Паровоз

Материал из ОАО "РЖД"
Перейти к: навигация, поиск

Парово́з — автономный локомотив с паросиловой установкой, использующий в качестве двигателя паровые машины. Паровозы были первыми передвигающимися по рельсам транспортными средствами, само понятие локомотив появилось гораздо позже и именно благодаря паровозам. Паровоз является одним из уникальных технических средств, созданных человеком, и роль паровоза в истории трудно переоценить. Так, благодаря ему появился железнодорожный транспорт, и именно паровозы выполняли основной объём перевозок в XIX и первой половине XX века, сыграв колоссальную роль в подъёме экономики целого ряда стран. Паровозы постоянно улучшались и развивались, что привело к большому разнообразию их конструкций, в том числе и отличных от классической. Так, существуют паровозы без тендера, без котла и топки, с турбиной в качестве двигателя, с зубчатой трансмиссией. Однако с середины XX века паровоз был вынужден уступить более совершенным локомотивам — тепловозам и электровозам, которые существенно превосходят паровоз по экономичности. Тем не менее, паровозы ещё продолжают работать, водя поезда, а в ряде стран они и поныне продолжают работать на магистралях.

800px-First locomotive Russia.jpg

История

Прототип паровоза был построен во Франции в 1769 военным инженером Николя-Жозе Кюньо. (Первый прошедший испытания образец выставлен в Musée des arts et métiers.) Второй вариант был построен и испытан в конце 1770 года, но в декабре того же года изобретатель и заказчик были отправлены в ссылку как сторонники оппозиции. Эти разработки предназначались для транспортировки тяжёлых военных грузов (пушек) и представляли собой скорее паровой автомобиль.

Первый рельсовый паровой локомотив был построен в 1804 году Ричардом Тревитиком. Однако железо в те года было слишком дорогое, а чугунные рельсы не могли выдерживать тяжелую машину.

В последующие годы многие инженеры пытались создавать паровозы, но самым удачливым из них оказался Джордж Стефенсон, который в 1812—1829 гг. не только предложил несколько удачных конструкций паровозов, но и сумел убедить шахтовладельцев построить первую железную дорогу из Дарлингтона к Стоктону, способную выдержать паровоз. Позднее, паровоз Стефенсона «Ракета» выиграл специально устроенное соревнование и стал основным локомотивом одной из первых общественных дорог Манчестер—Ливерпуль.

Создание железнодорожной сети привело к взрывному росту промышленности с середины XIX века, особенно металлургической. Во многом, именно изобретение паровоза дало толчок к созданию того мира, в котором мы сейчас живем.

Одним из ярких примеров паровозной техники явилась «Кукушка», узкоколейный паровоз, заступивший на службу ещё до революции и трудившийся на узкоколейных магистралях до 70-х годов прошлого века. Особенное развитие узкоколейные паровозы получили на Белорецкой узкоколейной железной дороге. Именно здесь впервые была применена автосцепка и другие новшества.

В основном, конструкция паровоза сформировалась к 1901 г. и сохранилась до последних лет его постройки.

Рост грузооборота железных дорог, прокладка трасс в горных условиях потребовали создания паровозов со все большим количеством тяговых осей, число которых доходило до 7. Опасаясь сильного бокового разрушения пути многоосным жёстким экипажем, паровозная техника пошла по пути создания мощных паровозов с сочленённым экипажем. Наибольшее распространение получил паровоз типа «Маллет», впервые построенный в 1894 г. Известны также другие типы сочленённых паровозов, не получившие, однако, широкого распространения из-за своей сложности и дороговизны: паровозы Ферли, Гарратта, Гольве, Дю-Буске и др. Паровоз типа «Маллет» имел, как правило, две рамы: заднюю, жёстко прикрепленную к котлу, и подвижную переднюю, соединенную с задней при помощи шарнира. Каждая рама располагалась на отдельной группе движущих осей (от двух до пяти), имевших свою паровую машину. Наиболее широко эти паровозы использовались на железных дорогах США и Канады.

В 1915—1916 гг. в Соединенных Штатах Америки был создан тройной сочлененный грузовой паровоз (триплекс) «Маллет» с 12 сцепными осями типа 1-4-0+0-4-0+0-4-1. Третья группа ведущих осей этого паровоза с машиной располагалась под тендером. Для увеличения мощности американских грузовых паровозов применяли вспомогательный паровой двигатель — «бустер» (паровозы Лайма), который располагался на задней (поддерживающей) тележке паровоза и включался в действие при трогании и разгоне.

В России первая железная дорога протяжённостью 27 километров была открыта 12 ноября 1837 года между Петербургом и Царским Селом. Паровоз, который вёл поезд, был куплен у Джорджа Стефенсона в Англии.

