Стефенсон

При постройке паровоза было решено внести в его конструкцию некоторые особенности. Еще при испытании паровозов Тревитика наблюдалось так называемое буксование: ведущие колеса вращались, а паровоз не трогался с места. Причина этого часто наблюдающегося явления заключается в том, что сопротивление, которое паровозу нужно преодолеть, превосходит силу сцепления между рельсами и ободами колес. Однако правильное объяснение было найдено не сразу. Тревитик, с успехом применяя гладкие колеса на обыкновенных рельсах, рекомендовал для усиления сцепления ввести дополнительное колесо, снабженное шипами, которые цеплялись бы за проложенную вдоль рельсов деревянную планку.

Ричард Тревитик (1771–1833).

Муррей пошел гораздо дальше Тревитика. Построенный им паровоз имел четыре колеса с гладкими ободами; они служили лишь для поддержания веса котла и машины. Ведущее колесо было расположено сбоку паровоза. На окружности его имелись большие зубцы. При вращении колеса они захватывали за зубчатую металлическую рейку, проложенную рядом с рельсами.

Машина имела не один, как у Тревитика, а два цилиндра. Это было большим шагом вперед. Можно было отказаться от применения неудобного и тяжелого махового колеса: для преодоления мертвых точек достаточно было рассчитать положения поршней так, чтобы, когда один из них находился в конце своего хода, другой развивал бы наибольшую работу. Это было достигнуто простым смещением обоих кривошипов на угол, равный 90°. Для уменьшения тепловых потерь оба цилиндра были введены внутрь котла, имевшего форму короткого цилиндра, в середине которого проходила жаровая труба. На одном конце ее помещалась топка, на другом — дымовая труба.

Паровоз, построенный Мурреем, был назван именем заказчика — «Бленкинсоп» (Blenkinsop). В августе 1812 года он совершил свою первую поездку. При весе в пять тонн паровоз мог развивать скорость около шести километров в час, везя при этом поезд весом в сто тонн. При уменьшении веса до двадцати тонн он мог развить невиданную для того времени скорость — шестнадцать километров в час.

Паровоз «Blenkinsop», 1812 г.

«Бленкинсоп» честно нес свою службу в продолжение более двадцати лет, перевозя уголь от Видльтона на один из железоделательных заводов в Лидсе, на расстояние около шести километров. Это был первый паровоз, регулярно обслуживавший железнодорожную линию. Благодаря зубчатому сцеплению происходили сильные толчки и оглушительный металлический грохот. Тем не менее, этой железной дорогой пользовались не только для доставки угля, но и для перевозки пассажиров. В 1816 году ее осматривал путешествовавший за границей будущий русский император Николай I. Возможно, что именно это любопытное зрелище побудило его впоследствии отнестись положительно к проекту введения железных дорог в России.

Более печальной оказалась участь второго паровоза, построенного по тому же типу. Из-за неправильного устройства передаточного механизма, паровоз при испытании не смог тронуться с места. «Либо он пойдет, либо я лягу костьми», — воскликнул машинист. Закрепив неподвижно предохранительный клапан, он стал поднимать давление пара. В результате котел лопнул. К счастью, машинисту не пришлось «лечь костьми» — он отделался лишь ушибами и испугом.

Неясность вопроса о возможности применять гладкие колеса на гладких же рельсах привела другого изобретателя — Брунтона к еще более оригинальному проекту. В 1813 году на одном из железнодорожных заводов в Дербишире им был построен «Механический путешественник» — один из наиболее странных, предков современного паровоза. Паровоз имел четыре колеса. Они поддерживали цилиндрический котел, напоминавший котел Тревитика. Две «ноги»-толкачи были укреплены на отдельных кронштейнах на заднем обрезе котла. Они состояли из двух штанг и могли сгибаться в точке их сочленения. Шток горизонтально расположенного парового цилиндра был прикреплен к одному из рычагов. При работе машины шток выдвигался и, выпрямляя рычаг, заставлял паровоз двигаться вперед. При обратном движении штока он как бы огибал «ногу» и волочил ее за паровозом. Наверху котла было расположено горизонтальное зубчатое колесо, сцепляющееся с двумя зубчатыми планками; из них одна была прикреплена к тому же толкачу, что и поршневой шток, а вторая — к другому толкачу. При работе поршня первая планка следовала в своем движении за движением поршня, а вторая перемещалась сама и увлекала второй толкач в противоположном направлении. Таким образом, пока один толкач, упираясь в землю, двигал паровоз, другой подтягивался к машине и затем повторял движение первого. «Механический путешественник» Брунтона при испытании «ходил» со скоростью около четырех километров в час.

«Механический пешеход» Брунтона.

В письме на имя редактора одного английского журнала изобретатель сообщил об успешных опытах со своим локомотивом и выразил надежду, что ему удалось достичь скоростей гораздо больших, чем у применявшихся до тех пор паровозов. Дальнейшие опыты окончились катастрофой — взрывом котла паровоз был совершенно разрушен, несколько человек оказались убитыми. Это были первые жертвы первой железнодорожной катастрофы.

Так, тернистым путем разочарований, в упоении самых смелых надежд, шли настойчивые поиски решения задачи, грандиозность которой еще никем не предугадывалась.

