Паровоз - самостоятельно (автономно) передвигающийся по рельсовому пути локомотив , имеющий паросиловую энергетическую установку.
Энергетическая цепь паросиловой установки паровоза включает в себя паровой котёл - тепловой генератор (парогенератор) и поршневую паровую машину в качестве теплового двигателя, который при помощи кривошипно-шатунного механизма приводит во вращение ведущие колёса (колёсные пары). В паровом котле происходят три последовательных этапа преобразования энергии: в топке парового котла протекает процесс горения топлива и преобразования его внутренней химической энергии в тепловую, носителем которой служат продукты сгорания - дымовые газы; в собственно паровом котле осуществляется процесс теплообмена между продуктами сгорания топлива и водой с целью доведения воды до кипения и образования насыщенного пара; в пароперегревателе повышаются температура и теплосодержание пара (также за счёт теплообмена с продуктами сгорания топлива).
Питание парового котла водой из водяного бака, находящегося на тендере паровоза, осуществляется инжекционным водяным насосом за счёт использования какой-то части энергии сжатого пара на собственные нужды паровоза.
Историческая справка
Идея создания транспортного средства, самостоятельно передвигающегося по рельсовым путям, принадлежит английскому изобретателю Р. Тревитику, который в 1803 году повозку, приводимую в движение паром, получаемым от размещённого на ней парового котла, поставил на рельсы.
Конструкция первого паровоза предопределила формы и направление развития будущих локомотивов, в которых на протяжении многих десятилетий использовались горизонтально расположенный котел, вырабатывающий пар высокого давления, выпуск пара для усиления тяги в дымовую трубу и т. п.
Однако из-за большой собственной массы (около 6 т) паровоз разрушал чугунные рельсы. Не выдержал испытаний и второй паровоз, но предпосылки для усовершенствования локомотива были созданы и получили развитие в работах других изобретателей.
Паровоз Дж. Стефенсона «Ракета» (Великобритания, 1829 год)
В 1810-20-е ггоды было создано несколько конструкций паровозов для применения в рудниках и шахтах: в 1811 году английский механик М. Муррей построил паровоз с зубчатыми колёсами, которые сцеплялись с находящимся между рельсов третьим колесом; в 1812 году английский изобретатель У. Брентон создал «шагающий» паровоз, отталкивающийся от пути рычагами; в 1813 году инженер У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину (паровоз известен под названием «Пыхтящий Билли»). В 1814 году паровоз «Блюхер», не отличавшийся оригинальностью конструкции, построил Дж. Стефенсон. В устройство второго паровоза, «Эксперимент», изобретатель внёс ряд усовершенствований: использовал двухцилиндровую паровую машину, спаренные колёса с наружными соединительными дышлами, применил отвод пара через дымовую трубу для усиления тяги через специальное устройство - конус, ставшее впоследствии непременной частью любого паровоза.
В 1819 году были построены пять паровозов для эксплуатации в шахтах; затем в 1823 году - для железнодорожной линии Стоктон - Дарлингтон, строительством которой Стефенсон руководил. В 1825 году паровоз, названный «Локомошен», под № 1 провёл по дороге поезд в день её открытия. Однако, несмотря на применение конусной тяги и другие усовершенствования, паровоз не смог развивать высокую скорость из-за малой мощности парового котла.
В 1829 году Стефенсон построил паровоз «Ракета », использовав идею многотрубного котла. В 25 трубах циркулировала не вода, как в предыдущих моделях, а горячие газы, то есть впервые был применён жаротрубный котел. Это нововведение позволило паровозу значительно увеличить скорость. На единственном в своем роде соревновании, известном как битва паровозов в Рейнхилле, проводившемся администрацией железной дороги Ливерпуль - Манчестер 1 октября 1829 года, он показал рекордную для того времени среднюю скорость 22 км/ч.