В конце XIX века Россия по густоте железных дорог резко отставала от Европы. А потребность в интенсивных пассажирских перевозках, усугубляемая огромными расстояниями, была очень высокой и все увеличивалась. Наблюдался устойчивый рост пассажирского движения, которое только с 1893 по 1913 год возросло в 4 раза.

Раньше, чем в других странах, на российских железных дорогах появились спальные вагоны, в которых пассажиру случалось жить с неделю и больше. Раньше, чем в Европе, возникла и потребность в увеличении веса пассажирских поездов до 500 т и выше.

Первый паровоз в России был построен механиками отцом и сыном Е. А. и М. Е. Черепановыми на Нижнетагильском заводе в 1833—1834. Паровоз Черепановых водил поезда с рудой весом более 200 пудов (3,2 т) со скоростью 12—13 вёрст в час (13—14 км/час).

В первой половине XIX века паровозы в Россию, в основном, ввозились из-за рубежа. Серийное производство было налажено только в 1870-е годы. До этого, с 1845 года в России производилось небольшое количество паровозов иностранной разработки. И если в 1869 году было выпущено всего около 20 машин, то уже к 1880 году производство паровозов выросло почти до трех сотен и продолжало увеличиваться. Считается даже, что Россия была первой страной, разрушившей монополию Англии на их производство. Но, несмотря на это, в конце 1870-х годов отечественные паровозы составляли чуть более 1/3 общего парка, во многом благодаря чиновникам, полагавшим, что импортное заведомо лучше своего.

Во время Гражданской войны и в начале 1920-х годов собственные паровозы в России практически не производились, нужное количество заказывалось в Германии и Швеции (часть серии Э). С 1925 года выпуск паровозов был восстановлен, хотя и с перерывом в 1942—1946 гг. (практически все новые паровозы во время Великой Отечественной войны поступали по Ленд-лизу), продолжался до 1956 г.

С 20-х годов на паровозы стали устанавливать электрическое освещение. Сначала фонари и питали от электрогенераторов вагонов (при этом ацетиленовые фонари не снимали и использовали при движении без состава), а потом стали устанавливать паровые турбогенераторы и на сам паровоз.

С 1914 по 1931 годы техническое состояние паровозов резко ухудшилось, что было связано с введением так называемой «обезличенной» езды. Ранее каждый паровоз закреплялся за своей бригадой машинистов, которая следила за техническим состоянием своего паровоза, но его работа была привязана к рабочим сменам бригады. При обезличенной езде локомотив не закреплялся за определенной бригадой и мог работать круглые сутки. Однако такой подход имел существенный недостаток — машинистам стало невыгодно бережно относиться к паровозу и следить за его состоянием. Поэтому, из-за катастрофического технического состояния локомотивов, в 1931 году была восстановлена турная («прикреплённая») езда. Следует отметить, что в связи с повсеместным переходом на тепловозы и электровозы, обезличенная езда была восстановлена в 1960-е годы, что опять негативно сказалось на состоянии подвижного состава, но преимущества этого способа в современных условиях превысили его недостатки.

В СССР наиболее распространёнными типами паровозов были: Ов («овечка»), СУ, Э, ЭУ, ЭМ, ЭР, СО, ФД, ИС (ФДП), Л, ЛВ, П36.

В феврале 1956 года состоялся XX съезд КПСС, на котором, помимо всего прочего, было принято решение о переводе железных дорог на перспективные виды тяги — дизельную и электрическую. С этого момента были прекращены все работы по проектированию новых паровозов и прекратились поставки отечественных магистральных паровозов. Но выпуск уже находящихся в производстве промышленных и маневровых паровозов продолжался ещё несколько лет. Так, Муромский завод им. Ф. Э. Дзержинского продолжал выпуск паровозов серии 9П до 1957 года. Воткинский паровозостроительный завод продолжал выпуск узкоколейного паровоза серии ВП4 вплоть до 1960 года. До 1957 года заводами MAVAG (Венгрия) и Х. Цегельского (Польша) по заказу СССР продолжалось производство паровозов серии Эр.

В большинстве стран оставшиеся паровозы эксплуатировались до середины 1970-х, за это время они, в основном, были уничтожены, небольшая часть — оставлена в резерве на случай энергетического кризиса, а единицы переданы в музеи или на туристические маршруты.

В США и Великобритании строительство паровозов практически прекратилось в конце 40-х годов. В Китае строительство паровозов завершилось в 1989 году.

Классификация паровозов

Классификация паровозов весьма разнообразна. Чаще всего выделяют семь основных признаков:

По осевой формуле, которая описывает число бегунковых, движущих и поддерживающих осей. Методы записи осевых формул (типов), весьма разнообразны. В русской форме записи учитывают число каждого типа осей, в английской — каждого типа колёс, а в старогерманской учитывают только общее число осей и движущих. Так, осевая формула китайского паровоза QJ в русской записи будет 1-5-1, в английской — 2-10-2, а в старогерманской — 5/7. Помимо этого, за многими типами закрепились названия из американской классификации, например: 2-2-0 — «Америкен», 1-3-1 — «Прери», 1-4-1 — «Микадо», 1-5-0 — «Декапод».

