Текст книги "От паровоза до магнитоплана"

Геннадий Трофимович Черненко
От паровоза до магнитоплана

Серия «Узнай мир»

Составитель серии «Узнай мир» В. А. Карачёв

Иллюстрации Т. В. Канивец

© В. А. Карачёв, текст, оформление обложки, иллюстрации, 2005–2018

© В. А. Карачёв, составление серии, 2000–2018

* * *

Железная дорога

Как ни странно, первые рельсовые пути появились гораздо раньше паровозов. Кто их изобрел и когда, точно никто не знает. Известно только, что более четырех тысяч лет назад строители знаменитых египетских пирамид уже применяли подобие рельс. А как без них можно было передвигать многотонные каменные кубы, из которых сложены эти циклопические сооружения?

Много позже рельсы понадобились в шахтах и рудниках. По ним катили вагонетки с углем и рудой. Сначала – вручную. Потом – с помощью лошадей.

Конная тяга обходилась недешево, да и хлопот лошади доставляли немало, но заменить их было нечем. Не существовало еще подходящего двигателя, никто толком не представлял, как должен быть устроен «железный конь». Однако время паровозов приближалось неудержимо.

Рождение паровоза
Пар начинает работать

Джеймс Уатт

Весной 1786 года в Лондоне только и говорили о новой мельнице с усовершенствованной паровой машиной. Изобретателем ее был Джеймс Уатт – в недавнем прошлом скромный механик университета Глазго, неожиданно ставший знаменитым.

А началось все в один из зимних вечеров, когда профессор университета Андерсон обратился к Уатту с просьбой починить модель паровой машины Томаса Ньюкомена. Это был примитивный двигатель, предназначенный для выкачивания подпочвенных вод из рудников и угольных шахт.

Уатт принялся за дело, как всегда, с большим старанием. Но чем дольше возился он с моделью, тем яснее становились ему недостатки ньюкоменовской машины.

Устройство машины Ньюкомена

Она была так называемого атмосферного типа и работала следующим образом. Сначала в цилиндр из котла подавался пар. Поршень шел вверх. Затем в цилиндр впрыскивалась холодная вода. Пар сгущался, в цилиндре образовывалась пустота, и атмосферное давление (вот откуда название машины – «атмосферная») гнало поршень вниз, приводя в движение водяной насос.

Машина Ньюкомена потребляла огромное количество пара и угля, а мощность ее была совсем небольшой. Уатт понял, что все надо устроить иначе: отказаться от использования атмосферного давления, заставить пар давить на поршень, причем то с одной, то с другой стороны. Он знал, что давление пара может быть куда больше атмосферного.

Паровая машина Томаса Ньюкомена

Мало этого, Уатт изобрел конденсатор, или сгуститель пара, – устройство, в котором отработавший в машине пар, охлаждаясь, превращался в воду. Конденсатор сделал паровую машину гораздо экономичнее и мощнее.

Двигатели Уатта скоро вытеснили громоздкие и расточительные ньюкоменовские. С их помощью можно было приводить в действие не только насосы, но и мельницы и разные станки – прядильные, ткацкие, токарные. Их начали устанавливать на судах, появились пароходы.

Паровая машина Уатта

А нельзя ли создать паровую машину и установить ее на колеса, чтобы двигаться по земле? Этот вопрос задавали многие, но создать паровую повозку оказалось непросто. Самому Джеймсу Уатту заниматься паровыми экипажами было некогда. Он вместе с предпринимателем Боултоном основал около города Бирмингема завод по производству своих паровых машин. Дело быстро пошло в гору, и скоро на английских фабриках и заводах уже работали сотни уаттовских двигателей.

Устройство машины Джеймса Уатта

Первая попытка построить паровой экипаж была предпринята вовсе не в Англии, на родине Уатта, а в соседней с ней стране, Франции.

Паровая телега инженера Кюньё

Паровая повозка Кюньё

Французский инженер Николай Жозеф Кюньё задумал сделать паровую повозку, предназначенную для транспортировки пушек и снарядов по грунтовым дорогам. Идея Кюньё понравилась военным, и скоро он получил деньги и рабочих для постройки своей повозки.

Она представляла собой громоздкую платформу на трех колесах. На ее переднем, рулевом, колесе висел паровой котел, похожий на кухонный, но только больших размеров. Здесь же находилась двухцилиндровая паровая машина.

