Ю.О. Беличенко. Первый паровоз и начало строительства железных дорог

Обзорная лекция для учеников 7-11 классов.
Учитель физики Классической Гимназии Юлия Олеговна Беличенко 
14 марта 2017 года.

Паровоз перевозит грузы 90 тонн со скоростью 38 км/час. Это начало выгодного коммерческого использования железных дорог на транспорте. С этого момента строительство железных дорог в Европе и в США начинается по возрастающей в геометрической прогрессии.

1840 год – 8 тысяч км железных дорог.

1870 год – 210 тысяч км железных дорог построено.

Первый паровоз был построен в 1804 году Ричардом Тревитиком, в молодости знакомым с Джеймсом Уаттом, изобретателем паровой машины. Однако железо в те годы было слишком дорого, а чугунные рельсы не могли выдерживать тяжёлую машину.

В 1802 г. английский английский кустарь-самоучка Ричард Тревитик (1771-1833)  сделал паровую повозку. Экипаж двигался с грохотом и чадом, пугая пешеходов. Его скорость достигла 10 км/ч. Чтобы получить такую скорость движения, Тревитик сделал огромные ведущие колёса, которые были хорошим подспорьем на плохих дорогах. О рельсах поначалу речь не шла. Но сила трения была высокой, а мощность котла мала. Пришлось ставить агрегат на рельсы. И в 1802 году пыхтящий бочонок на четырёх колёсах с трубой медленно, но покатился. Первый паровоз возил только себя, и то с большим трудом.

Тревитик всё равно оформил патент и приступил к усовершенствованию. только через три года упорного труда 1808-м он создал модель полегче, разгонявшуюся до 30 километров в час и построил в Лондоне первую в мире кольцевую дорогу. Любопытно отметить, что современники сравнивали первый паровоз с лошадью. В газетах того времени писали о паровозе Тревитика: «Наиболее удивительная машина, которая ... свободно и без всякой посторонней помощи будет мчаться галопом по кругу со скоростью 15-20 миль в час. Она весит 8 т и на ближайших скачках в Нью-Маркете будет состязаться с тремя лошадьми в беге в течение 24 ч, дав старт одновременно с ними...».  Но спрос равнялся нулю — конная тяга была куда выгоднее. Тревитик уехал искать счаться в Латинскую Америку. Не нашёл: вернулся в Англию и умер в нищете.

В последующие годы многие инженеры пытались создавать паровозы, но самым удачливым из них оказался Джордж Стефенсон, который в 1812-1829 годах не только предложил несколько удачных конструкций паровозов, но и сумел убедить шахтовладельцев построить первую железную дорогу  Дарлингтон—Стоктон, способную выдержать паровоз. 1825 — открылась первая в мире общественная железная дорога Стоктон-Дарлингтон.

Революция на транспорте, создание железных дорог, современных паровозов — это Джордж Стефенсон и его паровоз «Ракета» в 1829 году.  «Ракета» выиграл специально устроенное соревнование и стал основным локомотивом первой общественной дороги Манчестер—Ливерпуль.

Первые короткие железные дороги на паровой тяге для промышленных нужд появились в США в конце 1820-х годов. Построить железнодорожные пути не составляло особого труда. Первая дорога для общественного пользования с пассажирским движением открылась в 1830 году в штате Мэриленд.  Паровоз зарекомендовал себя как надежный вид транспорта. Поэтому железные дороги стали напрямую конкурировать с судоходством.

Однако общественность считала паровые машины «Сынами дьявола» и что путешествие на них, кроме «сотрясения мозга», ни к чему не приводит. Однако преимущество их над пароходами было бесспорным: где пароход по воде шёл 3 дня, там паровоз тратил всего 16 часов, да и расстояние по рельсам было гораздо короче. Развитие сельского хозяйства привело к бурному росту строительства железных дорог. Поскольку фермы с самого начала работали на рынок, для вывоза их продукции необходимы были современные пути сообщения.

С 1865 года начинается «Золотой век» железных дорог в США. За 50 лет с (1865-1916) развитие железных дорог приняло грандиозный масштаб:

практически 100 % внутригосударственных перевозок (пассажирских и грузовых) осуществлялись по железной дороге.

1834 — первый паровоз,  появившийся в России-черепановский. Первый паровоз (или, как его тогда называли, сухопутный пароход, что можно слышать при исполнении известного произведения Глинки «Попутная песня» (1840) в Российской империи появился в 1834 году. 

Этот паровоз был построен на Выйском заводе (Нижнетагильские заводы) Ефимом и Мироном (отец и сын) Черепановыми, при его создании учитывался опыт англичан. В августе того же года паровоз совершил первые поездки, со скоростью до 16 км/ч. В следующем году Черепановыми был создан второй, более мощный паровоз. В 1836 годау поезд с паровозной тягой прошёл по первой российской общественной железной дороге — Царскосельской. Царь-инженер великолепно понимал слабость развития транспортной инфраструктуры страны. При Николае строится первая железная дорога и активно развивается строительство шоссейных дорог.

Вначале не было единого стандарта колеи. Так Царскосельская дорога, была шириной 6 футов, Николаевская 5 футов. Дорога до Варшавы и того меньше. Император Николай I, инженер по образованию, повелел утвердить ширину колеи 5 футов: шире, чем в Германии, Австрии, Франции, но уже, чем, в Испании. Это он сделал в том числе и из стратегических соображений, стремясь затруднить неприятелю въезд в Россию на своих паровозах из соседних стран.

1845 — Александровский завод в Санкт-Петербурге выпустил первые отечественные паровозы.

Рекорды скорости в XIX веке

38,6 км/ч — 1829 год, паровоз Стефенсона «Ракета»  — это был первый в мире паровоз с трубчатым паровым котлом. В дальнейшем такая конструкция котла стала применяться на всех выпускавшихся паровозах. 

161 км/ч — 1839 год, английский паровоз «Ураган» 

181 км/ч — 1893 год, поезд «Empire State Express» (США). Эмпайр-Стейт-Экспресс  — был первый пассажирский поезд со расписанием между Нью-Йорком и Буффало и скоростью более 52 км/ч.