збудовано пароплав і пароплав. Винахід Уатта був високо оцінений і сучасниками, і нащадками. Після його смерті англійський парламент вирішив встановити на честь Уатта мармуровий пам’ятник у Вестмінстерському абатстві.

 Відцентровий регулятор Уатта.
Відцентровий регулятор Уатта.

Першим транспортним засобом із паровим двигуном була повозка Ніколя-Жозефа Кюньо. Її винахідник, офіцер артилерії, таким чином намагався полегшити транспортування важких гармат – таку задачу поставив перед ним військовий міністр Шуазель. У 1769 – 71 роках Кюньо побудував прототип свого транспортного засобу, який виявився настільки громіздким та неповоротким, що під час випробовувань на вулицях Парижа пробив стіну будинку.

Паровий візок Кюньо. Сучасний рисунок.
Паровий візок Кюньо. Сучасний рисунок.

Після невдалих випробувань парова повозка Кюньо стала експонатом музею мистецтв та ремесел у Парижі де зберігається і нині. Роботи по удосконаленню парового автомобіля Кюньо припинив, оскільки Шуазеля було усунуто від влади і винахідник позбавився протекції. Далі він працював над теорією фортифікації і у 1778 році видав свою велику працю в цій галузі.

Паровий візок Мердока. Сучасний рисунок
Паровий візок Мердока. Сучасний рисунок

Інший проект екіпажу із паровим приводом розробив на початку 1780-х років співробітник Джеймса Уатта шотландець Вільям Мердок. Уже Мердок визначив, що парова машина для транспортних засобів має мати конструкцію, відмінну від стаціонарних двигунів. Для того, щоб зробити паровий двигун компактнішим, Мердок вирішив встановити на своєму паровому автомобілі двигун високого тиску (на той час це 3 – 3,5 атмосфери). Він також відмовився від використання конденсатора пари і вирішив, що відпрацьована пара має видалятися зразу в атмосферу. У 1786 році Мердок сконструював саморухому повозку, але далі дослідів справа не пішла.

Потрет Ричада Тревітіка
Потрет Ричада Тревітіка

Досліди із паровою повозкою Мердока бачив на молодий хлопчина Ричард Тревітік (Тривайтік). Побачене справило на нього таке враження, що він вирішив самостійно збудувати подібну машину.

Паровий екіпаж Тревітіка. 1801 р.
Паровий екіпаж Тревітіка. 1801 р.

У 1801 році Ричард Тревітік сконструював і випробував на вулицях містечка Кемборна, а також на дорозі до Плімуту паровий автомобіль, який рухався зі швидкістю понад 10 кілометрів на годину. Саморухомий екіпаж Тревітіка мав привідні задні колеса дуже великого розміру – за рахунок цього винахідник підвищив швидкість руху свого екіпажу, а також забезпечив можливість його їзди по поганим дорогам. Проте через значну масу екіпаж Тревітіка міг рухатися тільки по брукованим дорогам. Під час руху пасажирів дуже трясло, оскільки іще не існувало ні досконалих ресор, ні пневматичних шин.

Примітивний шахтний витяг із кінним приводом. Рисунок початку XVIII cт.
Примітивний шахтний витяг із кінним приводом. Рисунок початку XVIII cт.

Щоб вийти із такого становища Тревітік вирішив – для парового екіпажу потрібна спеціальну рейкова дорога. На шахтах уже давно використовуються рейкові дороги – першу згадку про дорогу із дерев’яними рейками залишив у 1541 році Себастьян Мюнстер. У 1738 році з’явилися рудничні дороги, викладені чавунними плитами із жолобами для коліс. Вперше колію із металевими U-подібними рейками облаштував на шахтах і рудниках Колбрукдейла у 1767 році Річард Рейндольс. Рейки шириною 110 мм. і довжиною 1500 мм. укладалися спочатку на повздовжні бруси, які в свою чергу лежали на поперечних брусах – прототипах сучасних шпал. У 1801 році між англійськими містами Уондсвортом та Кройдоном було збудовано залізницю із кінною тягою, по якій перевозили пасажирів, а у 1803 році на околиці Лондона винахідник Овтрам збудував першу лінію кінного трамвая. Конструкцію рейкового полотна, винайдену Рейндольсом і використав Річард Тревітік.

Молот кузні із приводом від водяного колеса. Рисунок XVIII cт.
Молот кузні із приводом від водяного колеса. Рисунок XVIII cт.

Перший паровоз Тревітік сконструював у 1803 році у Південному Уельсі на заводі Самюеля Гемфрі. Винахідник заключив із власником заводу парі на 500 фунтів (величезну на той час суму), що за один раз перевезе по існуючій колії із кінною тягою з допомогою свого паровоза все залізо, виготовлене на заводі за день. До початку 1804 року паровоз був готовий і 21 лютого від повіз по 15-кілометровій залізниці п’ять вагонів, у яких було навантажено 10 тон металу та 70 пасажирів. Паровоз розвивав із вантажними вагонами швидкість 8 км/год., а без навантаження його швидкість сягала 25,7 км/год. Річард Тревітік у тому ж 1804 році отримав британський патент на винахід парового локомотива.

