Паровоз

Парово́з — автономный локомотив с паросиловой установкой, использующий в качестве двигателя паровые машины[комм 1]. Паровозы были первыми передвигающимися по рельсам транспортными средствами, само понятие локомотив появилось гораздо позже и именно благодаря паровозам. Паровоз является одним из уникальных технических средств, созданных человеком, и роль паровоза в истории трудно переоценить. Так, благодаря ему появился железнодорожный транспорт, и именно паровозы выполняли основной объём перевозок в XIX и первой половине XX века, сыграв колоссальную роль в подъёме экономики целого ряда стран. Паровозы постоянно улучшались и развивались, что привело к большому разнообразию их конструкций, в том числе и отличных от классической. Так, существуют паровозы без тендера, без котла и топки, с турбиной в качестве двигателя, с зубчатой трансмиссией. Однако с середины XX века паровоз был вынужден уступить место более совершенным локомотивам — тепловозам и электровозам, которые существенно превосходят паровоз по экономичности. Тем не менее, в ряде стран паровозы и поныне продолжают работать, в том числе на магистралях.

Советский магистральный пассажирский паровоз П36-0120 на экспериментальном кольце ВНИИЖТ, выпускался Коломенским заводом с 1950 по 1956 годы

Этимология

Изобретение русского слова «паровоз» приписывается Н. И. Гречу, который в середине XIX века издавал газету «Северная пчела». До этого паровоз называли «самокатная паровая машина» (или просто «машина»), «паровая фура», «паровая телега», «пароходка» — у Черепановых и В. А. Жуковского, и даже «пароход». В 1836 году в связи с предстоящим открытием Царскосельской железной дороги в «Северной пчеле» № 223 от 30 сентября появилось следующее сообщение:

Немедленно по прибытии паровых машин, которые для отличия от водяных пароходов можно было бы назвать паровозами, последуют опыты употребления их…[1]

В первых отчётах строителя Царскосельской железной дороги Ф. А. Герстнера встречается: «паровая машина», «паровой экипаж», «паровая карета». С 1837 года Герстнер уже использует слово «паровоз». В отчётах Царскосельской железной дороги слово «паровоз» впервые появляется 8 февраля того же года[2].

Классификация паровозов
Магистральный паровоз с осевой формулой 1-5-1 (SAR-Klasse 18 производства Henschel, 1927)

Классификация паровозов весьма разнообразна. Чаще всего выделяют семь основных признаков[3]:

  1. По осевой формуле, которая описывает число бегунковых, движущих и поддерживающих осей в экипаже. Методы записи осевых формул (типов), весьма разнообразны. В русской форме записи учитывают число каждого типа осей, в английской — каждого типа колёс, а в старогерманской учитывают только общее число осей и движущих. Так, осевая формула китайского паровоза QJ в русской записи будет 1-5-1, в английской — 2-10-2, а в старогерманской — 5/7. Помимо этого, за многими типами закрепились названия из американской классификации, например: 2-2-0 — «Америкен», 1-3-1 — «Прери», 1-4-1 — «Микадо», 1-5-0 — «Декапод».
  2. По роду службы — пассажирские, грузовые (товарные), маневровые и промышленные.
    • Товарный паровоз предназначен для вождения грузовых поездов. Их отличительной особенностью является то, что диаметр движущих колёсных пар у них, как правило, небольшой и не превышает 1300 мм. Малый диаметр колёсных пар объясняется тем, что требуется обеспечить большое тяговое усилие, при этом требования к скорости не являются определяющими. Другой особенностью паровозов, предназначенных для грузовых поездов, является высокая осевая нагрузка. Она позволяет максимально реализовать тяговое усилие без срыва в боксование. Максимальная скорость грузовых паровозов, как правило, не превышала 100 км/ч. Самым крупным товарным паровозом является американский Big Boy.
    • Пассажирский паровоз предназначен для вождения пассажирских поездов. Их отличительной особенностью является то, что диаметр движущих колёсных пар, как правило, превышает 1500 мм (для русской и европейской колеи) и доходит до 2300 мм. Наиболее типичные значения диаметров около 1700—2000 мм (С — 1830 мм, Су — 1850 мм, М — 1700 мм, ИС — 1850 мм, GWR 6000 — 1981 мм, DB 10 — 2000 мм, LMS Jubilee Class — 2057 мм). Большой диаметр колёсных пар объясняется тем, что нужно обеспечивать большую скорость движения при относительно небольшой требуемой силе тяги. С целью уменьшения осевой нагрузки и получения более спокойного хода паровоза на высоких скоростях эти паровозы, как правило, имеют бегунковую ось или тележку.
  1. Российский паровоз Р с паровой машиной тандем-компаунд
    По числу цилиндров паровой машины — двух- и многоцилиндровые (3 или 4 цилиндра). Наибольшее распространение получили двухцилиндровые паровозы как более простые и надёжные по конструкции, однако многоцилиндровые имеют лучшие динамические показатели.
    У трёхцилиндровых паровозов 2 цилиндра расположены снаружи рамы, а третий между её боковинами. Примеры трёхцилиндровых паровозов: советский серии М, немецкий «BR 01.10» и чехословацкий «Друг».
    У четырёхцилиндровых паровозов (паровая машина в этом случае в основном типа компаунд) два цилиндра располагаются снаружи рамы, а остальные два могут располагаться либо между половинами рамы (серии Л, У, Фл), либо снаружи, причём в этом случае 2 цилиндра с каждой стороны, в свою очередь, могут располагаться либо друг за другом (тандем-компаунд, пример — серии Р), либо друг над другом (системы Воклена, пример — паровозы В и Дк американского производства).
  2. По роду применяемого пара — на насыщенном и перегретом паре. В первом случае получившийся после испарения воды пар сразу поступает в цилиндры паровой машины. Такая схема применялась на первых паровозах, но была весьма неэкономичной и сильно ограничивала мощность. С начала XX века стали строить паровозы, работающие на перегретом паре. В данной схеме пар после получения дополнительно нагревается в пароперегревателе до более высокой температуры (свыше 300 °C), а затем поступает в цилиндры паровой машины. Такая схема позволяет получить значительную экономию в паре (до 1/3), а следовательно, в топливе и воде, благодаря чему стала применяться на подавляющем большинстве выпускавшихся мощных паровозов.
  3. По кратности расширения пара в цилиндрах машины — с простым и многократным расширением. В случае применения простого расширения пар из парового котла поступает в паровой цилиндр, а после, буквально, выбрасывается в трубу (см. Конусное устройство). Такая схема применялась на ранних паровозах. В дальнейшем на паровозах стали применять двукратное последовательное расширение пара, вместо простой паровой машины при этом стали применять компаунд. По такой схеме пар из парового котла сперва поступает в один цилиндр (цилиндр высокого давления), а затем в другой (цилиндр низкого давления), лишь после чего выбрасывается в атмосферу. При работе на насыщенном паре такая схема позволяет получить до 13 % экономии в топливе. С паровыми машинами компаунд двукратного расширения на рубеже XIX—XX вв. выпускалось достаточно большое количество паровозов (в том числе и знаменитая серия Ов — овечка), однако с началом применения перегретого пара паровые машины стали вновь заменять на простые. Это связано с тем, что при перегретом паре машина компаунд позволяет получить до 7 % экономии топлива, но сама конструкция при этом излишне усложняется. В связи с этим уже с 1910-х практически все мощные паровозы стали выпускать с простыми паровыми машинами. Тем не менее на многих паровозах (например, российские и советские Оч и Ыч) применялось двукратное расширение перегретого пара, а во многих странах такие паровозы выпускались и в конце 1940-х — начале 1950-х (например, тот же чехословацкий «Друг»).
    Также есть данные о том, что в ряде стран (в том числе и в Российской империи) были попытки создать паровозы с трёхкратным расширением пара, однако такие паровозы оказались неудачными[3].
  4. Африканский сочленённый паровоз системы Гарратт
    По числу экипажей, размещённых под котлом. В данном случае наибольшее распространение получили паровозы с одним экипажем, то есть с одной жёсткой рамой, так как такая конструкция довольно проста. Для увеличения силы тяги при неизменной нагрузке от осей на рельсы необходимо увеличивать число движущих осей, но их максимальное число в экипаже ограничивается по условиям вписываемости в кривые. Примером может служить опытный советский паровоз АА20-01, который был единственным в мире паровозом с семью движущими осями в одной жёсткой раме, который оказался технической ошибкой, так как неудовлетворительно вписывался в кривые и часто сходил на стрелках. Поэтому нередко применялись паровозы с двумя экипажами, то есть на 2 поворотных тележках. Паровозы такого типа получили название сочленённые, и существует достаточно большое количество схем их конструкций — Ферли, Мейера, Гарратт. Основные недостатки всех сочленённых паровозов — громоздкость конструкции, более высокая стоимость и весьма сложная конструкция паропроводов, а также большие потери пара при его передаче от котла к цилиндрам. Также существует так называемый полугибкий тип (система Маллета), когда на поворотной тележке расположена лишь одна группа (чаще всего передняя) движущих осей, вторая же находится в основной раме.
  5. По величине давления пара в котле.
  6. По наличию тендера: тендерный и танк-паровоз.
  7. По типу трансмиссии: прямого привода и с применением зубчатых передач.