Паровоз Черепановых (Россия, 1834 год)
После усовершенствования конуса скорость движения паровозов удалось увеличить до 38 км/ч. Эта победа доказала целесообразность применения паровой тяги на жжелезнодорожном транспорте и обусловила его дальнейшее развитие. Первый в России паровоз был построен в 1834 году М. Е. Черепановым (1803-1849 ггоды) под руководством и при участии его отца Е. А. Черепанова (1774-1842 ггоды) на Выйском заводе. Машину называли «сухопутным пароходом», «пароходкой», «паровой телегой». Слово «паровоз» впервые появилось в петербургской газете «Северная пчела» в 1836 году. В дальнейшем термины «паровоз» и «локомотив» стали синонимами.
Паровоз был испытан на опытном участке чугунной дороги протяжённостью 853,5 м, специально проложенной от Выйского завода. Паровоз смог везти состав до 3,3 т со скоростью 13-16 км/ч. По данным профессора В. С. Виргинского задние (ведущие) колёса паровоза имели диаметр больше, а передние (бегунковые) - меньше. (Модель паровоза Черепановых, имеющая одинаковые размеры колёс, находится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.)
В марте 1835 года Черепановы построили второй, более мощный паровоз. Однако Черепановым и горному инженеру Ф. И. Швецову, в начале 1830-х годов предложившему проложить рельсовые пути на заводе, не удалось переубедить заводскую администрацию в преимуществах паровой тяги, и первые русские паровозы практического применения не нашли.
Однако паровоз остаётся одним из уникальных технических творений человечества, безраздельно господствовавшим на железнодорожном транспорте более 130 лет.
Во многих странах сохраняются паровозы-памятники, пользуются популярностью ретро-поезда с паровой тягой. Часть паровозного парка находится в запасе, при необходимости работоспособность паровозов может быть восстановлена.
Галерея
Промышленный танк-паровоз типа 0-2-0, масштаб 1:10. Спроектирован и построен для маневровой работы у металлургических печей крупных промышленных предприятий. В 1930-е годы такие паровозы строились на Невском, Муромском и Сормовском заводах. Экспонат ЦМЖТ |
Первый русский паровоз, построенный механиками Черепановыми в 1833-1834 годах в Нижнем Тагиле. Это паровоз водил по заводской дороге составы с рудой весом до трёх тонн со скоростью до шестнадцати километров в час. Модель в масштабе 1:2 сделана тоже Черепановыми в 1839 году. Экспонат ЦМЖТ |
Советский «Прери» Паровоз Су, название которого расшифровывается как «Сормовский усиленный», выпускался с 1924 по 1951 год и стал самым массовым советским пассажирским паровозом. Он получил прозвище «Советский Прери», потому что в Америке «Прери» называли паровозы с колесной формулой 1−3-1: с одной бегунковой (направляющей) осью, тремя ведущими осями в одной жесткой раме и одной поддерживающей осью. Экземпляр, который мы снимали, недавно отреставрирован и экспонируется в Музее железнодорожного транспорта Московской железной дороги на Рижском вокзале.
1. Регулятор для машиниста — то же самое, что педаль газа для водителя. С его помощью машинист задает количество пара, подаваемого в цилиндры.
2. Инжекторы В процессе работы паровоз расходует пар, поэтому в котел необходимо добавлять воду, запас которой паровоз везет в тендере. Однако высокое давление в котле не позволяет просто долить в него воды. Для этого существуют питающие устройства, напоминающие по принципу работы пульверизатор. С помощью рычага машинист направляет в инжектор отработавший пар. В корпусе устройства создается разрежение, благодаря которому вода из тендера подается в котел. Прежде чем подать в котел воду, машинист должен открыть запорный клапан инжектора.
3. Реверс. Прежде чем попасть в цилиндр, пар проходит через золотниковый парораспределительный механизм, поочередно открывающий впускные и выпускные отверстия по разные стороны поршня. Золотник связан с колесами через кулисный механизм. С помощью винта реверса можно менять геометрию кулисного механизма, очередность и время открытия впускных и выпускных отверстий. Так выбирается передний или задний ход и экономно расходуется пар.