Перший паровоз Тревітіка. 1803 р.
Перший паровоз Тревітіка. 1803 р.

Перший паровоз Тревітіка складався із циліндричного парового котла, який було встановлено на двовісний візок. Топка паровоза була розташована спереду, так що тендер (повозка із вугіллям) чіпляли спереду паровоза. Основою парового двигуна був робочий циліндр діаметром 210 мм. із поршнем, який мав хід біля 1,4 м. Шток поршня далеко видавався за габарит паровоза і підтримувався додатковим кронштейном. З однієї сторони паровоза була складна зубчасто-колісна передача на обидві осі, а з другої – великий маховик.

Власник заводу Самюель Гемфрі сплатив винахіднику 500 фунтів, проте до кінця не оцінив переваг винаходу Тревітіка – перший паровоз на його вантажній лінії працював лише п’ять місяців – через невисоку міцність чавунні рейки часто виходили із ладу. Замість використання більш міцних рейок (а Тревітік рекомендував Гемфрі виготовляти рейки зі сталі) підприємець вирішив відмовитися від парової тяги і повернутися до кінної. Сам паровоз підприємець почав використовувати як стаціонарну парову машину.

Потрібно зауважити іще таку річ – на початках Тревітік вважав сили тертя між рейками і колесами паровоза недостатніми для переміщення локомотива із завантаженими вагонами. Саме тому він додатково облаштував свій перший паровоз зубчастими колесами, які входили у зачеплення із циліндричними стрижнями, прикріпленими до рейок. Проведені уже на першому паровозі досліди показали, що додаткове зачеплення між привідною шестернею, встановленою на паровозі, і зубчастою рейкою на колії є непотрібним при русі по горизонтальній поверхні і навіть на невеликих ухилах – для приведення в рух вагонів, з’єднаних із паровозом, достатньо сил тертя, що виникають від власної ваги паровоза.

 Атракціон Тревітіка "Спіймай мене, якщо зможеш". 1808 р.
Атракціон Тревітіка “Спіймай мене, якщо зможеш”. 1808 р.

У 1808 році Тревітік збудував іще один паровоз, уже без зубчасто-рейкової передачі. Для його демонстрації лондонцям на одній із площ було збудовано колову колію. Що цікаво, рейки цієї атракціонної колії були виготовлені по типу сучасних – із грибовидною головкою замість жолоба. Щоб паровоз утримувався на колії, Тревітік виготовив для нього колеса із ребордами (коловими виступами). Є відомості, що на атракціоні який мав назву «Злови мене, хто зможе», паровоз Тревітіка розвивав швидкість до 30 км/год.

Паровоз Тревітіка 1808 року мав дуже багато нових особливостей – винахідник зокрема відмовився від складних зубчастих передач і застосував привід від вертикального парового циліндра, який через кривошипно-шатунний механізм приводив в обертання задні колеса паровоза. Частина відпрацьованої пари йшла на підігрівання води в котлі, а потім, за допомогою спеціального пристрою, для покращення тяги у топці.

Нажаль, атракціон із паровозом не викликав великої цікавості у мешканців Лондона. Не маючи коштів на подальше вдосконалення паровоза Річард Тревітік виїхав в Америку. За шість років до своєї смерті Тревітік повернувся до Англії і таки зміг побачити свій винахід в дії. Помер винахідник паровоза у 1833 році та наприкінці життя він втратив інтерес до залізниць й помер у бідності.

Не дивлячись на успішні досліди Тревітіка, більшість його сучасників вважали, що сил тертя між гладкими колесами паровоза і гладкою поверхнею рейок недостатньо для переміщення причеплених до паровоза вагонів із вантажем. Буквально за кілька років теорія Тревітіка була просто забута.

Вагонетка на рудній колії
Вагонетка на рудній колії

Саме тому інженери Бленкістон і Мурей у 1811 році збудували паровоз власної конструкції, у якому було використано привідне зубчасте колесо, яке входило в зачеплення із нерухомою зубчастою рейкою, прикріпленою до шпал. З 12 серпня 1812 року цей паровоз почав перевозити поїзди із 30-х вагонеток, наповнених вугіллям на залізниці між Мідлтоунськими копальнями та містом Лідсом.

Паровоз Бленкістона. 1812 р.
Паровоз Бленкістона. 1812 р.

Цей паровоз побачив власник Уейлемських копалень Блеккет і замовив у Бленкістона та Мюрея аналогічний паровоз, тільки іще потужніший. Оскільки методики розрахунку парових двигунів на той час іще не існувало, другий паровоз виявився невдалим, хоча інженери і вважали, що збудували потужнішу машину. Під час випробовувань паровоз ніяк не міг зрушити з місця. Заявивши «Або паровоз зрушить з місця, або я ляжу кістьми» Бленкістон закрив запобіжний клапан парового котла щоб іще збільшити тиск. Паровоз так і не рушив, а через надмірний тиск розірвало паровий котел. На щастя ні винахідник, ні оточуючі не постраждали. Як потім виявилося, причиною невдачі була саме додаткова зубчасто-рейкова передача…

Проект паровоза Брунтона із "ногами"
Проект паровоза Брунтона із “ногами”

Цікаво, що у 1813 році Брунтон закріпив патентом «винахід» паровоза, який приводився пристроями у вигляді «ніг», якими паровоз мав відштовхуватися від дорожнього полотна. Зараз такі конструкції викликають посмішку, але на початку ХІХ століття їх сприймали цілком серйозно, адже природу тертя іще не було до кінця вивчено. Саме тому аналогічні ідеї виникали аж до 1824 року.