Устройство и принцип действия паровоза
Основная статья: Устройство паровоза
Принципиальная конструктивная схема паровоза

Несмотря на разнообразие конструкций, все паровозы имеют три основные взаимосвязанные части: паровой котёл, паровая машина и экипаж[4][5].

Паровой котёл служит для получения пара, то есть является первичным источником энергии. Пар на паровозе является основным рабочим телом во многих устройствах и механизмах и прежде всего в тяговой паровой машине, которая преобразует энергию пара в возвратно-поступательное движение поршня, которое в свою очередь с помощью кривошипно-шатунного механизма трансформируется во вращательное, заставляя крутиться движущие колёса. Помимо этого, пар служит для привода паровоздушного насоса, паротурбогенератора, а также используется в звуковых сигналах — свистке и тифоне. Экипаж паровоза, состоящий из рамы и ходовых частей, является как бы передвижным основанием (остовом) паровоза и служит для несения оборудования и для передвижения паровоза по рельсам. Также иногда в основные части паровоза включают и тендер — прицепляемый к локомотиву вагон, служащий для хранения запасов воды и топлива[4][5].

Паровой котёл
Паровой котёл. Показаны основные компоненты, а также движение потоков газов, воды и пара

Так как паровой котёл является первичным источником энергии, это делает его главным компонентом паровоза. В связи с этим к котлу предъявляется целый ряд требований, прежде всего, надёжность (безопасность) работы котла. Это обусловлено тем, что давление пара может достигать очень высоких значений (до 20 атм. и выше), что превращает котёл в потенциальную бомбу, и какой-либо дефект конструкции может привести к взрыву, тем самым заодно лишив паровоз источника энергии. Именно взрыв парового котла был одним из наиболее веских аргументов против введения паровозной тяги в XIX веке. Также паровой котёл должен быть удобен в управлении, обслуживании и ремонте, иметь возможность работы на различных видах и сортах топлива, быть как можно более мощным, а также экономичным[6].

Паровой котёл состоит из частей, которые для удобства часто делят на пять групп[6][7]:

  1. основные части;
  2. гарнитура;
  3. арматура;
  4. паропровод и пароперегреватель;
  5. вспомогательное оборудование.

Основные части котла

Классический паровой паровозный котёл состоит из следующих основных частей (на рисунке выше — слева направо): топка, цилиндрическая часть и дымовая коробка[7].

Топка Бельпера в разрезе

В топке (она же — камера сгорания) заключённая в топливе химическая энергия преобразуется в тепловую. Конструктивно топка представляет собой две вложенные друг в друга стальные коробки: огненная коробка (собственно топка) и кожух, соединённые между собой специальными связями. Паровозная топка работает в крайне тяжёлых температурных условиях, так как температура от сгоревшего топлива может достигать 700 °C при угольном отоплении и свыше 1600 °C — при нефтяном. Также между огненной коробкой и кожухом при работе находится слой пара под большим давлением (десятки атмосфер). Поэтому топку собирают из минимально возможного числа деталей, в частности огненная коробка часто состоит из пяти листов: потолок, два боковых, задний и трубчатая решётка. Последняя является местом перехода от топки к цилиндрической части[8].