4. Пароразборная колонка распределяет пар на различные вспомогательные устройства: инжекторы (их всегда два на случай поломки), сифон (устройство для создания искусственной тяги в топке во время стоянки), электрический турбогенератор, питающий лобовой прожектор, рацию и лампы для освещения колес и будки в ночное время.
5. Указатель уровня воды дублируется тремя водопробными кранами, расположенными на разных уровнях. При открытии кранов вода попадает в дренажный лоток и выводится из будки машиниста.
6. Скоростемер — маршрутный компьютер паровой эры. Прибор показывает машинисту скорость, расстояние, пройденное за сутки, за рейс и за весь срок эксплуатации паровоза, точное время, а также записывает на диаграммную ленту скорость движения, продолжительность пробега и остановок, направление движения и режим торможения. Участок диаграммной ленты виден через смотровое окно. На время рейса прибор запирают и пломбируют.
7. Тормоза у паровоза пневматические. Паровоздушный насос накачивает сжатый воздух в резервуар, откуда он затем подается в тормозные цилиндры по первому требованию.
8. Привод песочницы — резервуара с песком, расположенного на котле. По команде машиниста песок по специальным трубам подается прямо под ведущие колеса. Это бывает необходимо для увеличения силы тяги при трогании с места, на подъемах, в мокрую погоду, когда колеса могут забуксовать. Механизм подачи песка пневматический.
9. Дверца топки всегда должна быть закрыта во избежание потерь тепла. Исключение составляют лишь те моменты, когда в топку подбрасывается свежая порция угля. Кочегар подает уголь из тендера в специальный лоток между тендером и будкой машиниста, и уже из лотка помощник машиниста бросает топливо в огонь.
10. Паровой свисток Важнейший сигнальный прибор, в случае неисправности которого эксплуатация паровоза запрещается. На паровозе Су установлен мощный многотоновый свисток.
11. Паровой манометр указывает давление пара в котле. Манометры справа измеряют давление воздуха в тормозных магистралях.
Наверное, каждый, кто первый раз видел фото будки машиниста паровоза, получал полный афиг от того, сколько там всего вентилей и ручек. Я не был исключением. Вот заходишь - и тут такое! Что, куда, зачем?..
«Будка Су » на Яндекс.Фотках
Однако всё не так сложно вышло. Хотя осталось сугубое ощущение, что паровоз - прежде всего промышленный агрегат. И только во вторую очередь - средство передвижения. Ехать на нём не сложно. Вся сложность паровоза - ехать на нём оптимально и экономно. То есть беречь уголь с водой и сохранять давление для подъёма на достаточно крутых и продолжительных уклонах. Это достигалось с опытом как вождения паровоза, так и знаний о рельефе пути.
А сами приборы - они называются "арматура котла" - вовсе не так сложны. Если интересно, то на примере паровозика С у:
Сверху над котлом располагается пароразборная колонка. Хорошая аналогия этой штуковины - электрический щиток. Куда надо подать энергию - тем пакетником и щёлкаем. В данном случает - подаём пар.
Итак, слева направо:
1. Вентиль колонки водомерного стекла 11;
2. Вентиль левого инжектора 9;
3. Вентиль сифона (устройства для создания тяги при неработающей паровой машине, например, на стоянке);
4. Привод паровозного генератора, 1 кВт, для собственных нужд паровоза;
5. Центральный вентиль, подача пара на пароразборную колонку вообще. Главный выключатель, так сказать;
6. Привод поездного генератора, 5 кВт, для нужд пассажирского состава. Ха, когда-то 5 кВт хватало...;
7. Вентиль правого инжектора;
8. Включение паровоздушного насоса. То есть накачивание давления для тормозов.
