Появление железных дорог, появление паровоза (XVI – XIX века)

О том, что для перевозки тяжеловесных грузов необходимы транспортные средства, человечество стало догадываться практически со времен собственного возникновения. Так появились на свет древние транспортные средства – плот, лодка, повозка. Чуть позже люди примерились использовать в целях транспортировки животных, самыми распространенными из которых были, конечно же, лошади. Идея создания рельсовой транспортировки пришла в голову представителям человечества еще в древние времена.

Так, в Древней Греции существовал так называемый диолк, представляющий собой каменный путь, по которому волоком перемещали тяжеловесные корабли через Коринфский перешеек. Тогда в роли направляющих выступали глубокие желоба, в которых были размещены смазанные животным жиром полозья.

Одними из наиболее приближенных прообразов современного железнодорожного полотна стали деревянные рельсы. Так называемые рельсы представляли собой деревянные брусья – лежни. Появились такие колейные дороги на разработках камня, в рудниках и угольных шахтах в Германии и соседних к ней регионов в XVI веке. В то время по деревянным рельсам перемещали груженые вагонетки, колеса которых, как и в наше время, были исполнены с использованием своеобразных гребней (реборд), препятствующих частому сходу вагонеток с колеи. По такому колейному пути лошадь могла везти груз в 4 раза больший, чем по обыкновенной грунтовой дороге.

Конные пути для перевозки Вагонетка на лежневых путях

Первый же наземный, а не шахтный, железнодорожный путь имеет название «Wollaton Wagonway», что в переводе с английского означает «Уоллатонский вагонный путь». Протяженность этой железной дороги составила тогда всего 3 км. Данная транспортная дорога помогала доставлять уголь между двумя поселками – Уоллатоном и Стрелли, что вблизи Ноттингема.

Открыт первый железнодорожный путь был в период с 1603 по 1604 год. Закрытие его произошло с закрытием стрелльских угольных шахт в 1620 году.

Однако деревянные лежни быстро изнашивались, повозки сходили с пути. Чтобы уменьшить износ деревянных лежней, их стали укреплять железными или чугунными полосами. Но на этом модернизация не закончилась, ввиду частых сходов повозок с колеи были придуманы своеобразные кромки (закраины).

Одна из первых чугунных дорог в России протяженностью 174 м была построена на Александровском артиллерийском заводе в Петрозаводске (Онежский завод) в 1788 г. под руководством А.С.Ярцова (Ярцева). Ширина колеи была около 0,8 м, рельс – уголковым. Движение по этому пути было в 12 раз легче, чем по обыкновенным грунтовым дорогам. Первая чугунная железная дорога в России получила своё название «чугунки», а полное название звучало, как «Чугунный колесопровод», исходя из названия материала, из которого изготавливались рельсы.

Однако на этом модификации не заканчивались. Несовершенство конструкции рельса побудило талантливого инженера из России Петра Кузьмича Фролова предложить к использованию выпуклые рельсы альтернативной эллиптической формы. Колеса также должны были быть снабжены соответствующим желобом. Эта конструкция имела большое сходство с внешним видом современного железнодорожного полотна.

В 1806-1809 гг. П.К.Фролов построил на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов на Алтае была первую в мире железную дорогу длиной 1,8 км для перевозки руды со всеми ее основными элементами.

Дорога имела насыпи, выемки, виадук длиной 293 м через глубокий овраг, мост через реку Корбалиху на 20 каменных столбах высотой до 11 м. Уклон линии не превышал 14%. По этой дороге одна лошадь могла везти груз в 25 раз больший, чем по грунтовой дороге.

Небезынтересным фактом также является то, что на территории Америки подобные железнодорожные пути появились лишь спустя 17 лет.

Появление паровоза

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 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 из Дарлингтона к Стоктону, способную выдержать паровоз. Позднее, паровоз Стефенсона «Ракета» выиграл специально устроенное соревнование и стал основным локомотивом первой общественной дороги Манчестер — Ливерпуль. В 1830 году провели дорогу, которая соединила промышленный центр Манчестер с портовым городом Ливерпуль (56 км). Дальнейшее развитие было подобно взрыву, до 1840 года в Великобритании было уже 2390 км железных дорог.

Первый русский паровоз Черепановых

Спустя пять лет после постройки «Ракеты», в 1834 г., на Выйском заводе, который входил в состав Нижнетагильских заводов Демидова, русский механик Мирон Ефимович Черепанов с помощью своего отца Ефима Алексеевича построили целиком из отечественных материалов первый в России паровоз. В обиходе тогда ещё не существовало этого слова, и локомотив назвали «сухопутным пароходом». Сегодня модель первого русского паровоза типа 1-1-0, построенного Черепановыми, хранится в Центральном музее железнодорожного транспорта в Санкт-Петербурге.

Первый паровоз имел массу в рабочем состоянии 2,4 т. Его опытные поездки начались в августе 1834 г. Изготовление второго паровоза закончили в марте 1835 г.

К сожалению, в отличие от стационарных паровых двигателей, востребованных в то время российской промышленностью, первой русской железной дороге Черепановых не было уделено того внимания, которого она заслуживала. Разысканные ныне чертежи и документы, характеризующие деятельность Черепановых, свидетельствуют, что это были истинные новаторы и высокоодарённые мастера техники. Они создали не только Нижнетагильскую железную дорогу и её подвижной состав, но и сконструировали много паровых машин, металлообрабатывающих станков, построили паровую турбину.

Несмотря на вполне удачные конструкции, паровозы Черепановых не получили распространения. Одной из причин считается противодействие со стороны подрядчиков конного извоза, не желавших терять свои доходы. Но кроме этого имелись и некоторые объективные причины.

В качестве топлива в паровозах Черепановых использовались дрова. Паровоз потреблял их в таком количестве, что очень скоро встала проблема с подвозом их. Весь лес в окрестностях железной дороги был вырублен, и дрова приходилось возить издалека. Это тоже сильно повлияло на судьбу паровоза. К примеру, первые паровозы Стефенсона работали на перевозке угля из угольных шахт, который и использовали в качестве топлива.