В нижней части топки расположена колосниковая решётка, которая служит для поддержания слоя горящего твёрдого топлива. А в заднем листе расположено шуровочное отверстие, через которое забрасывается топливо. На мощных паровозах в верхней части топки расположены циркуляционные трубы и (или) термосифоны, служащие для повышения циркуляции воды в котле. На этих трубах крепится специальный свод из кирпичей, защищающий потолок и трубчатую решётку от воздействия открытого пламени[8].

Между собой топки различают по форме потолка: с плоским потолком и радиальные. Топка с плоским потолком (топка Бельпера) имеет относительно большой объём огненной коробки, благодаря чему обеспечивается полнота сгорания топлива. В результате такие топки были весьма распространены у ранних паровозов, а в ряде стран выпускались вплоть до конца паровозостроения. Но так как плоские листы хуже противостоят высокому котловому давлению, то на мощных паровозах требуется устанавливать большое число связей между огненной коробкой и кожухом. Поэтому на мощных паровозах стали применять топки с радиальным потолком (радиальная топка), которые легче топки Бельпера и лучше противостоит высокому давлению пара. Но у радиальной топки есть серьёзный недостаток: относительно малый объём топочного пространства, из-за чего топливо сжигается менее эффективно. В результате в передней верхней части таких топок нередко устанавливают камеру догорания, которая улучшает эффективность сгорания топлива (хотя нередко это мнение преувеличивают)[8][9].

Паровой котёл паровоза DRB BR 50 в разрезе. Видна цилиндрическая часть котла со множеством дымогарных и жаровых труб

Цилиндрическая часть парового котла является его основной частью, так как именно в ней происходит основное парообразование. По сути, цилиндрическая часть является дымогарным котлом, так как нагрев воды происходит за счёт проходящего через неё большого числа (до нескольких сотен штук) дымогарных труб, внутри которых протекают тепловые воздушные потоки. Оболочка цилиндрической части состоит из нескольких барабанов (обычно три и более), соединённых телескопическим методом, то есть один вложен в другой. Впервые многотрубчатый котёл на паровозах был применён в 1829 году, а именно — на знаменитой «Ракете» Стефенсона.

Часто в цилиндрической части находится и пароперегреватель, который размещён в трубах, которые в основном аналогичны дымогарным, но больше диаметром. Такие трубы называют уже жаровыми, а сам пароперегреватель — жаротрубным.

Гарнитура котла

Гарнитура котла (иногда — Принадлежности котла) — приборы и устройства, которые обслуживают процесс горения, то есть обеспечивают тепловую работу котла. Они позволяют обеспечить сожжение нужного количества топлива с наименьшими потерями. В зависимости от расположения, различают гарнитуру топки и гарнитуру дымовой коробки. Также существует такой прибор как сажесдуватель, который может располагаться как в топке, так и в огненной коробке топки, либо вовсе быть переносным. Сажесдуватель служит для очистки внутренней поверхности дымогарных и жаровых труб от сажи и изгари, тем самым позволяя увеличить передачу тепла от горячих газов через стенки труб к воде и пару. Очистка производится направлением струи пара внутрь труб. Впоследствии на многих паровозах сажесдуватели были демонтированы[10].

Гарнитура топки
Колосниковая решётка со слоем горящего топлива

К гарнитуре топки прежде всего стоит отнести колосниковую решётку, расположенную в огненной коробке на уровне топочной рамы. Данная решётка служит для поддержания слоя горящего твёрдого топлива, а также, как понятно из названия, обеспечивает к нему, за счёт щелей, приток необходимого для горения воздуха. Из-за больших размеров (на паровозе серии Л её размеры — 3280×1830 мм), колосниковая решётка делается из отдельных элементов — колосников, которые расположены поперечными рядами. На ранних паровозах колосники были неподвижными, впоследствии стали строиться паровозы с подвижными (качающимися) колосниками, что позволяло упростить очистку топки от шлаков и золы. Привод качающихся колосников преимущественно пневматический. Шлаки и зола из топки ссыпаются в расположенный под топкой специальный бункер — зольник, верхняя часть которого охватывает всю колосниковую решётку, а нижняя, из-за дефицита свободного пространства, располагается преимущественно между боковинами основной рамы паровоза. Для пропуска воздуха в топку зольник оборудуется специальными клапанами, которые используются также и для очистки бункера от шлаков. К гарнитуре топки ещё относят и топочные (шуровочные) дверцы, которые закрывают шуровочное отверстие (служит для заброса топлива в топку), тем самым разделяя пространства топки и будки машиниста. Так как и зольник, и решётка обеспечивают приток свежего воздуха в огненную коробку, засорение (шлакование) их воздухопроводов и щелей может привести к серьёзному падению мощности котла, поэтому при использовании антрацитов и низкокалорийных углей применяют шлакоувлажнитель, представляющий собой несколько трубок с отверстиями, расположенными по периметру колосниковой решётки. Периодически через них пропускают пар, который понижает температуру у самой решётки, а соприкасаясь со шлаком, делает его более пористым[10].

