Джордж Стефенсон. Его жизнь и научно-практическая деятельность
Шрифт:
Надо заметить, что одновременно со Стефенсоном подобная же лампа была изобретена знаменитым химиком Хэмфри Дэви. Благодаря разнице в известности между пользовавшимся мировой популярностью ученым и известным только в своем горном округе механиком-самоучкой, предохранительная лампа, ныне распространившаяся по угольным копям всего мира и предохранившая от гибели бесчисленное множество людей, получила наименование лампы Дэви, об изобретении же ее Стефенсоном знают только немногие. Но это, конечно, не уменьшает заслуги Стефенсона перед человечеством, равно как и нашего уважения перед самоотверженностью этого замечательного человека, не побоявшегося при опытах с лампой рисковать своей жизнью ради великого дела спасения ближних.
Из событий, которыми закончился рассматриваемый период жизни Стефенсона, упомянем о его вторичной женитьбе и о сборах в Америку. Женился Стефенсон вторично уже в то время, когда начались его работы над локомотивом. Второй брак был так же удачен, как и первый; Стефенсон имел счастье прожить до конца дней своих в обществе любимой жены, и счастье это омрачалось только бездетностью. В Америку Стефенсон задумал было переселиться вследствие того, что первые его изобретения в области железнодорожного дела не нашли должной оценки в Англии, и Стефенсон рассчитывал быть удачливее в Америке, где в это время быстро развивалась промышленность. К тому же Стефенсона приглашал в Америку один предприимчивый инженер, намеревавшийся заняться там
ГЛАВА III. СТЕФЕНСОН – ЗНАМЕНИТЫЙ ИНЖЕНЕР
Первые работы над локомотивом. – Вопрос о рельсах. – Первая железная дорога. – Пиз. – Фабрика машин. – Сотрудничество Роберта. – Линия Стоктон – Дарлингтон. – Вильям Джеймс. – Пиния Ливерпуль – Манчестер. – Противодействия Стефенсону и его победа. – Локомотив “Ракета”. – Дальнейшие дороги. – Копи. – Известковый завод. – Стефенсон и король бельгийский Леопольд. – Стефенсон в Испании. – Всемирная известность
Вопрос о железных дорогах был уже на очереди в то время, когда Стефенсон достаточно ознакомился с механикой и испытал свои силы на указанных в предыдущей главе изобретениях. С одной стороны, в это время в Англии были уже не редкостью возле копей и пристаней железные, а еще чаще деревянные рельсы, по которым возились неуклюжие вагоны при помощи лошадей и линии которых были крайне невелики. С другой, – делались многочисленные попытки создания паровых локомотивов, которые пускались по обычным дорогам. Нужно было соединить эти два явления вместе, а главное – усовершенствовать и рельсы, и локомотив так, чтобы локомотивы получили способность быстро перевозить значительные тяжести, и таким образом создать то, что именуется железной дорогой. Такова была задача, и она была решена Стефенсоном.
Мысль о применении пара к передвижению возникла еще в середине прошлого столетия. Так, еще в 1759 году Робинзон пытался применить пар к движению колес обыкновенной повозки, но результата не достиг. В 1763 году французский инженер Кюньо построил паровую повозку для передвижения артиллерийских снарядов. Машина эта работала однако всего 12–15 минут, после чего останавливалась на столько же времени. В 1770 году тот же Кюньо построил более совершенный аппарат, но когда его пустили по улицам Парижа, оказалось, что им не умели управлять: машина понеслась совсем не по тому направлению, по которому предполагалось, налетела на стену и разрушила ее. Это так напугало современников Кюньо, что машина была сдана в архив ремесел и искусств, где сохраняется и до сих пор, а дело было оставлено. Затем в 1787 году американец Эванс изобрел свой локомотив, в котором была впервые применена изобретенная тем же Эвансом паровая машина высокого давления, занимающая немного места и развивающая значительную силу. Вследствие разных причин и эта попытка была оставлена. Далее, уже в XIX веке, англичане Тревитенк и Вивиан построили паровую карету, которая была испытана на улицах Лондона. Однако трудность сдерживать и регулировать движение этой кареты, тряска вследствие неровности почвы, огромное трение на окружности колес – все это лишало всякого практического значения новый аппарат. Хотя затруднительность движения паровых повозок по обычным дорогам была слишком очевидна, попытки в этом направлении все продолжались. Две из таких попыток пришлось видеть и Стефенсону. Они любопытны также в том отношении, что рисуют отношение к этом вопросу тогдашнего английского общества, видевшего в локомотивах какую-то чертовщину. Некто Мердок построил небольшой паровозик на трех колесах и поздно ночью пустил его для испытания по одной из малопроезжих дорог. Когда вода в котле закипела, паровоз побежал так быстро, что хозяин никак не мог его догнать. Случайно по дороге проходил священник. Увидав несущийся ему навстречу светящийся и свистящий предмет, священник