200 километров в час
Интересная винтажная статья, которая, думаю, заинтересует коллег.
В прошлом году в Англии был построен паровоз под названием «Серебряное звено». Он может развивать скорость до 173 километров в час. Это один из самых быстроходных современных паровозов.
А первый паровоз Стефенсона – «Блюхер», – построенный в 1814 году, двигался со скоростью лишь 6 километров в час.
Сопоставляя эти два факта, мы можем смело гордиться тем необычайным прогрессом, который показала техника за истекшее столетие. В последние годы в Западной Европе и Америке построено уже несколько высокоскоростных паровозов. В связи с этим появился даже новый термин – «сверхскорый поезд». Эти паровозы имеют мощные котельные установки, позволяющие получать весьма высокое давление пара. Многие из них имеют колеса очень большого диаметра – более человеческого роста. Наконец, сверхскорым паровозам придается так называемая удобообтекаемая форма, при которой паровоз испытывает наименьшее сопротивление воздуха. Однако не следует думать, что высокие скорости на железнодорожном транспорте – это дело исключительно наших дней. Весьма любопытно, что на заре паровозостроения были случаи, когда достигались такие скорости, которые мы называем теперь «сверхскорыми».
Правда, это были только отдельные случаи, в виде редкого исключения. Они носили характер смелых экспериментов, практическое значение которых было ничтожно. Но, тем не менее, все же мы можем говорить о сверхскорых поездах 100 лет тому назад. И уже тогда были попытки решить такие проблемы, которые считаются сейчас в широких кругах «последним словом техники», Такова, например, проблема обтекаемой формы.
Еще в 1812 году, за 13 лет до постройки первой паровой железной дороги в мире, известный американский изобретатель Оливер Эванс писал о будущих поездах:
«Кузов этих повозок будет иметь форму быстро плывущей рыбы, чтобы легко проходить через воздух».
Борьба за скорость началась с появлением первых же паровозов.
На первой железной дороге общего пользования Стоктон – Дарлингтон в Англии поезда ходили со скоростью 11 километров в час.
Когда Стефенсон собирался строить вторую железную дорогу, между Манчестером и Ливерпулем, имеющую огромное хозяйственное значение, он вынужден был вести упорную борьбу за повышение скоростей движения.
«Можно ли будет, по вашему мнению, добиться, чтобы машина шла без всякого риска взрыва котла со скоростью 12 миль в час?»
с глубоким недоверием спрашивал его председатель парламентской комиссии. Стефенсон ответил утвердительно и добавил, что паровозами можно отлично управлять при столь «огромной» скорости. Речь здесь шла о 19 километрах в час.
Но после постройки Манчестер-Ливерпульской дороги эта «бешеная» скорость показалась недостаточной. Дирекция дороги организовала состязание лучших паровозов. На них паровоз «Новинка» Эриксона развивал максимальную скорость в 45 километров в час.
Но вот на открытии Манчестер-Ливерпульской дороги произошел несчастный случай. Один из друзей директора дороги, некий Хэскиссон, попал под поезд. Его нужно было срочно доставить на перевязочный пункт. Вез Хэскиссона сам Стефенсон на своей знаменитой «Ракете». И этот неуклюжий локомотив, который нам кажется сейчас смешной игрушкой, развил тогда скорость в 56 километров в час.
За счет чего, же могла быть достигнута такая скорость? Прежде всего обращают на себя внимание размеры ведущих колес у паровозов Стефенсона. Он делал их сравнительно большого диаметра. Ведь ясно, что чем больше окружность колеса, тем больший путь пробегает он. при каждом обороте. Вот почему Стефенсон стремился увеличить диаметр ведущих колес. Его первый паровоз «Блюхер» имел ведущие колеса диаметром в 914 миллиметров, а паровоз «Передвижение» Стоктон-Дарлингтонской дороги – 1219 миллиметров, и, наконец, диаметр ведущих колес «Ракеты» достигал 1435 миллиметров, т.е. почти полутора метров. Значит, при одном обороте колес «Ракета» проходила путь примерно в полтора раза больше, чем «Блюхер».
Но это только в полтора раза. А мы знаем, что даже в регулярной эксплуатации «Ракета» ходила в 4-5 раз быстрее «Блюхера». Это объясняется тем, что ведущие колеса «Ракеты» делали в минуту гораздо большее число оборотов. А это число оборотов зависит от того, насколько быстро ходят поршни паровой машины, т.е. от работы самой машины.