С колонкой покончили. Далее по "приборной панели":
9. Инжектор. Служит для подкачки воды из тендера в котёл. Вода подаётся по чёрной трубе слева, закрывается вентилем;
10. Рукоятка инжектора. Приподымаешь - и водичка в котёл пошла. Процесс сопровождается зрелищным парением в вестовую трубу, очень клёво на фотографиях выходит. Более зрелищна только продувка котла, но там и лёгкие предметы снести может легко.
11. Водомерное стекло. Показывает, собственно, сколько воды в котле осталось и не пора ли подкачать. Очень важный показатель, особенно на крутых уклонах - можно обнажить нёбо топки со всеми вытекающими последствиями вплоть до взрыва котла.
12. Поэтому на всякий случай стекло дублировано водопробными краниками. Бывает, стекло лопается или ещё что - и тут открыл краник и смотришь, вода или пар пошла. Для того, чтобы не ошпарить руки, краник снабжён этакой чашечкой-гардой.
13. Привод регулятора. Насколько отклонён рычаг, столько пара поступает в паропререгреватель из сухопарника, а оттуда и в паровую машину, то есть собственно пара из котла, то настолько больше идёт мощность на машину.
14. Промывочные пробки. В движении не участвуют.
15. Пожарная гайка. Используется также как насадка шланга для увлажнения угля. В фильме "Край" эта гайка трагически и технически безграмотно сама собой отвинтилась, обдав актёра Машкова паром.
И по стороне машиниста. Тут почти всё так же, как перешло потом на тепловозы и электровозы.
«Будка Су » на Яндекс.Фотках
1. Скоростемер. Указатель скорости, времени, давления в тормозной магистрали и записыватель всего этого безобразия на бумажную ленту, этакий "чёрный ящик". Арбитр для разбора полётов.
2. Реверс. Колесо, регулирующее отсечку пара в паровой машине, а также направление движения. Чем больше отсечка, тем больше пара в цикле уйдёт в цилиндры и тем больше будет скорость.
3. Поездной тормоз. Работает на весь состав.
4. Вспомогательный локомотивный тормоз. Работает только на паровоз.
5. Привод песочницы. Сыпет песок под колёса для увеличения сцепления с рельсами на уклонах, при трогании, на мокрые рельсы.
Собственно, из основного всё. Есть также рычаги привода продувки цилиндра паром и продувки котла, но они на фото не попали, находятся сбоку.
December 3rd, 2015
Интересная статейка про общественный транспорт.
Оригинал взят у vikond65 в Наш паровоз вперед летит
Сейчас речь пойдет о настоящем стимпанке, точнее - об одном из наиболее ярких его проявлений - паровых трамваях.
Начнем с предпосылок их появления. Тягловая лошадь, как известно, производит не только полезную работу, но и отходы жизнедеятельности, причем в немалых количествах. Одна сивка-бурка в среднем за день щедро выдает по 15-20 килограммов навоза и более 10 литров мочи, а так как ее невозможно приучить делать это в специально отведеннных местах, городская коняга удобряет мостовую везде, где ей заблагорассудится. Ну а поскольку в середине XIX века лошадей в городах было много (например, в Париже - более 70 тысяч), на улицы ежедневно вываливались и выливались тысячи тонн экскрементов. Газеты печатали ужасные прогнозы, что если количество конных экипажей и дальше будет расти, то европейские столицы уже к началу будущего столетия буквально утонут в навозе.
Но прогнозы не сбылись, поскольку, как говорил великий комбинатор, на смену архаичной лошадке прискакал железный конь. А сердцем этого коня изначально была паровая машина. Помимо гигиеничности (на дым тогда никто не обращал внимания, ведь все дома топились дровами, углем и торфом), паровик имел и другие преимущества перед кобылой: гораздо более высокую удельную мощность, компактность, надежность, долговечность, возможность ездить быстрее и способность работать без выходных.