Паровоз "Пихкаючий Біллі"
Паровоз “Пихкаючий Біллі”

Розібратися із причиною невдачі із другим паровозом Бленкістона-Мюрея вирішив старший інженер Уеймлеських копалень Хедлі. Він почав досліджувати, чи вистачає однієї ваги паровоза, щоб між його колесами і рейками виникала сила тертя (зчеплення), достатня для приведення в рух самого паровоза і причеплених до нього вагонів. В результаті він встановив, що додаткова зубчасто-рейкова передача, використана Бленкістоном, є зайвою. Хедлі із Блеккетом збудували у 1813 році паровоз «Пуффінг-Біллі» («Пихкаючий Біллі») із гладкими колесами та двоциліндровою паровою машиною, яка приводила в дію центральне зубчасте колесо, у зачеплення із яким входили шестерні, жорстко посаджені на осі паровоза. «Пихкаючий Біллі» пропрацював на рудничній залізниці більше 50 років і у 1865 році став експонатом технічного музею у Лондоні.

Джордж Стефенсон
Джордж Стефенсон

На початку 1810-х років питанням будівництва паровозів зайнявся молодий інженер Джордж Стефенсон. З 14 років він разом із своїм батьком працював на вугільній шахті Д’юлі, а у вільний час займався ремонтом годинників. У 1812 році він став головним механіком Кіллінгуортських копалень де побудував на замовлення власника копалень Томаса Ліддела канатний витяг для вагонеток із паровим приводом. Якщо Тревітіка можна назвати «батьком паровоза», то Стефенсона – «батьком залізниць» узагалі.

Привід коліс паровоза "Мілорд" 1815 р.
Привід коліс паровоза “Мілорд” 1815 р.

Свій перший паровоз Стефенсон збудував у 1814 році і назвав «Мілорд» на честь одного із власників Кіллінгуортських копален лорда Ревенсворта. Цей паровоз мав дві ведучі осі, зв’язані між собою зубчастими передачами. Локомотив приводився двоциліндровою паровою машиною із циліндрами діаметром 8 дюймів (1 дюйм = 25,4 мм.) із ходом поршнів 24 дюйми. Котел мав 34 дюйми в діаметрі і мав довжину 8 футів (1 фут = 0,3048 м.). Через котел проходила жарова труба діаметром 20 дюймів, через яку продукти згоряння палива виходили із топки у паровозну трубу. Парові циліндри були розташовані вертикально і приводили в обертовий рух центральне зубчасте колесо. Відпрацьована пара викидалася з циліндрів прямо в атмосферу.

Не знаючи про досліди Тревітіка та Хедлі, щоб збільшити зчеплення локомотива із колією, Стефенсон зробив задні колеса локомотива рифленими. Так само рифленими були передні колеса тендера (вагона, що перевозив вугілля та воду і був приєднаний до паровоза).

Перші випробування паровоз «Мілорд» пройшов 25 липня 1814 року. Хоча паровоз успішно справлявся із своєю головною функцією перевезення вантажів, він мав і багато недоліків – машина була шумною, пара зі свистом виривалася із циліндрів назовні. Паровоз лякав людей, коней та свійську худобу, тому місцеві мешканці навіть вимагали від влади заборонити експлуатацію настільки небезпечної машини.

Стефенсон провів ретельні дослідження свого першого паровоза. По-перше, йому стало зрозуміло, що жодної необхідності у використання рифлених коліс немає, а при буксування локомотива достатньо подавати під його колеса трохи піску. По-друге, він дійшов висновку, що зубчасті колеса, використані у приводі колісних пар паровоза, швидко зношуються через нерівномірність ходу парової машини (Щоб зменшити цю нерівномірність ходу Тревітік в першому паровозі використовував додатковий маховик із важким ободом). Стефенсон дійшов до висновку, що найкращим є простий прямий кривошипно-шатунний привід коліс паровоза без використання проміжних зубчастих передач. У такому механізмі шатун був приєднаний однією стороною до поршня парового циліндра, а другою – до кривошипа, безпосередньо закріпленого до колеса паровоза. На такий привід паровоза Стефенсон разом із своїм помічником Ральфом Доддсом отримав англійський патент від 28 лютого 1815 року.

