Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Учитывая успехи паровозостроения, многие изобретатели в течение следующих двадцати лет пытались создать паровые транспортные средства для дорог. Особенно актуальной была эта проблема в Англии, где Телфорд, Макадам и другие инженеры прокладывали хорошие дороги с твердым покрытием через густонаселенную сельскую местность. Среди инженеров, испытывавших самодвижущиеся машины на дорогах Британии, можно отметить Голдсуорси Герни (изображение машины дано на рис. 9.13), Тимоти Берстолла, Джона Скотта Рассела и Уолтера Хэнкока. Рассел впоследствии стал строителем парохода Great Eastern. Берстолл конкурировал со Стефенсоном в испытаниях двигателей для рельсовых локомотивов. Герни прославился успехами в химии, и его лекции по этому предмету оказали влияние на Майкла Фарадея.

Рис. 9.13. Паровая повозка Герни, 1812 г.

Еще ребенком Герни (1793–1875) был глубоко впечатлен демонстрацией двигателя Тревитика на колесах. В публичной лекции в 1822 году он заявил, что «элементарная сила» может использоваться для движения экипажей по дорогам. Десятью годами позже он вспоминал, что его взгляды не были приняты ни инженерами-практиками, ни учеными, которые отнеслись к ним с очевидным скепсисом. Правда, их именитый коллега Гемпфри Дэви активно экспериментировал с механическим использованием сжатого диоксида углерода вместо пара. Герни решил доказать, что все они ошибаются, и ему это удалось. К 1832 году его паровая повозка ходила по расписанию четыре раза в день между Глостером и Челтенхемом. Двигатель Герни весил 2 тонны. Он состоял из водотрубного котла, который разогревался коксом, чтобы предотвратить дым. Он работал под давлением до 70 фунтов и обеспечивал скорость 24 мили в час. Колеса имели диаметр 4 фута и железные «шины» шириной почти 4 дюйма. За 396 поездок было перевезено 3000 пассажиров без серьезных аварий, за меньшее время, чем конные экипажи, и половинную плату.

Аналогичные экипажи имели скорость от 12 до 20 миль в час. Натаниэль Огл засвидетельствовал перед комиссией парламента, что смог добиться скорости 30–35 миль в час при относительно нормальной погоде и состоянии дороги. Другой оператор утверждал, что его дорожный локомотив проходит милю за 70 секунд. Правда, при внимательном прочтении отчета о его рейсе становится ясно, что дорога шла вниз по склону, а тормоза отказали. Едва ли все это можно считать доказательством силы пара. Новые способы передвижения утверждались в борьбе со старыми. Владельцы почтовых лошадей были крайне недовольны – впрочем, этого и следовало ожидать. Ведь, как утверждал один оператор, дорожный локомотив может пройти за день сто миль и заменить пятьдесят лошадей. Фермеры, выращивавшие овес, тоже были против новшества. Да и среди путешественников консерваторов было немало. Там, где имеется паровой котел, всегда присутствует вероятность катастрофы. А значит, новомодное средство передвижения не только неудобно, но и опасно. В случае взрыва все пассажиры отправятся сразу и все вместе из этого мира в иной.

По факту котлы действительно часто выходили из строя и теряли мощность. Ущерб от этого был совсем невелик, потому что в котле было мало воды. Временами пассажиры даже не знали о выходе из строя котла, пока экипаж не останавливался. Взрывов с самого начала было мало, а жертв еще меньше. Парламент тем не менее прислушался к жалобам, были устроены слушания об опасности миру и спокойствию, правам собственности и возможном ущербе общественным дорогам. Было принято решение о введении различных ограничений. Дорожные локомотивы были обложены большими пошлинами. Даже было решено, что перед каждым дорожным локомотивом должен идти человек, держа в руках красный флаг. Ограничения существовали в Британии до 1896 года.

Но вовсе не зависть владельцев лошадей и фермеров в 1840-х годах не пускала паровые локомотивы на дороги Британии и Америки. Существовала разница между пошлинами для паровых локомотивов и пошлинами для конных экипажей. Впрочем, этой пошлины было, вероятнее всего, недостаточно, чтобы вытеснить с дорог локомотивы. Самые главные неприятности обрушились на головы операторов предшественников автомобилей с появлением железных дорог. Комментируя движение паровых локомотивов по дорогам Британии, нью-йоркский журнал American Road Journal от 30 июня 1832 года писал: «Было бы весьма своеобразно, если бы компании-операторы дорожных локомотивов вели себя по отношению к железным дорогам с той же бесцеремонностью, с которой железнодорожные компании относятся к операторам канального транспорта». Но все получилось не так. Железнодорожные компании, как и фермеры, владельцы лошадей и дорожные компании, обратились в парламент и стали осуществлять давление на творцов законов. Еще более значимым, чем запретительное законодательство, стал тот факт, что железные дороги предоставляли услуги по высокоскоростной перевозке грузов и пассажиров так хорошо, что самодвижущиеся дорожные локомотивы не могли с ними конкурировать. Триумф железных дорог продолжался до появления бензина, продукции, собираемой на конвейерных линиях, железобетона и резины.

Как уже говорилось, успех локомотивов зависел главным образом от создания компактных двигателей высокого давления и котлов, а также использования железнодорожных рельсов на земляных полотнах с небольшим градиентом. Первый прорыв в решении этих проблем был сделан в Англии, где паровые двигатели были изобретены и совершенствовались и где выплавлялось много железа. Инженеры модернизировали котлы высокого давления и двигатели для дорожных локомотивов, описанных выше, но решение некоторых железнодорожных проблем не было достигнуто до тех пор, пока первый пароход не пересек Атлантику, двигаясь на всем пути только под паром. Лишь в конце первой четверти XIX века металлурги сумели поставить адекватные железные рельсы. К этому времени инженеры осознали, что только почти ровное железнодорожное полотно позволит локомотиву буксировать достаточно много груженых вагонов, чтобы это приносило доход. Прошло сравнительно немного лет после строительства первых железных дорог, и паровые железнодорожные локомотивы стали вытеснять пароходы во внутренних перевозках. Хотя на реках и каналах еще оставалось немало пароходов, на их долю остался лишь небольшой процент тонно-миль, в сравнении с железной дорогой.

Ричард Тревитик испытал паровой локомотив в феврале 1804 года в Уэльсе. Вероятно, это был самый первый паровоз, прошедший по рельсам. Он вез 10 тонн железа, 70 человек, 5 прицепных вагонов 9½ мили со скоростью 5 миль в час, исключая время остановок для ликвидации препятствия на рельсах. В марте Тревитик писал, что испытал паровой локомотив с 25 тоннами железа. Когда он повредил рельсы, Тревитик определил его на стационарную работу, как сделал это с двигателем от своего дорожного локомотива. Тревитик отправил 8-тонный двигатель морем в Лондон и продемонстрировал его на кольцевой рельсовой дороге, установив на первый в мире пассажирский паровоз. На нем за 5 шиллингов мог прокатиться любой желающий. Свое детище изобретатель назвал «Поймай меня, кто сможет». Паровоз развивал скорость 12 миль в час, хотя Тревитик утверждал, что на прямой дороге он сможет разогнаться до 20 миль в час. Диаметр его цилиндров – 14½ дюйма, ход поршня – 4 фута. В конце концов агрегат сошел с рельсов и перевернулся. Из-за отсутствия средств его даже не стали восстанавливать.