Расчет показывает, что для достижения скорости в 56 километров в час колеса «Ракеты» должны были делать не менее 206-207 оборотов в минуту. Такую скорость движений колес, а значит, и поршней паровой машины, надо считать по тому времени огромной. Достаточно сказать, что по циркуляру российского департамента железных дорог от 1892 года, т.е. через 62 года после постройки «Ракеты», число оборотов ведущих колес в минуту не должно было превосходить 245, а для товарных паровозов предел устанавливался в 180 оборотов в минуту. Это характеризует не только отсталость железных дорог в царской России, но конструктивные таланты Стефенсона, далеко опередившего свою эпоху.
Когда в Англии, США и на европейском континенте начали быстро развиваться железные дороги, скорость «Ракеты» была оставлена далеко позади.
Инициатором опытов по резкому повышению скоростей была Большая западная дорога в Англии. Владельцы этой дороги вступили в продолжительную и ожесточенную конкурентную борьбу с соседними дорогами и прежде всего с Лондонско-Северо-западной линией.
Большая западная дорога стремилась поставить себя в исключительное положение. На ней, например, была введена более широкая колея, чем на других дорогах: на всех дорогах ширина колеи была, примерно, около полутора метров, а на Большой западной – более двух метров.
Инженеры Большой западной дороги думали, что более широкая колея позволит достичь и более высоких скоростей.
Для достижения высоких скоростей нужны паровые машины больших размеров, большие запасы пара и Прежде всего колеса огромных диаметров. На «узкой», общепринятой, колее такие паровозы будут очень высокими и неустойчивыми. Следовательно, необходимо сделать более широкую колею. Так рассуждали конструкторы Большой западной дороги.
В дальнейшем практика показала, что они ошибались.
Чтобы доказать преимущества широкой колеи и тем сохранить свое исключительное положение, Большая западная дорога построила ряд скорых паровозов. При этом конструкторы шли почти исключительно по пути увеличения диаметра колес, Так, были построены в 1837 и 1838 годах паровозы «Северная звезда» и «Утренняя звезда». Диаметр ведущих колес достигал двух с лишним метров. Заказ этот был выполнен Робертом Стефенсоном, сыном знаменитого изобретателя паровоза.
Одновременно с этим завод Тэйлора построил для той же дороги шесть паровозов с еще большим диаметром колес – почти в два с половиной метра.
Некоторые из этих паровозов развивали скорость до 80 километров в час. Однако, их нельзя все же считать дальнейшим шагом вперед в конструктивном отношении. При диаметре колес почти в два с половиной метра достичь скорости в 80 километров в час нетрудно. Для этого ведущие колеса должны делать всего 164 оборота в минуту.
Паровозы Большой западной дороги были построены неудачно, они были слабосильными и часто ломались.
Но все же Большая западная дорога не сдавала своих позиций. В 1838 году она сделала интересную попытку построить паровозы полуобтекаемой формы. Это были паровозы «Аякс» и «Марс». Диаметр ведущих колес был сделан еще больше: он достигал уже трех метров. Ведущие колеса представляли собой сплошные железные диски, сверху которых были надеты большие кожухи. Это напоминало колеса у пароходов. Полуобтекаемость достигались тем, что боковые листы, которыми обшивались паровозы, имели спереди заостренные выступающие концы. Таким образом, получалось нечто вроде носа корабля. Этот нос должен был как бы разрезать воздух при большой скорости.
Но, несмотря на все эти ухищрения, «Марс» и «Аякс» оказались негодными. Простое увеличение размеров колес без соответствующих конструктивных улучшений самой машины было доведено здесь до абсурда. Колеса столь огромного диаметра были слишком тяжелы и представляли слишком большую поверхность ветру, дующему сбоку. Трогание с места и остановка таких паровозов были сопряжены с большими трудностями.
«Аякс» и «Марс» применялись только для возки балласта, они не годились даже для пассажирских поездов малой скорости.
В 1838 году Большая западная дорога построила новый паровоз. Этот паровоз назывался «Ураганом». Он имел ведущие колеса также в три метра диаметром. Колеса на этот раз были уже не сплошные, а сквозные. Для облегчения ремонта и промывки котла паровая машина в этом паровозе была отделена от котла и помещена на особую трехосную тележку. Средняя ось этой тележки была ведущей, на нее-то и были насажены трехметровые колеса.
«Ураган» получился неуклюжим и трудно управляемым сооружением, Работал он недолго и скоро был отставлен из-за аварии.
Но за время его службы произошел следующий замечательный эпизод. Большой западной дороге необходимо было во что бы то ни стало доказать, что она обладает самыми быстроходными поездами. Машинисту «Урагана» было обещано, что в случае несчастья его семья будет обеспечена на всю жизнь. И вот в сентябре 1839 года машинист «Урагана» провел свой паровоз по отведенному участку в 45 километров со скоростью до 160 километров в час. Для этого ведущие колеса паровоза должны были делать не менее 280 оборотов в минуту.