Окрім цього Стефенсон встановив, що відпрацьована пара, яка виходить із привідних циліндрів, має значно більший тиск, а ніж продукти згоряння палива. Винахідник прийшов до висновку, що використану пару можна використати для покращення тяги у топці паровоза (цікаво, що таких же висновків іще у 1804 році дійшов і Тревітік) і створив простий, але вельми ефективний пристрій підвищення продуктивності парового котла – т.зв «димовитяжний конус» у вигляді форсунки конічної форми над димовою трубою. Принцип дії конуса полягає в тому, що відпрацьована пара набуває великої швидкості (до 250 – 350 м/с), після чого скеровується в димову трубу і створює у димовій камері розрідження повітря. Відповідно посилюється притік свіжого повітря в топку паровоза, а значить і зростає інтенсивність згоряння палива.

Димовитяжний конус, винайдений Стефенсоном, став елементом конструкції практично усіх паровозів, які виготовлялися у ХІХ – ХХ столітті. Винятком стали паровози із конденсацією відпрацьованої пари, які для підсилення тяги використовували вентилятор-газосос.

Піяля серії дослідів Стефенсон розібрав перший локомотив і створив на його основі новий і більш досконалий паровоз «Блюхер», який назвав на честь головнокомандувача прусської армії у битві при Ватерлоо. Цей паровоз було введено в експлуатацію 6 березня 1815 року і перевозив на рудничній залізниці потяги із восьми навантажених вагонеток масою до 30 тонн зі швидкістю біля 6 км/год. У цього паровоза одна із осей приводилася кривошипно-шатунним механізмом, а на іншу вісь крутний момент передавався ланцюговою передачею.

Джордж Стефенсон не зупинявся на отриманому результаті. Дослідна експлуатація другого паровоза показала недостатню ефективність ланцюгової передачі для приведення в обертання другої колісної пари паровоза. Мало того, що ця передача була джерелом шуму, ланцюг під час тривалої роботи витягувався. Маючи добрі теоретичні знання у механіці, Стефенсон для механічного зв’язку між колесами паровоза використав т.зв. «механізм шарнірного паралелограма» – він  просто поєднав їх шатунами, насадженими на кривошипні пальці паровозних коліс. Довжина цього шатуна була рівною відстані між центрами колісних пар паровоза. Такий механізм забезпечував синхронне обертання всіх колісних пар.

У 1816 році Стефенсон конструює новий паровоз, який отримав назву «Кіллінгуорт», на якому вперше було використано ресори. Для зменшення коливань паровоза при русі Стефенсон потім сконструював і дослідив велику кількість різних варіантів ресор для паровоза та вагонів.

Найбільшою проблемою, яка заважала збільшити швидкість і потужність паровоза, Стефенсон вважав малу продуктивність пароутворення у котлі. Нагадаємо, що усі перші парові машини мали котел у вигляді герметичної посудини, яка нагрівалася полум’ям знизу. Іще Тревітік зрозумів, що підвищити продуктивність пароутворення можна збільшивши поверхню нагріву. Саме тому він проклав димовивідний канал через котел свого паровоза. Над проблемою підвищення площі нагрівання води у котлі Стефенсон працював 15 років. На початках він намагався збільшити поверхню нагрівання за рахунок збільшення площі топки паровозного котла. Лише у 1829 році він винайшов багатотрубний котел із димогарними трубками. Але про це – трохи згодом.

Паралельно із будівництвом і вдосконаленням локомотивів, Стефенсон покращує будову колії. Перші рейки, які використовувалися на промислових залізницях, мали незначну довжину. Окрім того, вони не додатково не з’єднувалися між собою, а просто кріпилися через металеві підкладки до кам’яних подушок. Під вагою паровоза один кінець рейки опускався, а інший підіймався, що викликало сильні поштовхи під час руху. Стефенсон вдосконалив конструкцію рейкових стиків, в тому числі запровадивши скріплення рейок між собою за допомогою стикових накладок. Також він проводив експерименти, щодо оптимального профіля рейки. Як перед ним і Тревітік, Стефенсон вважав оптимальним профілем голівки рейки грибоподібний. Ним було сконструйовано кілька типів профіля рейки, один із яких після вдосконалення Віньйолем у 1830-х роках використовується і понині.

Досліджуючи тертя між колесами паровозів та рейками винахідник дійшов до важливого висновку – щоб при мінімальній потужності паровоза та мінімальних витратах палива перевозити поїзди великої ваги потрібно по можливості залізничні колії прокладати горизонтально або із мінімальними ухилами. Навіть будівництво насипів і облаштування виямків в такому випадку, не дивлячись на значну вартість земляних робіт є найбільш вигідним способом будівництва залізниць.

У 1819 році власники вугільних копалень у графстві Дердем запрошують Стефенсона керувати будівництвом залізниці між Хетонськими вугільними копальнями та пунктом завантаження вугілля поблизу Сендерленда довжиною 15 кілометрів. Місцевість, де планувалося збудувати залізницю, була дуже горбистою і через брак фінансів Стефенсон не міг збудувати горизонтальну залізницю і пішов на компроміс – на горизонтальних ділянках він застосував паровозну тягу, а на двох крутих підйомах – канатну тягу, коли вагонетки, наповнені вугіллям витягувалися нагору нерухомими паровими машинами. У складі залізниці було також п’ять похилих площин, по яким завантажені вагонетки, що спускалися донизу, власною вагою піднімали порожні вагонетки. Нова залізниця була введена в експлуатацію 18 листопада 1822 року. На ній працювало п’ять паровозів, збудованих Стефенсоном. Кожен паровоз вів до 17 вагонеток зі швидкістю 6 кілометрів на годину.