На платформе, ближе к рулевому колесу, находилось сиденье для водителя. Вся же задняя часть повозки отводилась для размещения военного груза.

Строительство паровой телеги длилось долго, около пяти лет. Кюньё несколько раз менял ее конструкцию. Наконец в 1769 году работа была завершена. Проба повозки проходила во дворе парижского арсенала. Прибыли генералы и даже сам военный министр.

Изобретатель сел за руль. Он повернул кран, пустил пар в цилиндры, и странный экипаж, громыхая на брусчатке обширного двора, двинулся вперед. Ехал он медленно, с черепашьей скоростью, но ехал!

Увы, это продолжалось недолго. Скоро пар в котле иссяк, и повозка остановилась. Было ясно, что котел слабоват. Кюньё опять принялся за работу, которая отняла у него еще целый год.

Новая повозка оказалась удачнее первой. Она могла вести тяжелый пушечный лафет. Испытания продолжались, но однажды случилась беда. Кюньё не успел вовремя сделать поворота, и повозка врезалась в кирпичную стену. От удара котел взорвался, причем с таким грохотом, что было слышно на весь Париж. Кюньё чудом остался жив, отделавшись ранениями.

К своей паровой телеге он больше не возвращался. Да и военные потеряли веру в нее. Телега попала в Парижский музей искусств и ремесел, где находится и по сей день.

Знал ли о паровой повозке Кюньё английский механик Уильям Мердок, неизвестно, но именно он продолжил дело, начатое французским инженером.

Модель повозки Уильяма Мердока

Мердок работал на заводе Джеймса Уатта. Строить свою машину ему приходилось втайне от начальства, в свободное время, а то и по ночам. Сделать настоящую повозку Мердок не мог, зато сумел в 1784 году, то есть спустя пятнадцать лет после Кюньё, изготовить большую модель своего парового экипажа.

Устройство повозки Уильяма Мердока

Повозка Мердока была устроена значительно лучше, чем телега французского инженера. Она также предназначалась для передвижения по обычным грунтовым дорогам и по рельсам ездить не могла. Однако в ее устройстве было намечено много такого, что потом широко использовалось в первых, английских, паровозах.

«Поймай меня, кто может!»

Ричард Тревитик

На опыты Мердока владельцы завода, Уатт и Болтон, по-прежнему смотрели косо. Мердок оставил работу над повозкой, но, к счастью, за его опытами внимательно наблюдал любознательный мальчишка Ричард Тревитик. Ему-то и суждено было спустя 20 лет стать создателем первого в мире паровоза.

Тревитик родился в семье управляющего крупным рудником. В школе он учился плохо и покинул ее, едва научившись читать, писать и считать. Зато его интерес к машинам, стучавшим и шипевшим на руднике, был беспредельным. Он рано начал трудовую жизнь и уже в молодые годы приобрел известность как большой знаток паровых машин.

Паровоз Тревитика – первый в мире

Двигатели Джеймса Уатта работали на паре очень низкого давления, а потому были громоздкими. Тревитик смело увеличил давление пара в четыре-пять раз и создал двигатель значительно меньших размеров при той же мощности. Такая машина уже вполне годилась для установки на паровозах.

Но какой шум, какие протесты поднялись против предложения Тревитика применять пар повышенного давления. Ведь это так опасно! И, пожалуй, громче всех возмущался Уатт. Он писал: «Только убийца, ни во что не ставящий человеческую жизнь, может настаивать на применении пара в 7–8 атмосфер».

Ричард Тревитик ответил тем, что в 1801 году построил повозку, можно сказать – карету, с паровым двигателем и вывел ее на улицу Кэмборна, города, где он жил.

«Дракон» Тревитика

Посмотреть на диковинную карету собралась огромная толпа. Пыхтя и громыхая, «дракон Тревитика», как окрестили эту повозку, медленно двигался вперед.

Так продолжалось несколько дней, а затем случилось несчастье. Во время одной из поездок Тревитик решил остановиться и подкрепить свои силы в придорожной корчме, при этом забыв поубавить огонь в топке котла. Вода выкипела, котел раскалился, и повозка сгорела дотла.