Если паровоз отапливается нефтью или мазутом (распространено на современных паровозах), то в топке устанавливают нефтяные форсунки и нефтепроводы. Форсунки обеспечивают тонкое распыление топлива, что необходимо для его полного сгорания. При этом из топки изымают колосниковую решётку, а вместо неё в зольнике и топке устанавливают специальный кирпичный свод (также известен как обмуровка), который служит дополнительной защитой топки от пламени, имеющего более высокую температуру (свыше 1600°), нежели при угольном отоплении, а также для рационализации процесса горения — если пламя кратковременно погасить, то раскалённый свод поможет воспламенить поступающее после перерыва топливо. Однако общий вес данного свода гораздо выше, чем у колосниковой решётки, поэтому перевод паровоза с угольного на нефтяное отопление повышает общий вес паровоза, особенно его задней части[10].

Гарнитура дымовой коробки
Двойной четырёхдырный конус постоянного сечения с раздельным выпуском. Паровоз RENFE 141 F
Паровоз системы Шея

Для горения топлива необходим воздух, причём его надо много: на 1 кг угля или мазута требуется соответственно 10—14 кг или 16—18 кг воздуха. Подача такого количества воздуха в камеру сгорания (топку) естественным способом практически невозможна, что принуждает к созданию искусственной тяги газов в котле. Для этого в дымовой коробке устанавливают специальное дымовытяжное устройство, которое обеспечивает приток воздуха в топку за счёт создания разрежения в дымовой камере. Паровозные дымовытяжные устройства бывают нескольких конструкций, однако практически все они работают на уже отработанном паре, поступающем из тяговой паровой машины, что позволяет изменять подачу воздуха в зависимости от используемой мощности машины, то есть чем более напряжённо работает паровоз, тем сильнее горение и тем больше пара вырабатывается[10].

Наиболее простым дымовытяжным устройством является конус, который выглядит как форсунка конусовидного сечения, установленная под дымовой трубой. Принцип действия конуса заключается в том, что пропущенный через него отработанный пар приобретает высокую скорость (до 250—350 м/с), после чего направляется в дымовую трубу, где он, увлекая с собой воздух, создаёт в дымовой камере разрежение. Конусы бывают различных конструкций, в том числе одно-, двух- и четырёхдырные, переменного и постоянного сечения, с общим и раздельным выпуском. Наибольшее распространение получил четырёхдырный конус переменного сечения с раздельным выпуском, то есть когда пар из правого и левого цилиндров выпускаются раздельно. Однако несмотря на простоту конструкции, конус нельзя использовать на паровозах с конденсацией отработанного пара, поэтому на последних в качестве дымовытяжного устройства используется вентилятор (газосос). Привод вентилятора осуществляется от отработанного пара, что так же, как и при конусе, делает регулировку тяги автоматической. Хорошая работа вентиляторной тяги привела к тому, что её начали применять даже на паровозах без конденсации отработанного пара (например, советские СОв и Сум), однако из-за ряда недостатков (более сложная конструкция, нежели у конуса, а следовательно, и более высокая стоимость ремонта, высокое противодавление при выпуске пара, сложность работы на высоких отсечках) в 1950-х гг. вентиляторная тяга была заменена на конусную[10].

Система реверса

Система реверса представляет собой систему взаимосвязанных рычагов, позволяющих изменить на 180° фазу начала впуска пара золотником по отношению к фазе движения поршня. Долгое время это производилось вручную рычагом реверса с целью поменять направление движения вперёд или назад[11].