Наступним етапом розвитку стала залізниця між Стоктоном та Дарлінгтоном, яка теж збудована під керівництвом Стефенсона. Довжина цієї залізниці разом із додатковими гілками складала 56,3 км. На цій залізниці переважно використовувалася кінна тяга, але саме вона вперше в світі використовувалася для регулярних пасажирських перевезень, тому дату відкриття цієї залізниці вважають днем народження пасажирського залізничного транспорту.

Руднична залізниця. Рисунок ХІХ ст.
Руднична залізниця. Рисунок ХІХ ст.

Для будівництва залізниці між Стоктоном і Дарлінгтоном власник шахт Едуард Піз у 1821 році створив акціонерне товариство, яке звернулося до англійського парламенту із проханням про надання дозволу на будівництво колії із дерев’яними рейками. Перший проект траси колії передбачав її прокладання по рівнинам, але проти цього виступив впливовий герцог Клівлендський, якому колія заважала полювати на лисиць. Тоді товариство запропонувало інший проект, який був затверджений парламентом. Але нова траса проходила горбистою місцевістю.

Дізнавшись про проект будівництва нової залізниці Стефенсон зустрівся із Пізом і переконав його замість колії із дерев’яними рейками будувати справжню залізницю і замість коней використовувати паровози та стаціонарні парові машини.

Будівництво залізниці «Стоктон – Дарлінгтон» розпочали 23 травня 1822 року, а у 1823 році парламент надав дозвіл використання на новій залізниці паровозної тяги для пасажирського руху. Після цього Стефенсон переїхав до Дарлінтога, де мешкав Едуард Піз, і став головним інженером майбутньої залізниці. Того ж року він разом із Пізом заснували перший паровозобудівний завод, оскільки в умовах кузні при рудничних майстернях неможливо збудувати машину високої якості: будівництво паровоза вимагало високої точності виготовлення деталей для чого були необхідні висококваліфіковані працівники і відповідні верстати.

Відкриття залізниці між Стоктоном і Дарлінгтоном.
Відкриття залізниці між Стоктоном і Дарлінгтоном.

Урочисте відкриття залізниці «Стоктон – Дарлінгтон» відбулося 19 вересня 1825 року. На нього зібралися натовпи місцевого населення, не виключно, що вони хотіли побачити вибух паровоза… Залізницю було облаштовано наступним чином: на вершині першого пагорба було встановлено нерухому парову машину, яка піднімала по західному схилу навантажені вугіллям вагони і опускала їх по східному. Біля підніжжя пагорба вагони очікував спеціально збудований для цієї лінії паровоз «Локомошен» (самохід), який вів сам Стефенсон. До нього було причеплено потяг із 38 вагонів, із яких деякі були завантажені вугіллям та збіжжям, а більша частина, обладнана тимчасовими сидіннями, була призначена для учасників урочистостей, яких зібралося біля 600. Єдиний властиво пасажирський вагон був зроблений із поштової карети.

Відкриття залізниці відбулося без будь-яких інцидентів і потяг із паровоза, який вів довгий ряд вагонів із пасажирами, справив глибоке враження на глядачів. Після урочистого відкриття єдиний пасажирський вагон, який тягнули коні, став регулярно курсувати між Стоктоном і Дарлінгтоном.

Паровоз «Локомошен» був обладнаний лише однією димогарною трубою, але завдяки конусу при згорянні палива у топці виникала настільки така висока температура, що під час руху труба розігрівалася і червоніла. Одначе теплота витрачалася впусту, не збільшуючи пароутворення, оскільки в машині ще не було багатотрубного котла із великою поверхнею нагріву. «Локомошен», не дивлячись на недоліки, розвивав швидкість від 18 до 25 кілометрів на годину. Він досі зберігся і встановлений в якості пам’ятника на вокзалі Дарлінгтона. У 1835 році на залізниці Стоктон – Дарлінгтон було запроваджено регулярний пасажирський рух – по лінії на добу проходило шість пар пасажирських потягів.

Виямка на залізниці між Ліверпулем і Манчестером. 1830 р.
Виямка на залізниці між Ліверпулем і Манчестером. 1830 р.

На момент відкриття залізничного сполучення між Стоктоном і Дарлінтоном у Англії провідні вчені уже розуміли необхідність спорудження залізниць для полегшення сполучення між великими містами. Наприкінці 1820-х років виникає проект залізниці між великими промисловими містами – Ліверпулем і Манчестером, рух між якими постійно зростав і шосейні дороги та канал Бріджуотер не могли уже задовільнити потреби у перевезенні вантажів і пасажирів.

На залізниці «Ліверпуль – Манчестер» довжиною біля 50 км. початково планувалася кінна тяга. Стефенсон заявив, що зможе побудувати паровоз, який розвиватиме швидкість понад 30 кілометрів на годину. Рада директорів залізниці в 1826 році запросила Стефенсона на посаду головного інженера із річною заробітною платою у 1000 фунтів. Це була дуже висока на ті часи зарплатня.