Впрочем, эта авария не слишком огорчила Тревитика, человека по натуре неунывающего и веселого. Он уже вознамерился построить паровой экипаж для движения по рельсам – паровоз.

Паровоз «Поймай меня, кто может!»

Сегодня паровоз Тревитика с зубчатой передачей и большущим маховым колесом кажется неуклюжим. Первое испытание его состоялось 21 февраля 1804 года. Паровоз легко вез десятитонный груз, повозки с углем.

Но Тревитик был недоволен. Он строит новый паровоз с задорным названием «Поймай меня, кто может!». На окраине Лондона изобретатель прокладывает кольцевую рельсовую дорогу и окружает ее высоким забором. Желающие посмотреть на необычную машину и прокатиться на ней могли купить входной билет.

Паровой омнибус

Тревитик думал таким способом привлечь внимание фабрикантов. Но затея эта кончилась полным провалом. Серьезно паровозом никто не заинтересовался. К тому же однажды лопнул чугунный рельс, машина опрокинулась и получила сильные повреждения. Тревитик чинить ее не стал – занялся другими изобретениями.

Паровой омнибус

Он дожил до того времени, когда паровые экипажи, омнибусы – потомки его «дракона» – десятками курсировали по Лондону, а по железным дорогам уже ходили поезда.

Паровоз с «ногами»

Поезд с зубчатоколесным паровозом

Опыты Ричарда Тревитика все-таки даром не пропали. После него в Англии то здесь, то там начали появляться опытные паровозы. Владельцы рудников хотели избавиться от лошадей (фураж быстро дорожал), но и несуразные паровые повозки не внушали большого доверия.

Строителям первых паровозов казалось, что гладкие колеса на рельсах непременно начнут скользить, буксовать, и поезд не сможет стронуться с места. Про паровозы Тревитика, которые нормально двигались по гладким рельсам, как-то забыли, а потому старались придумать разные дополнительные средства для увеличения сцепления колес паровоза с железной дорогой.

Например, в 1811 году владельцы угольных копей в английском графстве Йоркшир решили проложить железнодорожную линию длиной в шесть километров для перевозки угля. Был также построен паровоз с тремя парами колес. Средние, движущие, отличались от других тем, что имели зубцы. Они цеплялись за зубья рейки, проложенной вдоль железнодорожного пути.

«При таком устройстве паровоза, – рассуждали строители машины, – колеса уж никак не смогут буксовать, вращаться вхолостую». И они были правы. Однако легко представить, как это усложняло устройство железнодорожного пути, какой грохот производил паровоз при езде, как быстро изнашивалась зубчатая рейка.

Тем не менее зубчатоколесный паровоз (создателями его считаются инженер Мёррей и предприниматель Бленкинсоп) работал, возил тележки с углем.

Паровоз Брантона

Англичанин Уильям Брантон, тоже боясь пробуксовывания колес на рельсах, решил сделать иначе. Он предложил снабдить паровоз своеобразными «ногами» в виде рычагов с шарнирами. Машина напоминала огромного паука. Силой паровой машины «ноги», сгибаясь в шарнирах-«суставах», попеременно поднимались и опускались. Отталкиваясь от земли, они двигали паровоз вперед. Надо ли говорить, что и «ноги» у паровоза не прижились.

А вот механик Форстер и кузнец Хэкуорт, тоже англичане, создатели паровоза «Пыхтящий Билли» (такое смешное название он получил из-за громкого шума при выпуске пара из цилиндров), не стали применять ни зубчаток, ни механических «ног». Они прежде всего поставили опыты и убедились, что паровозу достаточно и гладких колес, что сцепление их с рельсами получается вполне надежным.

Паровоз «Пыхтящий Билли»

Только после этого началось строительство паровоза. Самое ценное «Пыхтящий Билли» перенял от машин Тревитика. Потому-то он и получился вполне удачным, успешно работал на Вайлемских угольных копях, близ Ньюкасла, и работал долго, около полувека, пока не попал в Кенсингтонский технический музей в Лондоне.

Три паровоза Джорджа Стефенсона

Джордж Стефенсон

На шахту, где был построен «Пыхтящий Билли», нередко приезжал механик с соседних угольных копей и внимательно присматривался к устройству паровоза. Звали его Джордж Стефенсон. Он происходил из небогатой рабочей семьи и еще мальчишкой вынужден был идти работать на шахту.