вообразил, что это сам дьявол, и поднял крик, на который сбежался народ. С тех пор за Мердоком установилась репутация человека, знающегося с нечистой силой. В другом случае некий Тревитенк построил паровоз, который, хотя и с трудом, тащил за собой несколько повозок. При испытании паровоз подъехал к одной из застав, которыми в то время пестрели английские дороги и на которых брали пошлину за проезд. Когда заставный сторож увидел подъехавшее чудовище, он до того перепугался, что отказался от пошлины и испуганно бормотал: “Ничего не нужно, господин дьявол! Ничего, – только проезжайте скорей…” Более практичные люди перешли к опытам движения локомотивов по рельсам. Те же вышеупомянутые Тревитенк и Вивиан построили паровоз, который мог тащить по рельсам несколько вагонов, нагруженных железными материалами, со скоростью 8 верст в час. Однако машина была до того тяжела, что под нею ломались рельсы; кроме того, они были так плохо уложены, а соотношение между рельсами и колесами локомотива было так неправильно, что локомотив постоянно сходил с рельсов, и ставить его снова на них приходилось с громадным трудом. К тому же изобретатели сами не придавали особого значения своему опыту, полагая, что между рельсами и колесами локомотива всегда будет слишком мало сцепления, вследствие чего локомотив никогда не будет в состоянии давать значительную скорость. Последняя мысль, при всей ее нелепости, овладела тогда всецело умами и тормозила дело. Предполагалось, что если обод колеса у паровоза и поверхность рельсов будут гладкие, то приведенные силою пара в движение колеса будут вертеться, но не подвинутся вперед вследствие недостаточности сцепления. Вследствие этого теоретического и совершенно неосновательного предположения поверхности обода колес и рельсов делались нарочно неровными, с шероховатостями и желобками, вследствие чего движение страшно затруднялось. В 1811 году Бленкинсон придумал новую систему локомотива, в котором четыре колеса служили только для поддержания движущегося аппарата; пятое же колесо, приводимое в движение поршнем паровой машины и двигавшее локомотив, было зубчатое и двигалось по зубчатому рельсу. Понятное дело, что при таком устройстве развивалось страшное трение. За этим изобретением последовало еще более оригинальное, принадлежавшее известному в то время инженеру Брентону: у него сила пара действовала на подвижные костыли, которые, поднимаясь поочередно наподобие лошадиных ног, толкали перед собой вагоны. При первом же опыте с этой удивительной машиной от сотрясения лопнул паровик, причем было убито и ранено множество народа. Все эти неудачи не остановили, однако, дальнейших попыток в том же направлении. Между прочими делом этим занялся и Блэкетт, владелец Вайламских копей, на которых прошло детство Стефенсона. Блэкетт построил локомотив на прежних основаниях, то есть с зубчатыми колесами, бегавшими по зубчатым рельсам. Машина работала плохо; толчки и трение постоянно вызывали в ней расстройство, и она чаще чинилась, чем работала. Рабочие проклинали беспокойную машину, а владельцы соседних копей смеялись над Блэкеттом, говоря, что он, очевидно, не знает, на что изводить свои деньги.
Первая модель паровой повозки Тревитенка. 1797 год
Паровая карета Тревитенка. 1802 год
Первый в истории паровоз Тревитенка. 1803 год
Паровоз Т. Хэкуорта “Августейший Георг”
Модель одной из трубчатых балок моста “Британия”
Слух об удивительной машине, действовавшей на Вайламских копях, дошел и до Стефенсона, и он отправился посмотреть ее. Стефенсон в это время уже усиленно работал в своем домике над разными локомотивами и рельсами игрушечных размеров. Эти работы объяснили Стефенсону непрактичность применявшихся приемов и дали ему возможность выработать собственный план дела. Особенно ясна была ему необходимость совершенно ровной поверхности как для рельса, так и для обода колеса. Поэтому, явившись на Вайламскую копь и видя, с каким трудом тамошний локомотив движется на своих зазубренных колесах по зубчатым рельсам, он посоветовал Блэкетту заменить рельсы и ободья колес совершенно ровными, объяснив, что достаточно одной тяжести локомотива и вагонов, чтобы между колесами и рельсами образовалось нужное сцепление. Известность Стефенсона как практика-механика в своем округе была в это время уже настолько значительна, что Блэкетт тотчас же последовал его совету и устроил гладкие рельсы и такие же ободья на колесах своего локомотива и вагонов. К общему удивлению, работа пошла несравненно лучше: локомотив быстрее двигался, возил большие тяжести и меньше портился. Этот новый успех Стефенсона обратил общее внимание на опыты, которые производил Стефенсон в своем домике над игрушечными локомотивами, и некто лорд Равеневорт предложил Стефенсону устроить локомотив по его собственной системе, предоставляя в его распоряжение все необходимые для того средства.
