Паровоз: история, устройство и классификация¶

Паровоз — это автономный локомотив с паровой силовой установкой, предназначенный для тяги поездов по рельсовым путям. В качестве двигателя в паровозе используется паровая машина, работающая на угле, дровах, мазуте или торфе. Паровозы стали первыми локомотивами в истории железных дорог и на протяжении более чем ста лет являлись основным средством тяги, пока в середине XX века не были вытеснены тепловозами и электровозами.

¶История

¶Предшественники и первые паровозы

Идея использования пара для движения механизмов возникла ещё в античности, однако практическая реализация стала возможной лишь в XVIII веке после создания Джеймсом Уаттом эффективной паровой машины. В 1769 году французский инженер Николя-Жозеф Кюньо построил паровой трёхколёсный экипаж, который считается первым самоходным паровым транспортным средством.

Первые паровозы появились в Великобритании в начале XIX века. В 1804 году Ричард Тревитик продемонстрировал паровоз, работавший на рельсах в Уэльсе. В 1812 году Мэттью Мюррей и Джон Бленкинсоп создали паровоз для угольной шахты, а в 1814 году Джордж Стефенсон построил свой первый паровоз «Блюхер». В 1825 году открылась первая в мире общественная железная дорога Стоктон — Дарлингтон, где использовались паровозы Стефенсона. В 1829 году паровоз Стефенсона «Ракета» выиграл знаменитые Рейнхиллские состязания, продемонстрировав скорость до 47 км/ч и закрепив превосходство паровой тяги над конной.

¶Паровозы в России

В России первый паровоз был построен отцом и сыном Ефимом и Мироном Черепановыми в 1833–1834 годах на Выйском заводе в Нижнем Тагиле. Он использовался для перевозки руды на заводской ветке. Для Царскосельской железной дороги, открытой в 1837 году, паровозы закупались в Англии и Бельгии. Собственное серийное производство паровозов в России началось в 1845 году на Александровском заводе в Петербурге.

К концу XIX века в России сложилась собственная школа паровозостроения. Выдающимися инженерами были А. П. Бородин, В. И. Лопушинский, Н. Л. Щукин. В 1912 году была введена единая система обозначения серий паровозов, действовавшая до 1950-х годов. В советский период паровозостроение достигло пика: в 1930–1950-е годы выпускались мощные грузовые паровозы серий ФД (Феликс Дзержинский), ИС (Иосиф Сталин), Л (Л — в честь Л. С. Лебедянского), а также маневровые и пассажирские машины. Последний советский паровоз серии ЛВ был построен в 1956 году на Ворошиловградском заводе.

¶Закат эпохи паровозов

С 1950-х годов в СССР и других странах начался массовый переход на тепловозы и электровозы, которые были экономичнее, мощнее и не требовали длительной подготовки к рейсу. В США паровозы практически полностью исчезли к концу 1950-х, в Европе — к 1970-м. В России паровозы использовались на магистралях до конца 1970-х, а на некоторых промышленных и узкоколейных линиях — до 1990-х. Сегодня паровозы сохраняются в качестве музейных экспонатов, туристических аттракционов и на ретро-поездах.

¶Устройство паровоза

Основными элементами паровоза являются:

• Котёл — стальной цилиндрический резервуар, в котором сжигается топливо и образуется пар высокого давления (обычно 12–16 атмосфер). Котёл включает топку, жаровые трубы и дымогарную коробку.
• Паровая машина — два или четыре цилиндра, в которых пар, расширяясь, приводит в движение поршни. Поршни через шатуны вращают ведущие колёса.
• Экипажная часть — рама, колёсные пары, рессоры и буксы. Колёса делятся на бегунковые (поддерживающие), ведущие (связанные с машиной) и поддерживающие.
• Тендер — прицепная тележка с запасом топлива и воды (у танк-паровозов запасы размещаются на самом локомотиве).
• Тормозная система — первоначально ручная, затем автоматическая воздушная (система Вестингауза) и паровоздушная.
• Пароперегреватель — устройство для повышения температуры пара, увеличивающее КПД машины; появился в конце XIX века.
• Песочница — устройство для подачи песка на рельсы для увеличения сцепления колёс с путём.

КПД паровоза обычно составлял 5–8%, что значительно ниже, чем у тепловозов (25–30%) и электровозов (до 90%). Основные потери тепла происходили в котле и при выхлопе пара в атмосферу.

¶Классификация паровозов

Паровозы классифицируются по нескольким признакам:

¶По роду службы

• Грузовые — с большим сцепным весом и силой тяги, например серии ФД, Е, Л.
• Пассажирские — рассчитаны на высокие скорости, с колёсами большого диаметра, например серии С, ИС, П36.
• Маневровые — небольшие локомотивы для работы на станциях, например серии Щ, 9П.
• Универсальные — пригодные для обоих видов движения.

¶По типу колёсной формулы

Используется система обозначений, где первая цифра — число бегунковых осей, вторая — ведущих, третья — поддерживающих. Например, 1-3-1 означает одну бегунковую, три ведущих и одну поддерживающую ось. В американской нотации применяется названия типа «Консолидейшн» (2-8-0), «Микадо» (2-8-2), «Пасифик» (4-6-2).

¶По типу пара

• Насыщенного пара — старые конструкции с влажным паром.
• Перегретого пара — более поздние и экономичные машины.

¶По ширине колеи

• Магистральные (1520 мм в России, 1435 мм в Европе и США).
• Узкоколейные (750 мм, 1000 мм и др.).
• Ширококолейные (например, 1524 мм в Финляндии).

¶Применение и значение

Паровозы сыграли ключевую роль в промышленной революции и освоении континентов. Они обеспечили массовую перевозку угля, руды, зерна, пассажиров и почты. В России паровозы позволили соединить огромные территории: строительство Транссибирской магистрали (1891–1916) было бы невозможно без паровой тяги. Паровозы использовались в военных целях — бронепоезда, санитарные и штабные составы.

В музейном деле паровозы сохраняют высокую ценность. В России действуют ретро-поезда с паровозами, например, на Октябрьской железной дороге и на Байкало-Амурской магистрали. В Великобритании, Германии, США и других странах работают туристические паровозные маршруты.

¶Интересные факты

• Самый мощный паровоз в мире — американский «Биг Бой» (серия 4000, тип 4-8-8-4), построенный в 1941–1944 годах, развивал мощность около 6000 л.с.
• Самый быстрый паровоз — британский Mallard (класс A4), установивший в 1938 году мировой рекорд скорости для паровозов — 202,7 км/ч, который не побит до сих пор.
• В СССР паровоз серии ФД (Феликс Дзержинский) был одним из самых мощных грузовых паровозов в Европе.
• Паровозы требовали огромного расхода воды: на 100 км пути пассажирский поезд мог израсходовать до 30–40 тонн воды.

¶Источники

• Раков В. А. «Локомотивы отечественных железных дорог (1845–1955)».
• Хмелевский А. В., Смыков Ю. П. «Паровозы. История, устройство, работа».
• Конарев Н. С. (ред.) «Железнодорожный транспорт: Энциклопедия».
• Дэвид Росс. «Паровозы: иллюстрированная энциклопедия».