К счастью, владельцы копей заметили большой интерес юного Стефенсона к технике и поручили ему обслуживать водоотливные паровые машины.

Джордж посвящал недолгие часы отдыха чтению книг и настолько преуспел в самообразовании, что был переведен в главные механики шахты.

Стефенсон не зря присматривался к работе «Пыхтящего Билли». В голове его теснились планы создания своего паровоза.

Первый паровоз Стефенсона «Блюхер»

Наступил 1813 год. Шахтовладельцы, заинтересованные в том, чтобы обогнать конкурентов, поддерживали планы Стефенсона. Ему понадобилось около десяти месяцев, чтобы построить паровоз, названный «Блюхером». Таково было имя известного генерала, прославившегося в войне с Наполеоном (тогда паровозам, словно пароходам, присваивались имена).

Первый блин вышел комом: «Блюхер» оказался хуже «Пыхтящего Билли» по всем статьям. Но это не убавило энтузиазма Стефенсона. Второй паровоз у него получился уже лучше, совершеннее первого. Но еще более удачным оказался третий паровоз под названием «Киллингуорт». Он был построен в 1816 году. Паровоз возил поезда весом до 50 тонн с вполне приличной для того времени скоростью – около 10 километров в час.

Второй паровоз Стефенсона

В отличие от многих своих современников, Джордж Стефенсон ясно понимал важность рельсового пути. В те годы рельсы делались из чугуна, металла довольно хрупкого. Чугунные рельсы то и дело ломались. Стефенсон стоял за прочные, железные рельсы, пусть и более дорогие.

Третий паровоз Стефенсона «Киллингуорт»

Везде, где только мог, он доказывал, что самые большие деньги, вложенные в усовершенствование железных дорог, непременно окупятся, и призывал не жалеть средств на спрямление пути, на строительство мостов, на сооружение туннелей и прокладку глубоких выемок.

Паровоз «Передвижение», установленный в Дарлингтоне как памятник

Первые рельсовые дороги принадлежали шахтам и рудникам. Эти дороги были промышленными, грузовыми. О перевозке пассажиров в то далекое время еще никто не задумывался. Первой в мире железной дорогой общего пользования, грузовой и пассажирской, стала линия, соединившая два английских города – Стоктон и Дарлингтон. Строительство этой исторической дороги длиной всего 56 километров было также тесно связано с именем Джорджа Стефенсона.

Трудный путь
Первая в мире

Устройство старинного паровоза

Земли вокруг города Дарлингтона были усеяны угольными шахтами. Отсюда на лошадях добытый уголь везли в Стоктон, расположенный на реке Тис. А оттуда до Северного моря было уже рукой подать.

Шахтовладельцы давно мечтали прорыть канал от копей до самого Стоктона. Но затем возник план постройки рельсовой дороги между Дарлингтоном и Стоктоном.

Разрешение на сооружение такой дороги должен был дать английский парламент. Однако строительство задевало интересы предпринимателей, занимавшихся перевозкой угля лошадьми. Они теряли свои огромные прибыли, а потому, как могли, тормозили дело. Только четыре года спустя парламент наконец разрешил строительство железной дороги.

Руководить всеми работами было поручено Джорджу Стефенсону. Он уже зарекомендовал себя как опытный и талантливый инженер. Разумеется, Стефенсон являлся горячим сторонником применения паровозов. Но его точку зрения разделяли не все. Многие из тех, от кого зависела судьба дороги, требовали применять на ней, наряду с паровозами, и лошадей. Скрепя сердце Стефенсону пришлось согласиться с этим нелепым требованием.

Стоктон-Дарлингтонская дорога задумывалась не только как грузовая, но и как пассажирская. Строительство ее продолжалось около трех лет, с 1823 по 1825 год. Душой всего дела был, конечно, Джордж Стефенсон. Он первым, с восходом солнца, появлялся на месте строительства. Его никогда не видели в плохом, сумрачном настроении. Напротив, он всегда оставался приветливым и деловитым. Каждому Стефенсон мог дать дельный совет, а то и показать личный пример умелой работы. Неприхотливый, он нередко довольствовался вместо обеда кружкой молока и ломтем хлеба с ближайшей фермы.

Владельцы окрестных угодий относились к строительству железной дороги крайне враждебно, распускали слухи о вреде и бедах, которые якобы она принесет местным жителям. Но Стефенсон держался стойко и не обращал внимания на эти выпады.

Осенью 1825 года было объявлено, что 27 сентября состоится открытие дороги и что поезд с большим числом повозок в первый раз отправится из Дарлингтона в Стоктон.

Открытие Стоктон-Дарлингтонской железной дороги

И вот этот день наступил. «Сцена, имевшая место утром 27 сентября, не поддается никакому описанию, – рассказывал один из очевидцев. – Многие, принимавшие участие в этом историческом событии, всю ночь не смыкали глаз и были на ногах». Поезд, управляемый Стефенсоном, состоял из 33 вагонов, а точнее говоря, обычных грузовых повозок. Двенадцать из них были загружены углем и мешками с мукой. В остальных сидели люди. Лишь для дирекции дороги была прицеплена повозка, похожая на разукрашенный ярмарочный фургон.

Поезд ехал со скоростью всего около 8 километров в час. Неудивительно, что перед паровозом, не слишком торопясь, ехал верхом на лошади человек с флагом. Время от времени он обращался к публике с просьбой сойти с дороги и не мешать движению состава.

Под звуки марша поезд благополучно достиг Стоктона. Оказалось, что он привез в своих «вагонах» не менее шестисот пассажиров, весело оравших и распевавших песни. Первая в мире железная дорога «для всех» была открыта.

Дорога Манчестер – Ливерпуль

Карта первых английских железных дорог

Сторонников железных дорог в Англии было немало. Но и противников – тоже. И когда речь зашла о строительстве новой железной дороги между крупными городами Манчестером и Ливерпулем, снова разгорелась борьба.

В Манчестере работало много текстильных фабрик. Отсюда готовая продукция по каналам отправлялась в Ливерпуль, порт на западном побережье Англии. В обратный путь, в Манчестер, переправлялись тысячи тюков с шерстью и хлопком. Это – в теплое время года, но зимой каналы замерзали, и товары везли на лошадях по несколько суток, а то и недель.

Олив-Маунтская выемка Манчестер-Ливерпульской дороги

Между Манчестером и Ливерпулем расстояние невелико, всего полсотни километров. Поток грузов рос от года к году. Железная дорога стала жизненно необходимой.

Главным строителем дороги снова был приглашен Джордж Стефенсон. Сооружение железнодорожной линии заняло четыре года. Ежедневно Стефенсон верхом на лошади объезжал все участки будущей дороги. Строители ее столкнулись с большими трудностями. На пути потребовалось пробить туннель длиной в два с половиной километра, прорыть в скалистом грунте выемку протяженностью в три километра и глубиной около 25 метров, построить более шестидесяти мостов и виадуков.

Но особенно сложной была прокладка пути через топкое Чэт-Мосское торфяное болото. Никто не хотел верить, что это осуществимо. Но Стефенсон сделал, казалось, невозможное – нашел способ проложить надежную железную дорогу длиной в шесть километров через губительный Чэт-Мосс.

Дорога между Манчестером и Ливерпулем была готова к осени 1830 года. Официальное открытие ее состоялось 15 сентября в Ливерпуле. В этот день по дороге намечалось пустить восемь поездов с приглашенными. Поезд с паровозом «Нортумбриец» должен был вести сам Джордж Стефенсон.

Поезда Манчестер-Ливерпульской железной дороги

Движение началось утром. На одной из промежуточных стоянок случилась трагедия. Один из гостей, бывший министр торговли Хаскисон, стоя на платформе, зазевался и… попал под поезд. Его нога превратилась в кровавое месиво. Не теряя времени Стефенсон положил раненого в свой поезд и, рискуя сойти с рельсов, помчался в Манчестер.

К сожалению, бывшего министра спасти не удалось. Конечно, этот трагический случай омрачил открытие дороги, но сорвать праздник все же не смог. А уже на следующий день началось регулярное движение по новой железной дороге, второй в мире после Стоктон-Дарлингтонской.

Число пассажиров на ней непрерывно увеличивалось и за короткое время достигло 1200 человек в день. Перевозка людей оказалась даже выгоднее транспортировки грузов. А ведь дорогу строили прежде всего как грузовую. Даже сам Джордж Стефенсон не ожидал такого успеха.