дин із перших залізничних віадуків.
дин із перших залізничних віадуків.

Сучасники не сприймали слова винахідника серйозно, зокрема популярний журнал «Куортерли Рев’ю» писав «Немає нічого більш очевидного та смішного, а ніж обіцянка збудувати паровоз, який рухався б удвічі швидше, а ніж поштова карета. Також мало ймовірно, що мешканці Вулвіча довірять життя такій машині, яка може щохвилини вибухнути».

Кепкування журналістів не зупинили Стефенсона у реалізації проекту будівництва залізниці. А перешкод було багато. Однією із них була наявність каналу Бріджуотер, який сполучав Манчестер і Ліверпуль. Потрібно нагадати нашим читачам, що Англія була на початку ХІХ століття наймогутнішою морською державою. Щоб використовувати судноплавство для перевезення вантажів в середині самої метрополії у XVII – XVIII століттях було збудовано густу сітку судноплавних каналів і більшість вантажів перевозилося по ним. Швидкість перевезення, щоправда, була нижчою, а ніж швидкість поштових диліжансів, проте вартість транспортування водними шляхами була мінімальною. Власники каналу Бріджуотер бачили в залізниці конкурента, тому опиралися її спорудженню.

Насип через "Котяче болото" на лінії "Ліверпуль - Манчестер" 1830 р.
Насип через “Котяче болото” на лінії “Ліверпуль – Манчестер” 1830 р.

Так само не вдалося отримати дозвіл на будівництво залізниці за оптимальною з точки зору рельєфу трасою. На трасі, яка була затверджена парламентом, довелося споруджувати багато штучних споруд – одних мостів налічувалося 63. Біля Ліверпуля залізниця пройшла тунелем довжиною біля 2,4 км., щоб прокласти залізничну колію довелося також робити виямку в скелі із піщаника – загалом було вироблено понад 480 тисяч кубометрів скельної породи. Складним випробовуванням було будівництво залізниці через т.зв. «Котяче болото» шириною 6,5 км. і глибиною біля 15 метрів. За наполяганням Стефенсона колія повністю була укладена залізними, а не чавунними рейками.

Успішне будівництво колії під керівництвом Стефенсона надало більшої ваги його словам про будівництво швидкісного паровоза. Коли залізнична компанія все ще вагалася між паровозною та кінною тягою, Стефенсон запропонував провести змагання паровозів – паровозні гонки із премією у 500 фунтов стерлінгів за найкращий паровоз. Умови конкурсу були наступні – паровоз масою до 6 тон повинен був зі швидкістю мінімум 16 кілометрів на годину вести потяг загальною масою у 20 тон. Вартість самого паровоза не повинна була перевищувати 550 фунтів. Тиск пари не повинен був перевищувати 3,5 атмосфери. Місцем гонок була призначена лінія біля Райнхіла: шлях у 3 кілометри конкуруючі паровози мали пройти 20 раз.

Паровоз Стефенсона "Ракета". 1829 р.
Паровоз Стефенсона “Ракета”. 1829 р.

На ці паровозні гонки, які одразу викликали інтерес у публіки, зареєструвалися власники чотирьох паровозів: «Ракета», сконструйована Стефенсоном та «Місцність», «Незрівнянний» і «Новинка». Два із чотирьох паровозів – «Міцність» і «Незрівнянний» вийшли із змагань, які розпочалися 6 жовтня 1829 року, оскільки не відповідали умовах конкурсу. Паровоз «Новинка», збудований шведським інженером Еріксоном, виявився сильним противником стефенсонівської «Ракети». Без навантаження «Новинка» могла розвивати величезну по тим часам швидкість у 45 кілометрів на годину. Але «Ракета» виявилася більш потужною – при масі у 4,5 тони паровоз із потягом вагою 20 тон розвивав швидкість 21 км/год. Із пасажирським вагоном із 36 пасажирами «Ракета» розвинула нечувану швидкість у 48 кілометрів на годину.

Паровоз "Незрівнянний" 1829 р.
Паровоз “Незрівнянний” 1829 р.

Секрет успіху «Ракети» полягав у тому, що на цьому паровозі було вперше використано багатотрубний котел. Ідея його створення належить колезі Стефенсона Генрі Буту, який прямо паровозобудуванням не займався. Наприкінці 1820-х років паровозобудівний завод Стефенсона і Піза отримав від французів замовлення на будівництво двох паровозів. З метою збільшення площі нагріву, котел цих паровозів складався із великої кількості мідних труб, по яким циркулювала вода, що перетворювалася на пару. За логікою все було зроблено правильно, проте нові багатотрубні паровози розвивали меншу потужність, а ніж їх попередники.

Паровоз "Новинка". 1829 р.
Паровоз “Новинка”. 1829 р.

Свою невдачу Стефенсон обговорював із секретарем будівництва залізниці Манчестер – Ліверпуль Генрі Бутом. Бут запропонував Стефенсону «перевернути» систему – замість розміщення великої кількості мідних труб із водою в середині топки паровозу, прокласти мідні трубки, по яких із топки виходили відпрацьовані гази, всередині котла, наповненого водою.