Экипаж

Ко времени, когда паровозы на железных дорогах стали заменяться другими типами локомотивов, паровозы подошли к пределу увеличения своего тягового усилия, требующего при сохранении допустимой нагрузки на ось увеличения длины экипажа, что ограничивается радиусами закругления на находящихся в эксплуатации железнодорожных линиях. Чрезмерно длинный паровоз портит путь, выворачивая рельсы и создаёт предпосылки для аварий и катастроф, особенно тяжёлых при возрастании скорости движения. Экипаж состоял из 3 человек: машиниста, его помощника и кочегара.

Тендер
Танк-паровоз 9П в Нижнем Тагиле (депо ПЖТ НТМК)

Тендер паровоза представляет собой резервуар для запасов воды с расположенным поверх резервуаром (резервуарами) для запасов топлива. В Европе широко применялись паровозные серии, которые вообще не предусматривают прицепного тендера — у них запасы угля располагаются позади будки, а запасы воды — в специальных резервуарах впереди будки по обе стороны котла. Такой паровоз носит название танк-паровоз. В России такие паровозы (например, 9П) получили распространение при работе на внутризаводских территориях, а также как маневровые паровозы.

История паровоза
Основная статья: История паровоза

Паровоз есть изобретение не одного человека, а целого поколения инженеров и механиков.Джордж Стефенсон

Предыстория
Паровая повозка Кюньо на испытаниях

Идея заменить живую силу лошадей механической интересовала конструкторов уже достаточно давно. Одним из первых, кто сумел воплотить её, стал французский инженер Николя Кюньо, который в ноябре 1770 года построил трёхколёсную повозку с паровым двигателем. Машина оказалась весьма тяжёлой в управлении, в результате чего уже во время первых испытаний врезалась в стену. Тем не менее, её по праву можно считать предшественником локомобилей, а также и паровозов[12]. Следующим стал американский конструктор Оливер Эванс, который в 1786 году попытался запатентовать паровой автомобиль, в котором приводом служила паровая машина высокого давления. Однако патентное управление отказало конструктору, посчитав его идею нелепой фантазией.

Почти одновременно созданием паровой повозки занялись и в Великобритании. Среди них наибольшего успеха добился Уильям Мёрдок — один из ближайших помощников самого Джеймса Уатта. В 1784 году Мёрдок построил трёхколёсную повозку, двигателем которой служила одноцилиндровая паровая машина. Повозка оказалась достаточно легко управляема и развивала хорошую скорость (12—14 км/ч) на твёрдых ровных дорогах. Но против повозки взбудоражилось местное духовенство, которое углядело в самодвижущемся экипаже промыслы нечистой силы. Помимо этого, практическая реализация данного изобретения была весьма проблематична, поэтому сам Уатт настоял на том, чтобы Мёрдок прекратил свои опыты.

Однако идеей создания самодвижущегося экипажа серьёзно заинтересовался ученик Мёрдока — Ричард Тревитик, который уже в 1797 году построил передвигающуюся по суше паровую повозку. Однако развитие сухопутных экипажей сдерживало неудовлетворительное состояние существовавших тогда грунтовых дорог, поэтому было решено поставить паровую повозку на рельсовые пути, которые более прямолинейны и прочны.

Первые паровозы
Паровоз Тревитика 1801 (Puffing Devil), первый успешный паровой локомотив
Ричард Тревитик

Первым, кто сумел сделать катящуюся по рельсам паровую повозку, стал талантливый английский инженер Ричард Тревитик, который уже к концу XVIII века был известным из-за создания лёгких, но мощных паровых котлов. Тревитик создал несколько моделей паровозов, самый первый из которых, «Puffing Devil», был создан в 1801 году, а в 1802 году был создан паровоз «Coalbrookdale» для одноимённой угольной компании. Самая известная модель паровоза, которая получила имя «Pen-y-Darren», была создана в конце 1803 года, однако официальным годом её рождения считается 1804, когда Тревитик получил патент на своё изобретение. Паровоз сильно отличался от его «потомков». Так, на нём один цилиндр раскручивал большое колесо-маховик, от которого через зубчатую передачу приводились обе колёсные пары. Испытания данного паровоза проходили близ города Мертир-Тидвил (Уэльс, Великобритания), где 21 февраля паровоз впервые проехал с вагонетками, тем самым проведя первый в мире поезд. В 1808 году Тревитик создаёт новый паровоз, который начал использовать на кольцевой железной дороге-аттракционе «Поймай меня, кто сможет»[13].