Лошадям, таскавшим омнибусы и конки, после каждого дня работы требовался день отдыха, иначе они быстро "изнашивались" и дохли. Поэтому городским транспортным компаниям приходилось на каждый вагон иметь двойной комплект "силовых установок". Ну и кроме того, паровоз, в отличие от лошади, нельзя испугать, что тоже немаловажно, ведь в позапрошлом веке выражение "кони внезапно понесли" то и дело мелькало в полицейских сводках.
Неудивительно, что почти сразу вслед за конными трамваями возникли паровые. Их можно разделить на две категории. Первая и более распространенная представляла собой обычный небольшой паровоз, внешне "облагороженный" в соответствии с тогдашними представлениями об эстетике. Он тянул за собой пассажирские вагоны, причем, если лошадиная упряжка могла буксировать только один вагон, то к паровозу нередко цепляли два, а то и три, благо мощность позволяла.
Второй тип аналогичен современному трамваю, в котором двигатель с кабиной водителя и пассажирский салон монтировали на едином шасси. Ниже приведена фотоподборка паровых конок (в России их именно так и называли вполне официально) из разных стран и городов.
Английский паровой трамвай системы Грина образца 1887 года. Поскольку из паровозной трубы летели искры и копоть, империалы таких трамваев, как правило, делали закрытыми. А чтобы не возить запас воды, на крыше локомотива монтировали трубчатые конденсаторы, так что машина работала по замкнутому циклу.
Такой же паровой трамвай в шотландском городе Данди, 1898 год.
Еще один аналогичный английский паровозик с четырехосным вагоном. Здесь империал оставлен открытым, так что его пассажирам, решившим сэкономить, не позавидуешь.
Австралийский трамвай с вагоном "тропического" типа и паровозом без конденсатора.
Такие паровозы начали ходить по Дублину в 1888 году.
А такие составы двухэтажных вагонов возили пассажиров по столице Ирландии еще в 1930-е годы. Интересно, что кабина водителя локомотива расположена спереди, а рабочее место кочегара - сзади, хотя обычно на паровозах они объединены.
В филиппинском городе Малабон паровой трамвай ходил с 1883 по 1898 год.
Последняя в Европе линия парового трамвая действовала в голландском городе Доесбурге аж до 1956 года. Обратите внимание, что этот трамвай был грузопассажирским, сзади к нему прицеплен товарный вагон.
Паровой трамвай Женевы, 1897 год. В Швейцари этот вид городского транспорта получил в конце XIX века наиболее широкое распространение, поскольку ее гористый рельеф затруднял использование конок. Лошади, тащившие вагон вверх по склону, быстро утомлялись.
Схема устройства немецкого бесконденсаторного трамвайного локомотива.
Трамвайный локомотив, выпускавшийся в 1890-е годы на Коломенском машиностроительном заводе. Такие паровозы использовались на трамвайных маршрутах Санкт-Петербурга и других российских городов.
Паровой трамвай на Лесной Улице Петербурга, 1911 год.
Тоже Санкт-Петербург, Невская линия парового трамвая.
Паровой трамвай в Киеве с вагоном открытого типа, 1892 год.
Перейдем к "трамваям-моноблокам" с двигателем и салоном на общей платформе. Этот паровой рельсовый омнибус Брюннера был построен во Франции в 1876 году.
Трамвай конструкции инженера Пюрри на парижской улице.
Австралийский одноэтажный трамвай Хаукера, 1906 год.
Паровой трамвай Стокгольма, в отличие от предыдущего, легко спутать с электрическим, если не обращать внимания на отсутствие токосъемника. Снимок 1901 года.
Паровой трамвай, спроектированный в 1876 году английским инженером Вудсом по заказу городских властей Вены. Не знаю, был ли этот проект принят и реализован.
Паровые трамваи Роуэнса "полураздельного" и "моноблочного" типов, которые были представлены на технической выставке в Антверпене в 1885 году. Как и с предыдущим изделием, мне не удалось выяснить, применялись ли эти весьма интересные конструкции где-либо на практике.