Сведения о достигнутой скорости очень приблизительны, возможно даже, что они несколько преувеличены. Но во всяком случае «Ураган» обладал очень усовершенствованной по тому времени машиной.
160 километров в час! Такая скорость почетна и для ваших дней и тем более замечательна, что она была достигнута сто лет тому назад.
Большая западная дорога продолжала опыты над созданием высокоскоростных паровозов. В 1846 году суиндонские мастерские, принадлежавшие дороге, выпустили паровоз «Большая западная». Паровоз имел четыре оси, из которых одна была ведущей. Диаметр ведущих колес составлял два с половиной метра. Таким образом, компания фактически отказалась от применения трехметровых колес.
На этот раз в машину были внесены серьезные технические усовершенствования. Котел и все органы, регулирующие подачу пара, были значительно улучшены. Эго позволило повысить использование энергии пара. Поршни в цилиндрах машины стали двигаться быстрее, и в результате ведущие колеса «Большой западной» делали а минуту 260–280 оборотов.
Паровоз «Большая западная» мог возить стотонный состав со скоростью 120 километров в час. Дирекция дороги заказала еще 29 таких же паровозов, которые были построены между 1847 и 1855 годами. Разумеется, в повседневной практике скорость в 120 километров в час не применялась. Тогдашние машины не были достаточно совершенны, чтобы в течение долгого времени выдерживать такую скорость.
Перед лицом таких крупных успехов Большой западной дороги сильно обеспокоились ее конкуренты. Они стали также увеличивать размеры ведущих колес у своих паровозов, чтобы повысить скорость. Правда, диаметры этих колес все же оставались далеко позади рекордов Большой западной дороги и, как правило, не превышали 1,8 метра.
Во второй половине сороковых годов главный конкурент Большой западной дороги – Лондонско-Северо-западная дорога – решил применить колеса огромного диаметра на нормальной колее.
И вот в 1847 году на линиях этой дороги появился новый паровоз под названием «Лондон». Он вез свои составы со скоростью 118 километров в час. Это было огромной победой. Одним ударом были убиты сразу «два зайца»: были достигнуты рекорды Большой западной и одновременно доказано, что сверхскоростное движение можно осуществить и на нормальной колее.
Чтобы не делать паровозы слишком высокими, конструкторы вынесли ведущую ось сзади котла.
Поэтому центр тяжести паровоза был расположен ниже, чем у паровозов Большой западной дороги, а это придавало «Лондону» большую устойчивость в движении.
Однако, Лондонско-Северо-западная дорога не удовлетворилась тем, что сравнялась в скорости с Большой западной. Она решила нанести своему конкуренту сокрушительный удар. Для этого Лондонско-Северо-западная дорога предложила своему инженеру Фрэнсису Тревитику (сыну знаменитого изобретателя первых паровозов) достичь скорости, не доступной для паровозов Большой западной дороги.
Фрэнсис Тревитик не пошел просто по пути увеличения диаметра колес. Большую западную трудно было превзойти в этом отношении, ведь «Аякс» и «Ураган» имели, колеса по три метра в диаметре. Тревитик построил паровоз «Корнуэльс» с ведущими колесами «всего» в 2,6 метра. Но зато он сильно усовершенствовал котел и всю машину. Паровые цилиндры он расположил снаружи, по бокам паровоза. Поверхность нагрева была увеличена. Все части паровоза были выполнены более точно и сделаны значительно прочнее.
«Корнуэльс» превзошел ожидания самого Тревитика. На пробной поездке он развил скорость в 187 километров в час. 187 километров в час! Это небывалый рекорд. Такая быстрота могла бы оказать честь любому из современных сверхскорых паровозов.
Для достижения такой скорости ведущие колеса «Корнуэльса» должны были совершать более 380 оборотов в минуту. Это указывает на большую быстроту поршней в цилиндрах и значительное усовершенствование всей машины. Дороги «нормальной колеи» торжествовали победу. Специальная парламентская комиссия убедилась в том, что широкая колея совсем необязательна для достижения больших скоростей.
«Корнуэльс» был впоследствии несколько перестроен и вплоть до начала XX столетия обслуживал курьерские поезда, являясь одним из самых быстроходных локомотивов. Конечно, в обычных рейсах его скорость никогда не приближалась к 187 километрам в час. Это объясняется тем, что конструкция паровозов того времени не позволяла осуществлять подобные скорости безнаказанно как для самого паровоза, так и для пути.