Стефенсон горячо принялся за работу – и скоро новый локомотив был готов, устройством своим он резко отличался от локомотивов нашего времени. Он был тяжел и неуклюж, двигался медленно и работал малопроизводительно. Однако он был во всех отношениях лучше всех предыдущих попыток этого рода, имел более легкий ход и работал совершенно непрерывно, тогда как в других паровозах происходили постоянные остановки. А главное – Стефенсон, соорудив первый локомотив, постоянно улучшал его устройство. Главное улучшение, имевшее весьма важные последствия, было сделано немедленно после первого опыта с локомотивом. Дело в том, что локомотив Стефенсона, как и все его предшественники, выпуская отработавший пар, производил страшный шум, приводивший в ужас лошадей и рогатый скот и пугавший даже людей. Чтобы избежать этого неудобства, Стефенсон отвел отработавший пар в топочную трубу, где быстрота движения пара усилила тягу, благодаря чему ускорилось горение, а отсюда и образование пара пошло быстрее; вместе с тем локомотив перестал производить шум. Но главное – это улучшение привело позднее к устройству трубчатых паровиков, благодаря которым сделалась возможной современная скорость движения по железным дорогам.
Первый паровоз Дж. Стефенсона “Блюхер”. 1814 год
Построив первый локомотив, Стефенсон обратил затем свое внимание на улучшение рельсов. Установив, что поверхность их должна быть возможно более гладкой, он убедился также, что рельсы должны лежать, насколько это возможно, в одной горизонтальной плоскости. Подъемы и опускания рельсового пути – обычное дотоле явление – Стефенсон признал крайне вредными, уменьшающими скорость и ослабляющими производительную силу локомотива. Таким образом, в то время, как до Стефенсона рельсовый путь вполне следовал топографии местности, по которой он прокладывался, Стефенсон ввел выемки и насыпи, при помощи которых достигалось приближение этого пути к идеальной горизонтальной линии. Затем употреблявшиеся ранее чугунные рельсы и грубые подушки, на которых они прокладывались, имели результатом постоянные сильные толчки, от которых локомотивы быстро портились. Стефенсон предложил употреблять железные рельсы, а подушки делать деревянными, превратившимися затем в наши шпалы.
Колея из чугунных “рыбобрюхих” грибовидных рельсов в подушках на каменных опорах. На рисунке балласт удален
Паровоз “Самсон”. Внешний вид
Третий паровоз Дж. Стефенсона “Киллингуорт”. 1816 год
Первый локомотив был построен Стефенсоном в 1815 году. В следующем, 1816, году он уже получил привилегию на паровоз, значительно улучшенный против первого. Друзья Стефенсона побуждали его работать в направлении, занимавшем многих тогдашних исследователей, а именно: стремиться к устройству локомотива, который ходил бы по обыкновенным дорогам. Стефенсон, однако, слишком хорошо понимал всю невозможность движения локомотивов иначе, как по рельсовому пути, и потому воздержался от исследований в направлении, которое не могло привести к положительным результатам.
Локомотивы, изобретенные Стефенсоном, были применены к перевозке угля и других тяжестей на Киллингвортских копях, где жил Стефенсон, и успешно работали, давая значительную экономию владельцам копей. Несмотря на то, что польза нового способа перевозки была очевидна всем, в течение целых семи лет не нашлось охотников воспользоваться изобретением Стефенсона. Так велика была в то время в Англии сила рутины. Только в 1822 году компания Гетонских шахт пригласила Стефенсона построить железнодорожную линию от своих копей до морского берега. Длина этой новой линии равнялась 12 верстам: это была небывалая дотоле длина для рельсового пути, который раньше прокладывался обыкновенно на полверсты, одну, две, много три версты. Таким образом, новый путь, который пришлось прокладывать Стефенсону, явился первой настоящей железной дорогой. Прокладка пути вследствие отсутствия опытных в такого рода деле рабочих и надсмотрщиков, а также недостаток опыта в проложении рельсового пути и у самого Стефенсона, представляла немалые трудности. К тому же конечные пункты дороги разделялись довольно высокой горой. Многие из лиц, посещавших место работ, прямо говорили, что рельсы нельзя будет проложить в желаемом направлении, а если они и будут проложены, то по ним нельзя будет ездить даже на лошадях, не то что на локомотивах. Тем полнее было торжество Стефенсона, когда работы были окончены и по новому пути двинулся первый поезд. На открытие дороги отовсюду собрался народ, и при криках этой огромной толпы, стоявшей по обе стороны пути во всю его длину, Стефенсон проехал на своем локомотиве, тащившем 17 нагруженных вагонов и делавшем 6 верст в час.