Один із перших потягів на лінії "Манчестер - Ліверпуль".
Один із перших потягів на лінії “Манчестер – Ліверпуль”.

Спочатку Стефенсон не був прихильником ідеї Генрі Бута, але той таки переконав винахідника провести експеримент. При будівництві нового локомотива «Ракета» Стефенсон створив котел тої конструкції Бута. Через котел, наповнений водою було прокладено 25 мідних труб (іх називають «димогарними») діаметром 7,5 сантиметрів, по яких із топки паровоза відводилися продукти згоряння. Нове влаштування котла паровоза викликало певні труднощі, але Стефенсон із колегами їх швидко вирішили. Паровоз мав велику поверхню нагрівання – 13 квадратних метрів із яких 11 квадратних метрів припадало на димогарні труби.

Паровоз Стефенсона в якості пам'ятника
Паровоз Стефенсона в якості пам’ятника

Коли новий паровоз пройшов випробовування, виявилося, що паровоз із трубчастим котлом, конструкції Генрі Бута, виявився набагато потужнішим і швидшим, а ніж його попередники. У знак подяки Стефенсон передав Генрі Буту 250 фунтів – половину призу отриманого за перемогу в паровозних гонках у Рейнхіллі.

Тут треба зазначити, що ідея паровоза із багатотрубним котлом прийшла в голову не лише Стефенсону, адже паралельно із ним над удосконаленням конструкції паровоза працювали уже згаданий вище шведський винахідник Еріксон та француз Сеген. Незалежно від Стефенсона останній теж побудував паровий котел із димогарними трубами.

Перший вокзал у Ліверпулі. Картина 1835 р
Перший вокзал у Ліверпулі. Картина 1835 р

Урочисте відкриття залізниці між Ліверпулем та Манчестером відбулося у 1830 році. Загальна вартість залізниці склала нечувану на той час суму – 739 тисяч фунтів стерлінгів. Хоча вартість залізниці та рухомого складу була дуже великою, завдяки значному потоку вантажів та пасажирів капіталовкладення окупилися протягом кількох років.

В урочистостях з приводу відкриття залізниці «Ліверпуль – Манчестер» взяли прем’єр-міністр Великобританії герцог Веллінгтон, який на початках був противником її будівництва та міністр внутрішніх справ Роберт Піль. Нажаль у день відкриття сталася трагедія – депутат парламенту Хаскінсон через необережність потрапив під колеса паровоза на одній із станцій. Хоча Стефенсон у причіпному вагоні паровоза «Ракета» доправив Хаскінсона до лікарні дуже швидко (паровоз розвинув швидкість біля 60 км/год), врятувати життя депутата медикам не вдалося.

Перший вокзал у Манчестері. Картина 1843 р.
Перший вокзал у Манчестері. Картина 1843 р.

Після успіху залізниці Ліверпуль – Манчестер спорудження колій із паровою тягою розпочалося практично у всіх розвинутих країнах світу. При будівництві цих залізниць використовувалися ідеї, які були реалізовані Стефенсоном при будівництві ліній Стоктон – Дарлінгтон та Ліверпуль – Манчестер. У 1830 році перша 64-кілометрова залізниця на паровій тязі була збудована між містами Чарльстон та Огеста у США. У 1832 році французькі міста Сент-Етьєн та Ліон з’єднала парова залізниця довжиною 58 км., 1835 року перша семикілометрова залізниця з’єднала міста Фюрт та Нюренберг у Німеччині. Того ж року першу залізницю довжиною 21 км. між Брюсселем та Мехельном спорудили у Бельгії. У 1837 році залізничний рух розпочався у Російській та Австрійській імперіях.

Наприкінці потрібно сказати, що Стефенсон є «батьком» стандартної європейської колії, ширина якої складає 1435 мм. Виникнення цього стандарту пов’язано із тим, що перші пасажирські вагони були виготовлені із поштових карет, ширина яких була суворо регламентована англійським законодавством. Габарит карет по ширині довелося стандартизувати тому, що деякі підприємці намагалися для того, щоб збільшити кількість перевезених пасажирів збільшити не тільки довжину, але і ширину екіпажу. Відповідно ці карети не могли роз’їхатися на існуючих дорогах. Тут справу взяв у свої руки парламент Великобританії і видав відповідний закон, яким унормував не тільки ширину карети, але і відстань між її колесами – 4 фути 6 дюймів (1371,6 мм.). Коли з’явилися паровози, почалася боротьба за розширення колії, оскільки було проблематично вписати механізми паровоза у таку ширину колії. Проте парламентарі стояли на своєму і Стефенсону вдалося «відвоювати» лише 2,5 дюйми. Таким чином виникла стандартна європейська ширина колії у 1435 мм. (4 фути 8,5 дюймів).