При движении паровоз испытывает колебания в различных направлениях. Чем сильнее эти колебания, тем резче, вреднее воздействует паровоз на путь, приводя его к преждевременному изнашиванию, а иногда и к расшивке пути или сходу поезда с рельсов. Величина колебаний паровоза и его воздействия на путь зависит не от скорости, как всегда любили доказывать враги повышения скоростей, а от уравновешивания паровоза, т.е. от такой его конструкции, при которой стремление к колебаниям сводится на нет.
К необходимости уравновешивать паровозы инженеры пришли опытным путем. В 1887 году американский инженер Роджерс первый ввел так называемые противовесы на ведущих колесах своего паровоза. Противовес представляет собой груз на колесе со стороны, противоположной кривошипу. Такие противовесы уравновешивают действие поршней, шатунов и кривошипов.
Но в то время, когда строились паровозы «Большая западная», «Лондон», «Корнуэльс» и другие, методы уравновешивания еще не были известны. Пути того времени были слишком слабы для подобных высокоскоростных паровозов. На низком уровне находилась и служба безопасности движения. А без образцовой постановки обслуживания путей, без хорошо налаженной сигнализации невозможно высокоскоростное движение поездов.
Переоборудование пути, устройство системы надежной сигнализации, специальные исследовательские работы по усовершенствованию всех основных частей паровоза – все это было сопряжено с большими, капитальными затратами. Вот почему железнодорожные компании отказывались от систематического применения высоких скоростей. Более того, средняя скорость движения пассажирских поездов в Англии и других странах редко поднималась до 50 километров в час. Это гораздо ниже того, что могли дать паровозы без всякого отрицательного, влияния на путь.
За последние роды мы видим в странах Западной Европы и Америки усиленный рост строительства сверхскорых паровозов.
«Современный паровоз с колесами большого диаметра, высоким давлением в котле и высоким перегревом пара может развивать любую требующуюся скорость»,
пишет один видный американский инженер.
Если мы присмотримся к современным высокоскоростным паровозам, то сможем подметить в них те же характерные черты, что и у локомотивов, показавших рекорды скорости в прошлом столетии. Мы видим колеса сравнительно большого диаметра, весьма мощные машины, дающие очень быстрое движение поршней, и, наконец, обтекаемую форму кузова.
Впрочем, в некоторых случаях обтекаемая форма не является непременным условием высокоскоростного паровоза.
Например, известен паровоз Бимкена, построенный Американской локомотивной компанией. На испытании он развил скорость в 136 километров в час. Этот паровоз имеет обычную необтекаемую форму. В начале 1935 года в США был введен в эксплуатацию поезд «400», совершающий рейсы с коммерческой средней скоростью в 101,5 километра в час. Так же высоки коммерческие скорости некоторых необтекаемых паровозов и в Германии – от 100 до 116 километров и час.
Но все же в большинстве случаев наиболее быстроходные паровозы строятся именно обтекаемой формы. Эта форма не только технически целесообразнее, но и более красива. Обтекаемые паровозы становятся уже «модой».
В 1935 году в США был построен паровоз с двумя ведущими осями. Он называется «Гайавата» по имени легендарного индийского вождя. Паровоз этот совершает регулярные рейсы с коммерческой скоростью в 102 километра в час.
В прошлом году германский завод Борзига выпустил обтекаемый паровоз, который развил на испытаниях скорость в 192 километра в час.
Особенный интерес представляет специальный паровоз для двухэтажного скоростного поезда, курсирующего а Германии на линии Гамбург – Травемюнде. Паровоз этот может развить скорость до 201 километра в час.
Чем же вызывается это стремление ко все возрастающим скоростям на железнодорожном транспорте? Было бы грубой ошибкой думать, будто сверхскорые поезда вводятся только для экономии времени пассажиров. В иных случаях не так уж трудно понять те чаяния, которые возлагают некоторые капиталистические государства на сверхскоростной транспорт. Например, генеральный директор германских железных дорог Дорпмюллер откровенно заявил, что
«технический прогресс, к которому стремятся германские железные дороги, находится на службе усилений военной мощи страны».
Именно в связи с этим в Германии ведутся упорные работы над строительством высокоскоростных паровозов, а не автомотрисе, т.е. вагонов с дизель-моторами. В случае войны Германия будет испытывать сильное затруднение в подвозе импортной нефти для дизель-моторов, а угля для паровозов достаточно и в самой Германии. Так технический прогресс, на железнодорожном, транспорте ставится фашистами прежде всего на службу новой империалистической бойни.
источник: В. ВИРГИНСКИЙ «200 километров в час» «Техника-молодежи» 08/1936
