Чтобы облегчить прохождение шатуна через мертвые точки, изобретатель был вынужден применить маховое колесо. Котел имел цилиндрическую форму и так называемую обратную жаровую трубу; при этом топка была расположена спереди паровоза. Весил паровоз в рабочем состоянии около шести тонн.
Чертеж первого паровоза Тревитика.
В этом паровозе Тревитик применил горизонтальное расположение цилиндра и усиление тяги в котельной топке при помощи выпуска отработанного пара в дымовую трубу. Подобное расположение цилиндров и такой же метод форсирования (усиления) тяги применяется в настоящее время на всех без исключения паровозах, но оба эти важные изобретении были забыты изобретателями, работавшими после Тревитика, и заново осуществлены Стефенсоном.
Кольцевая дорога-аттракцион, построенная Тревитиком в 1808 г., и действовавший на ней паровоз «Catch Me Who Can».
Почин, сделанный корнваллийским изобретателем, не остался бесплодным. Его работами была доказана практическая возможность устроить паровой экипаж, движущийся как по обыкновенным дорогам, так и по рельсам. В 1811 году Джон Бленкинсоп, владелец Мидльтонских копей, решил попытаться применить паровую тягу на принадлежавшей ему рельсовой дороге. Предприимчивый шахтовладелец обратился с заказом к известному предпринимателю и инженеру Метью Муррею.
При постройке паровоза было решено внести в его конструкцию некоторые особенности. Еще при испытании паровозов Тревитика наблюдалось так называемое буксование: ведущие колеса вращались, а паровоз не трогался с места. Причина этого часто наблюдающегося явления заключается в том, что сопротивление, которое паровозу нужно преодолеть, превосходит силу сцепления между рельсами и ободами колес. Однако правильное объяснение было найдено не сразу. Тревитик, с успехом применяя гладкие колеса на обыкновенных рельсах, рекомендовал для усиления сцепления ввести дополнительное колесо, снабженное шипами, которые цеплялись бы за проложенную вдоль рельсов деревянную планку.
Ричард Тревитик (1771–1833).
Муррей пошел гораздо дальше Тревитика. Построенный им паровоз имел четыре колеса с гладкими ободами; они служили лишь для поддержания веса котла и машины. Ведущее колесо было расположено сбоку паровоза. На окружности его имелись большие зубцы. При вращении колеса они захватывали за зубчатую металлическую рейку, проложенную рядом с рельсами.
Машина имела не один, как у Тревитика, а два цилиндра. Это было большим шагом вперед. Можно было отказаться от применения неудобного и тяжелого махового колеса: для преодоления мертвых точек достаточно было рассчитать положения поршней так, чтобы, когда один из них находился в конце своего хода, другой развивал бы наибольшую работу. Это было достигнуто простым смещением обоих кривошипов на угол, равный 90°. Для уменьшения тепловых потерь оба цилиндра были введены внутрь котла, имевшего форму короткого цилиндра, в середине которого проходила жаровая труба. На одном конце ее помещалась топка, на другом — дымовая труба.
Паровоз, построенный Мурреем, был назван именем заказчика — «Бленкинсоп» (Blenkinsop). В августе 1812 года он совершил свою первую поездку. При весе в пять тонн паровоз мог развивать скорость около шести километров в час, везя при этом поезд весом в сто тонн. При уменьшении веса до двадцати тонн он мог развить невиданную для того времени скорость — шестнадцать километров в час.
Паровоз «Blenkinsop», 1812 г.
«Бленкинсоп» честно нес свою службу в продолжение более двадцати лет, перевозя уголь от Видльтона на один из железоделательных заводов в Лидсе, на расстояние около шести километров. Это был первый паровоз, регулярно обслуживавший железнодорожную линию. Благодаря зубчатому сцеплению происходили сильные толчки и оглушительный металлический грохот. Тем не менее, этой железной дорогой пользовались не только для доставки угля, но и для перевозки пассажиров. В 1816 году ее осматривал путешествовавший за границей будущий русский император Николай I. Возможно, что именно это любопытное зрелище побудило его впоследствии отнестись положительно к проекту введения железных дорог в России.
Более печальной оказалась участь второго паровоза, построенного по тому же типу. Из-за неправильного устройства передаточного механизма, паровоз при испытании не смог тронуться с места. «Либо он пойдет, либо я лягу костьми», — воскликнул машинист. Закрепив неподвижно предохранительный клапан, он стал поднимать давление пара. В результате котел лопнул. К счастью, машинисту не пришлось «лечь костьми» — он отделался лишь ушибами и испугом.
Неясность вопроса о возможности применять гладкие колеса на гладких же рельсах привела другого изобретателя — Брунтона к еще более оригинальному проекту. В 1813 году на одном из железнодорожных заводов в Дербишире им был построен «Механический путешественник» — один из наиболее странных, предков современного паровоза. Паровоз имел четыре колеса. Они поддерживали цилиндрический котел, напоминавший котел Тревитика. Две «ноги»-толкачи были укреплены на отдельных кронштейнах на заднем обрезе котла. Они состояли из двух штанг и могли сгибаться в точке их сочленения. Шток горизонтально расположенного парового цилиндра был прикреплен к одному из рычагов. При работе машины шток выдвигался и, выпрямляя рычаг, заставлял паровоз двигаться вперед. При обратном движении штока он как бы огибал «ногу» и волочил ее за паровозом. Наверху котла было расположено горизонтальное зубчатое колесо, сцепляющееся с двумя зубчатыми планками; из них одна была прикреплена к тому же толкачу, что и поршневой шток, а вторая — к другому толкачу. При работе поршня первая планка следовала в своем движении за движением поршня, а вторая перемещалась сама и увлекала второй толкач в противоположном направлении. Таким образом, пока один толкач, упираясь в землю, двигал паровоз, другой подтягивался к машине и затем повторял движение первого. «Механический путешественник» Брунтона при испытании «ходил» со скоростью около четырех километров в час.
«Механический пешеход» Брунтона.
В письме на имя редактора одного английского журнала изобретатель сообщил об успешных опытах со своим локомотивом и выразил надежду, что ему удалось достичь скоростей гораздо больших, чем у применявшихся до тех пор паровозов. Дальнейшие опыты окончились катастрофой — взрывом котла паровоз был совершенно разрушен, несколько человек оказались убитыми. Это были первые жертвы первой железнодорожной катастрофы.
Так, тернистым путем разочарований, в упоении самых смелых надежд, шли настойчивые поиски решения задачи, грандиозность которой еще никем не предугадывалась.
Изобретение Брунтона часто рассматривается как смешное заблуждение, как проявление совершенно нелепой идеи. Это не совсем верно. В своем проекте неудачливый изобретатель исходил из определенных теоретических соображений и по-своему пытался разрешить вопросы, которыми до него занимались другие.
Изобретение локомотива было не только чисто конструктивной задачей надлежащего приспособления и усовершенствования самого двигателя; для инженерной мысли того времени это составляло также значительную теоретическую проблему. Действительно, до изобретения паровоза и парохода техника