Изобретение Брунтона часто рассматривается как смешное заблуждение, как проявление совершенно нелепой идеи. Это не совсем верно. В своем проекте неудачливый изобретатель исходил из определенных теоретических соображений и по-своему пытался разрешить вопросы, которыми до него занимались другие.

Изобретение локомотива было не только чисто конструктивной задачей надлежащего приспособления и усовершенствования самого двигателя; для инженерной мысли того времени это составляло также значительную теоретическую проблему. Действительно, до изобретения паровоза и парохода техника транспорта знала лишь такие источники движения, как тяга человека или упряжного животного, давление ветра на парус, отталкивающее усилие весел о воду и т. д. Вопрос о точке опоры самого двигателя и о точке приложения действующей силы не представлял здесь теоретических затруднений. Иначе обстояло дело, когда попытались поставить паровую машину на колеса с тем, чтобы она приводила в движение самое себя.

Основы теоретической механики были в то время уже достаточно разработаны. В частности, было общеизвестно, что всякая изолированная система физических тел, находящаяся под действием лишь внутренних сил, не может перемещаться в пространстве, для этого необходимо приложить силу извне [14] . Между тем давление пара в котле паровой машины, утвержденной на самом экипаже, можно рассматривать, как силу внутреннюю по отношению к данной системе. Естественно возникал теоретически вполне законный вопрос — возможно ли вообще при помощи этого давления добиться перемещения экипажа в пространстве, даже в том случае, если давление будет направлено на вращение колес. Этот вопрос оказался проблемой отнюдь не только теоретической. Он был тесно связан с практическими затруднениями, которые сразу же встали перед первыми изобретателями паровоза.

14

Каждый, живший в большом городе и пользовавшийся услугами трамвая, мог проверить этот физический закон; с каким бы ожесточением ни толкалась публика внутри вагона, последний не сдвинется с места, пока, при включении мотора, не начнут вращаться ведущие колеса.

Еще Тревитик наблюдал буксование первых своих паровозов, а Бленкинсоп для устранения этого явления предложил свою зубчатую железную дорогу. Только дальнейшее изучение условий работы паровоза указало путь для правильного решения. Оригинальную попытку Брунтона подражать лошади Маркс рассматривает именно, как результат недостаточности теоретических и практических знаний.

«До какой степени старая форма средства производства господствует вначале над его новой формой, показывает, между прочим, даже самое поверхностное сравнение современного парового ткацкого станка — со старым, современных раздувальных приспособлений на чугуноплавильных заводах — с первоначальным беспомощным механическим воспроизведением обыкновенного кузнечного меха, и, быть может, убедительнее, чем все остальное, — первая попытка построить локомотив, сделанная до изобретения теперешних локомотивов; у него было в сущности две ноги, которые он попеременно поднимал, как лошадь. Только с дальнейшим развитием механики и с накоплением практического опыта форма машины начинает всецело определяться принципами механики и потому совершенно эмансипируется от старинной формы того орудия, которое теперь развивается в машину» [15] .

15

К. Маркс. Капитал, т. I, стр. 311, прим. 103, Партиздат, 1936.

Идея «ногастого» локомотива была оставлена не сразу. В 20-х годах, уже после того как гладкоколесные «Пыхтящий Билли» и стефенсоновский «Блюхер» перевозили на английских копях значительные грузы, французский инженер Форсен-Герман снова выдвинул проект паровоза, снабженного толкающими рычагами. Эта попытка лишь обогатила хранилища парижского Музея искусств и ремесел двумя моделями шагающих локомотивов. Непригодность и нецелесообразность этого принципа для рельсового пути была уже достаточно доказана.

С интересом присматривается к этим попыткам, тщательно собирает сведения о новых изобретениях Блакетт — владелец Вайламских копей, на которых Стефенсон начал свою трудовую жизнь. Талантливый организатор, ловкий общественный деятель, издатель небольшой газеты «Глобус», он принадлежал к тому новому типу капиталистов-предпринимателей, которых выдвинула эпоха промышленного переворота. Вербовавшиеся из самых различных слоев населения, они явились первыми организаторами только что народившейся машинной индустрии. Утонченные эксплоататоры, талантливые организаторы, стремившиеся прежде всего к победе над конкурентами и приумножению своих богатств, многие из них, подобно Веджвуду, Болтону, Аркрайту, Вилькинсоиу, явились смелыми новаторами в области технического прогресса.

Блакетт видит, как выгодна фабриканту замена рабочего машиной. Он на опыте мог убедиться в преимуществах парового двигателя перед конными воротами, вододействующими колесами, ветряными мельницами, которые еще применяются для обслуживания разных механизмов на более отсталых предприятиях.

В настоящее время, — рассуждает Блакетт, — когда все сельскохозяйственные продукты ежедневно повышаются в цене, применение лошадей для перевозки угля ложится тяжелым накладным расходом. Пусть даже, как говорят многие, поставленная на колеса паровая машина не сможет двигаться быстрее лошади, но ведь прокормить-то этого огневого коня, здесь, на копях, где уголь очень дешев, ничего не стоит. А машина всегда сможет перевезти груз больший, чем самая сильная лошадь, не говоря уже о заморенных клячах, работающих в копях.