По роду службы — пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.

По числу цилиндров паровой машины — двух- и многоцилиндровые (3 или 4 цилиндра). Наибольшее распространение получили двухцилиндровые паровозы как более простые и надёжные по конструкции, однако многоцилиндровые имеют лучшие динамические показатели.

У трёхцилиндровых паровозов 2 цилиндра расположены снаружи рамы, а третий между её боковинами. Примеры трёхцилиндровых паровозов: советский серии М, немецкий «Expirimental» и чехословацкий «Друг».

У четырёхцилиндровых паровозов (паровая машина в этом случае в основном типа компаунд) два цилиндра располагаются снаружи рамы, а остальные два могут располагаться либо между половинами рамы (серии Л, У, Фл), либо снаружи, причём в этом случае 2 цилиндра с каждой стороны в свою очередь могут располагаться либо друг за другом (тандем-компаунд, пример — серии Р), либо друг над другом (системы Воклена, пример — паровозы В и Дк американского производства).

По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре. В первом случае получившийся после испарения воды пар сразу поступает в цилиндры паровой машины. Такая схема применялась на первых паровозах, но была весьма неэкономичной и сильно ограничивала мощность. С начала XX века стали получать паровозы, работающие на перегретом паре. В данной схеме пар после получения дополнительно нагревается в пароперегревателе до более высокой температуры (свыше 300 °C), а затем поступает в цилиндры паровой машины. Такая схема позволяет получить значительную экономию в паре (до 1/3), а следовательно в топливе и воде, благодаря чему стала применяться на подавляющем большинстве выпускавшихся мощных паровозов.

По кратности расширения пара в цилиндрах машины — с простым и многократным расширением. В случае применения простого расширения, пар из парового котла поступает в паровой цилиндр, а после, буквально, выбрасывается в трубу (см. Конусное устройство). Такая схема применялась на ранних паровозах. В дальнейшем на паровозах стали применять двукратное последовательное расширение пара, вместо простой паровой машины при этом стали применять компаунд. По такой схеме пар из парового котла сперва поступает в один цилиндр (цилиндр высокого давления), а затем в другой (цилиндр низкого давления), лишь после чего выбрасывается в атмосферу. При работе на насыщенном паре, такая схема позволяет получить до 13 % экономии в топливе. С паровыми машинами компаунд двукратного расширения на рубеже XIX—XX вв. выпускалось достаточно большое количество паровозов (в том числе и знаменитая серия Ов — овечка), однако с началом применения перегретого пара, паровые машины стали вновь заменять на простые. Это связано с тем, что при перегретом паре машина компаунд позволяет получить до 7 % экономии топлива, но сама конструкция при этом излишне усложняется. В связи с этим уже с 1910-х практически все мощные паровозы стали выпускать с простыми паровыми машинами. Тем не менее на многих паровозах (например, российские и советские Оч и Ыч) применялось двукратное расширение перегретого пара, а во многих странах такие паровозы выпускались и в конце 1940-х — начале 1950-х (например, тот же чехословацкий «Друг»).

Также есть данные о том, что в ряде стран (в том числе и в Российской империи) были попытки создать паровозы с трёхкратным расширением пара, однако такие паровозы оказались неудачными.

По числу экипажей, размещённых под котлом. В данном случае наибольшее распространение получили паровозы с одним экипажем, то есть с одной жёсткой рамой, так как такая конструкция довольно проста. Для увеличения силы тяги при неизменной нагрузке от осей на рельсы необходимо увеличивать число движущих осей, но их максимальное число в экипаже ограничивается по условиям вписываемости в кривые. Примером может служить опытный советский паровоз АА20-01, который был единственным в мире паровозом с семью движущими осями в одной жёсткой раме, который оказался технической ошибкой, так как неудовлетворительно вписывался в кривые и часто сходил на стрелках. Поэтому нередко применялись паровозы с двумя экипажами, то есть на 2 поворотных тележках. Паровозы такого типа получили название сочленённые, и существует достаточно большое количество схем их конструкций — Ферли, Мейера, Гарратт. Основные недостатки всех сочленённых паровозов — громоздкость конструкции, более высокая стоимость и весьма сложная конструкция паропроводов, а также большие потери пара при его передаче от котла к цилиндрам. Также существует так называемый полугибкий тип (система Маллета), когда на поворотной тележке расположена лишь одна группа (чаще всего передняя) движущих осей, вторая же находится в основной раме.

По величине давления пара в котле.

По наличию тендера: тендерный и танк-паровоз.

По типу трансмиссии: прямого привода и с применением зубчатых передач.

Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты