КР история техники
.docxПрактика первых лет эксплуатации британских импортных паровозов в американских условиях показала, что они не так хороши, как можно было ожидать. И вообще, будучи созданы в высокоразвитой технически и относительно густонаселенной стране с небольшой территорией, английские железные дороги совершенно не подходили по своей "инженерной идеологии" к американским реалиям, прежде всего географическим. Американцы довольно быстро признали британскую систему укладки рельсового полотна избыточно совершенной и слишком дорогостоящей в условиях их страны с малым числом очагов цивилизации, разбросанных по значительной территории и окруженных обширными неосвоенными областями.
Многочисленным последовательным модификациям подверглись и многие закупленные в Англии локомотивы. В исходную конструкцию были введены передние тележки (pilot truck) для облегчения прохождения радиусов, по-другому сконструированные кабины машиниста, "cowcatchers", что дословно переводится как "коровохвататель". Эта типично американская деталь представляла собой клиновидную предохранительную решетку в передней части паровоза, предназначенную для сброса с путей посторонних предметов, вынесенную далеко вперед под малым углом к рельсам. На паровозах начали применять головные фары совершенно иной, по сравнению с Англией, конструкции, а также многие другие нововведения. Все это привело к тому, что к 1850-м годам американские локомотивы даже по внешнему виду сильно отличались от английских и любых других европейских. И эта конструктивная дивергенция продолжилась и в последующие периоды.
Первым экспериментальным паровозом, полностью построенным в США в 1830 году, стал паровоз, который носил название Том Томб (Tom Thumb). Он ездил по железной дороге Baltimore & Ohio (B&O). Его разработал инженер B&O Питер Купер (Peter Cooper). Паропроводы в его котле были сделаны из ружейных стволов. Он развивал мощность всего в 1,43 лошадиной силы.
Первый американский паровоз, который пошел в реальную эксплуатацию, был создан в том же 1830 году компанией West Point Foundry Association of New York City для дороги South Carolina Railroad (Железная дорога Южной Каролины), штаб-квартира которой располагалась в городе Чарлстон. Ему было присвоено имя Best Friend ("Лучший друг").
В следующем, 1831 году были построены локомотивы West Point (Вест Пойнт), South Carolina ("Южная Каролина") и De Witt Clinton, названный в честь того самого губернатора Нью Йорка, которого так и не сумел убедить полковник Стивенс.
В 1832 году появились паровозы Atlantic и Old Ironsides ("Старая железяка"). Эта самая "железяка" примечательна тем, что ее сконструировал не кто иной, как Маттиас Уильям Балдуин (Matthias W. Baldwin), который позже основал в Филадельфии Baldwin Locomotive Works - одну из трех величайших паровозостроительных компаний США всех времен. Это был первый локомотив великого паровозостроителя.
В первые годы развития железнодорожного транспорта практически каждый маленький заводик, располагавший даже примитивным литейным производством и какими-либо механическими мастерскими, имел возможность построить паровой локомотив. И многие малые предприятия строили их. История одного такого предприятия, принимая во внимание личность его основателя и тот гигантский вклад, который этот человек и его компания внесли в развитие железных дорог Америки, заслуживает того, чтобы остановиться на ней подробнее.
Baldwin Locomotive Works (1834 - 1956). 70500 локомотивов за 122 года.
Так, весьма скромно и обыденно началась в 1825 году История Baldwin Locomotive Works. Балдуин вступил в коммерческое партнерство с человеком по имени Дэвид Мэйсон (David Mason). Вместе они открыли небольшую механическую мастерскую. Вскоре эта мастерская приобрела славу во всей округе за высокое качество исполнения заказов.
Казалось, сама судьба последовательно и неуклонно подталкивала Балдуина в сторону локомотивостроения. В 1831 году по заказу городского музея Филадельфии он изготовил уменьшенную демонстрационную модель парового локомотива, конструкция которой была основана на лучших образцах машин, принимавших участие в уже упомянутых выше соревнованиях Rainhill Trial 1829 года в Англии (а мы помним, чья конструкция одержала тогда победу). Модель Балдуина оказалась достаточно мощной, чтобы тянуть несколько вагонов, в каждом из которых помещались четыре пассажира. Новаторство конструкции заключалось в том, что модель работала на угле, в то время как все без исключения локомотивы того времени были рассчитаны на дровяное питание.
В том же году Балдуин получил первый заказ в пригороде Филадельфии. Его пригласили дать консультацию по сборке локомотива из деталей, присланных из Англии для первой в Нью Джерси железнодорожной компании Camden & Amboy (C&A). Именно его замечания, сделанные во время осмотра разобранного локомотива, позволили ирландскому инженеру Исааку Дриппсу (Isaac Dripps) из Бэлфаста, нанятому компанией для сопровождения и сборки купленной машины, сравнительно быстро, всего за одиннадцать дней, без чертежей собрать паровоз и после этого должным образом его настроить. В 1832 году Балдуину пришлось уже самому по заказу дороги Newcastle & Frenchtown Railroad (N&FRR) взяться за сборку другого паровоза, прибывшего из Англии в виде комплекта деталей, также без чертежей. Этот паровоз, успешно собранный Балдуином, получил название Делавэр (Delaware).
Потом пришла очередь "Старой Железяки". Она была закончена и прошла ходовые испытания на дороге Philadelphia, Germantown & Norristown Railroad (PG&NRR) в ноябре 1832 года. Изначально "Железяка" была снабжена одной (задней) парой ведущих и одной (передней) парой вспомогательных колес. Вскоре Балдуин модернизировал локомотив, добавив спереди вторую пару вспомогательных колес. Вес локомотива составлял чуть более пяти тонн, его ведущие колеса были 54 дюйма (1,37 м.) в диаметре. Диаметр рабочих цилиндров составлял 9,5 дюйма (24 см.), ход поршня - 18 дюймов (45,7 см.) Ступицы и оси колес были изготовлены из железных отливок, спицы и обода - из твердого дерева. На обода были надеты кованые бандажи с ребордами. Рама "Железяки" была изготовлена из дерева и по ширине выступала за колею.
Будучи пущена в эксплуатацию, "Старая железяка" прослужила более двадцати лет.
Спустя совсем немного времени после постройки "Старой железяки" Балдуин основал Baldwin Locomotive Works, которая на протяжении почти всей своей истории с 1834 года оставалась несомненным лидером и "законодательницей мод" американского локомотивостроения, создав больше принципиально новых успешных конструкций, чем какая-либо другая локомотивостроительная компания в мире. Лишь в середине 50-х годов XX века в результате потери стратегического партнера в лице концерна Westinghouse Baldwin проиграла рынок дизельных локомотивов ALCO и EMD и вынуждена была уйти из бизнеса.
За время до смерти Маттиаса Балдуина в 1866 году компания успела выпустить более полутора тысяч паровозов различных типов. К началу 1920-х годов был выпущен пятидесятитысячный паровоз. А за все время существования Baldwin Locomotive Works из ее цехов вышло (только вдумайтесь в цифру!) более 70 500 локомотивов. Среди них можно особо отметить такие выдающиеся образцы, как Cab Forward 2-8-8-4 и великолепные скоростные Golden State (GS) 4-8-4 дороги Southern Pacific, знаменитые электровозы PRR GG-1, прослужившие почти пятьдесят лет, а также самые мощные в мире Chesapeake & Ohio 2-6-6-2 Allegheny - последние паровозы, построенные великой компанией.
Как уже упоминалось, американское паровозостроение пошло по собственному пути дальнейшего прогресса через целый ряд усовершенствований. Котел стали устанавливать на раму локомотива не вертикально, а горизонтально вдоль, также как рабочие цилиндры. Поршни начали напрямую соединять с одной из пар ведущих колес, а эту пару - боковыми поршнями - со второй ведущей осью. Топка довольно долгое время помещалась между колесами и оставалась из-за этого узкой. Над колесами ее начали поднимать уже к самому концу XIX века.
Целая серия усовершенствований прошла также в области развития колесных формул. Начались эти усовершенствования с добавления передней вспомогательной тележки, которая поддерживала переднюю часть горизонтально расположенного котла и помогала локомотивам проходить радиусы.
В типовых конструкциях первых американских паровозов большой популярностью пользовалась формула 4-2-0. Только по одному колесу с каждой стороны локомотива имели паровой привод через поршни. Через некоторое время, однако, конструкция подверглась дальнейшему усовершенствованию. Была добавлена еще одна пара ведущих колес. Формула такого нового типа паровоза приобрела вид 4-4-0. Именно эта конструкция стала типичной для Америки середины XIX века. Она известна как "Американец" (American type) или "американский стандарт".
Тем не менее, развитие "типично американской" формулы 4-4-0 на этом не остановилось. По мере возникновения потребности в увеличении мощности локомотивов конструкторы пошли по очевидному пути и добавили третью ведущую ось, создав тем самым формулу 4-6-0 и ее младшую модификацию 2-6-0. Следующим логичным шагом было появление паровозов с формулой 2-8-0.
В 1866 году (в год смерти основателя) в мастерских Baldwin Locomotive Works по заказу железной дороги Лихи Вэлли был построен первый экземпляр паровоза новой конструкции. Его назвали Consolidation ("Объединение"), потому что дорога Lehigh Valley возникла незадолго до этого за счет объединения в одну компанию нескольких более мелких железнодорожных линий. У вновь созданного локомотива были восемь ведущих колес и одна пара передних вспомогательных колес. Задней вспомогательной тележки не было. Это и был первый образец формулы 2-8-0. Паровозы Consolidation быстро завоевали большую популярность в качестве тяжелых грузовых локомотивов, необходимых, например, для транспортировки угля.
В следующем, 1867 году компания Baldwin изготовила свой первый образец еще одного нового локомотива с шестью ведущими колесами и одной передней парой вспомогательных колес. Этот новый паровоз 2-6-0 получил имя The Great Mogul ("Великий Могол"), как вскоре стали называть все паровозы с такой формулой. Они также стали очень востребованы для перевозки тяжелых грузов. Хотя справедливости ради следует упомянуть, что Mogul от Baldwin не был самым первым 4-6-0. Первый такой паровоз был создан компанией Rogers Locomotive Works за четыре года до Baldwin, примерно в 1863 году.
А в 1897 году конструкторы все той же компании Baldwin представили новый тип тяжелого грузового локомотива с колесной формулой 2-8-2, разработанный по заказу японской железной дороги Nippon Railway. Не удивительно, что он получил название Mikado. Этому способствовала также чрезвычайная популярность одноименной оперы Джильберта и Салливана ("The Mikado"), премьера которой состоялась незадолго до описываемых событий - в 1885 году.
Формула 2-8-2 оказалась новым словом в паровозостроении, так как наличие задней двухколесной тележки позволяло поместить топку не над ведущими колесами, а позади них, удлинив и расширив ее. Это давало значительный прирост мощности по сравнению с любыми другими ранее построенными паровозами.
С момента своего создания Mikado 2-8-2 пользовался огромным успехом в Соединенных Штатах, главным образом, как грузовой паровоз. Конструкция оказалась настолько удачной, что, несмотря на появление впоследствии многих более тяжелых и мощных локомотивов, Mikado 2-8-2 так и остались самыми распространенными в Штатах грузовыми паровозами до самого конца эпохи пара.
Во время второй мировой войны, которая для Америки была в первую очередь войной с Японией, "вражеское" название Mikado было изменено на патриотичное имя MacArthur в честь генерала Дугласа МакАртура, который командовал противостоящими японцам американскими войсками на Тихом океане.
Во второй половине XIX века в США было также создано и много других типов локомотивов. Но цель этого материала состоит не в том, чтобы упомянуть "всех без исключения", а в том только, чтобы отметить основополагающие этапы развития паровозостроения в Соединенных Штатах.
В качестве заключения можно подвести короткий итог. До начала XX века возможно повышать мощность паровозов за счет простого увеличения размеров котла и паровых цилиндров или за счет увеличения рабочего давления в котле. С наступлением 1900-х годов, начался новый этап развития паровозостроения, когда вес локомотивов возрос настолько, что стали актуальными весовые ограничения и лимиты нагрузки на оси. В этих новых условиях для достижения аналогичного эффекта уже требовалось применение значительно более сложных технических решений. Только в качестве примеров таких решений (в действительности их было гораздо больше) можно упомянуть системы перегрева пара (технология superheater), дополнительные паровые приводы на задних тележках (booster), системы предварительного разогрева воды перед подачей в котел (feedwater heater) и механические податчики угля в топку (stocker).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данная контрольная работа частично приоткрывает историю развития самолётов и паровозов в мире в эпоху индустриализации , как одно из направлений , веяния изобретателей и учёных того времени , отличия в конструкциях от внешних факторов и стремление людей брать недоступные ранее человечеству вершины несмотря на неудачи и падения.
ЛИТЕРАТУРА:
История самолётов мира. Соболев Д.А.
История авиации. Материал из Википедии.
История авиации в России. Материал из Википедии.
Гражданская авиация России. История полётов. ТАСС. Редактор Валерия Скуратова
Всё об авиации. Большая энциклопедия. Сытин Л. Е., Каторин Ю.Ф., Волковский Н.Л
История паровоза. Материал из Википедии.
Главные этапы паровозостроения. РЖД-Экспо.
Железные дороги США. Ареал-Тур.
Тернистый путь паровых машин. TrainBrand.