Поїзд із вагонами трьох класів
Поїзд із вагонами трьох класів

Проте далеко не всі залізниці навіть у Великобританії використовували ширину колії у 1435 мм. Для прикладу, у Шотландії були збудовані залізниці із шириною колії 6 футів (1829 мм.), у Ірландії – 6 футів 2 дюйми (1880 мм.) та 5 футів 2 дюйми (1575 мм.). Так звана «Велика західна дорога», яка сполучала між собою Лондон, Брістоль, Портсмут та Плімут мала узагалі ширину колії у 7 футів (2,135 м.). Необхідність стандартизації ширини колії стала зрозумілою тоді, коли мережа залізниць уже була достатньо густою. Через різну ширину колії товари доводилося перевантажувати із одних вагонів у інші, а пасажирам – здійснювати пересадку із одного вагона у інший. Перехід до стандартної 1435 мм. колії у Великобританії розпочався у 1870 році і завершився у 1892. Деякий час існували залізниці, де було укладено три рейки…

В сучасній Україні діє російський стандарт п’ятифутової колії (1524 мм.), в той самий час як у Австро-Угорщині діяв стефенсонівский стандарт (1435 мм.). У деяких державах існують інші стандарти ширини колії. Окрім нормальної («широкої») існує також і вузька колія – 750, 760, 1000 і 1067 мм. Окрім залізниці, стандарти ширини колії у 1000, 1067, 1435 і 1524 мм. прийняті і для електричного трамвая.

Наприкінці зазначимо, що залізнична справа на початках свого розвитку наштовхувалася на велику кількість перепон, в тому числі і через марновірства. У 1820-30-х роках не лише малоосвічені люди, але і деякі вчені вважали, що поїздки залізницею на значній швидкості можуть зашкодити здоров’ю людини. Існувала навіть думка, що у людей можуть виникнути психічні розлади, якщо вони будуть дивитися на рухомий поїзд… У Великобританії рупором противників залізниць було видання «Джон Булл». Як аргументи проти будівництва залізниць наводилися в тому числі і такі: пасажири потяга можуть задихнутися у тунелях; шум, який виникає під час руху потяга може зруйнувати нервову систему пасажирів; іскри, які вилітають із труби паровоза неодмінно викличуть велику пожежу; на домашніх тварин, які випасатимуться вздовж залізниць, обов’язково нападе сказ… Зараз виглядає дико, але університетські міста Оксфорд і Кембрідж попервах відмовлялися від залізничного сполучення, а герцог Девонширський погодився на прокладання своїми землями залізниці лише за умови будівництва над нею … даху! Часто геодезистів, які проводили заміри для будівництва перших залізниць виганяли із своїх земель власники… Деякі вимоги, як, наприклад, будівництво огорож вздовж залізниць були не такими уже й необґрунтованими, якщо говорити про безпеку людей.

Вплив залізниці на живі істоти. Малюнок із журналу 1820-х років.
Вплив залізниці на живі істоти. Малюнок із журналу 1820-х років.

Зміни, викликані швидким розвитком залізниць і розповсюдженням паровозів були настільки великі, що залізниці без перебільшення змінили обличчя світу. Саме тому на знак вдячності Стефенсону за його винахід англійський парламент після смерті винахідника постановив встановити пам’ятник у Вестмінстерському абатстві поряд із пам’ятником Джону Уатту. До винайдення залізниць основні промислові центри знаходилися або на морському узбережжі або вздовж судохідних річок. У внутрішніх регіонах країн перевезення вантажів здійснювалося гужовим транспортом по ґрунтовим дорогам. Такі перевезення були дуже дорогими, тому в регіонах, віддалених від узбережжя моря і річок промисловість практично не розвивалася. Перехід до залізничного транспорту на паровій тязі не тільки пришвидшив, але і здешевив перевезення, отож навіть віддалені місцевості завдяки залізницям були поєднані із промисловими центрами та портами. Це призвело до активної розробки родовищ корисних копалин, створення нових виробництв та підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва…

Власне завдяки залізницями Галичина, Буковина та Закарпаття перестали бути «глухим кутом Європи» і активно включилися в економічні процеси не тільки Австро-Угорщини, але й усієї Європи… Цікаво, що прогресивні люди Австрії та Галичини зрозуміли важливість будівництва залізниць іще в ті часи, коли Стефенсон будував перші залізниці… Про це – у наступній частині нашого циклу.

Антон ЛЯГУШКІН та Дмитро ЯНКІВСЬКИЙ

Список джерел інформації:

  1. Гюнтер Г. Железная дорога. Её возникновение и жизнь / Гюнтер Г. – Москва: Транспечать НКПС, 1930;
  2. Pawlowski A. Powstanie i rozwój kolejnictwa w Anglji / Pawlowski A. // Іnzynier kolejowy. – 1926. – № 8 – 9 (24 – 25) – с. 202 – 210;
  3. Сотников Е.А. Железные дороги мира из ХІХ в ХХІ век / Сотников Е.А. – Москва: Транспорт, 1993;
  4. Лилли С. Люди, машины и история / Лилли С. – Москва: Прогресс, 1970;
  5. Сабо Е.Р. Революция машин. История промышленного переворота / Сабо Е.Р. – Будапешт: Корвина, 1979;
  6. Рыжов К.В. Сто великих изобретений / Рыжов К.В. – Москва: Вече, 1999.

Напишіть відгук