Джордж Стефенсон

К тому времени на крупных предприятиях активно использовалась конная тяга, применение которой существенно ограничивало вес составов с грузом, да и скорость транспортировки была невелика. Это вскоре привело многих владельцев крупных предприятий к мыслям о начале применения в транспортировке грузов паровых машин, в том числе и движущихся по рельсам. Также началом применения в промышленности паровоз обязан был и французскому императору Наполеону, а точнее его войнам, из-за которых возросли цены на зерновые, в том числе и на корма. Из-за этого значительно вздорожало содержание лошадей. В 1811 году предпринимается попытка применения паровоза для вождения вагонеток с углём, но лёгкий паровоз не смог потянуть тяжёлый состав, а стал боксовать на месте. В результате родилось ошибочное мнение о невозможности реализации паровоза с гладкими колёсами на гладких рельсах достаточной силы тяги, поэтому в 1812 году для Мидльтонских копей был создан паровоз «Бленкинсоп», в котором сила тяги реализовывалась за счёт зубчатого колеса, катящегося по зубчатой рейке. Однако уже в следующем году под руководством Уильяма Гедли создаётся паровоз «Пыхтящий Билли», который водил поезда лишь за счёт силы сцепления гладких колёс с гладкими рельсами, тем самым разрушая ложную теорию. Паровоз был неуклюж и медлителен, но многие инженеры усмотрели в нём серьёзную конкуренцию лошадям. Среди них был и мало кому тогда ещё известный машинный мастер Джордж Стефенсон, который уже в 1814 году построил свой первый паровоз, а впоследствии станет известен прежде всего как паровозостроитель и активный сторонник применения железных дорог[13].

27 сентября 1825 года открывается первая в мире общественная железная дорога Стоктон — Дарлингтон. Движение по ней открыл паровоз «Locomotion» («Движение»), провёзший первый поезд. Название паровоза довольно скоро становится нарицательным, а впоследствии все рельсовые движущиеся тяговые средства начинают называть на манер паровоза — локомотивами[14].

Закат эпохи паровозов
Паровоз пригородной железной дороги у Дрездена

На протяжении всей истории паровозостроения делались серьёзные попытки улучшить эксплуатационные характеристики паровозов. Так, тяжёлый и непроизводительный труд кочегара был облегчён благодаря применению шнековой системы подачи топлива — стокером. В этом же направлении подействовал и перевод котлов с твёрдого на жидкое топливо — мазут и другие тяжёлые фракции нефти. В богатых лесом районах неприхотливость парового котла к видам питающего их топлива делает использование паровоза вполне целесообразным. Тем не менее в экономическом отношении паровоз, безусловно, уступает иным видам локомотивов. Это привело к тому, что в середине XX века выпуск и эксплуатация паровозов во многих странах были свёрнуты, а сами они либо были порезаны на металлолом, либо превращены в неподвижные памятники, либо стали экспонатами музеев.

Паровоз, отслуживший 70 лет, под крышей. Город Лауда, Германия

Несмотря на это, паровозная тяга до сих пор применяется на таких дорогах, где экономическая эффективность достигается иными способами, примером чего служит туристический бизнес. Так, рельсовая связь между Дрезденом и Морицбургом (расстояние составляет 14 км) с его известным замком осуществляется музейными вагонами на паровозной тяге. Паровозы водят туристические поезда из Дрездена и в других направлениях. Существуют и общества любителей паровозов, в своей деятельности выполняющих мероприятия по сохранению памяти об этом виде техники, ставшей элементом истории цивилизации. В немецком городе Майнингене существует завод, до сих пор выпускающий и ремонтирующий паровозы (на заказ), а в польском Вольштыне функционирует полноценное паровозное депо. Также в ряде стран рабочие паровозы очень часто используются в праздничных мероприятиях и для съёмок исторических кинофильмов.

В некоторых местностях Индии и Китая, где имеется дефицит дизельного топлива и отсутствует электрификация железных дорог, но в то же время доступно твёрдое топливо (прежде всего уголь), паровозы продолжают водить поезда (в основном грузовые) по сей день.

На исторической узкоколейной железной дороге в провинции Огненная Земля (Аргентина), небольшой паровоз водит так называемый «Поезд на краю света».

История паровоза в России
См. также: История грузовых паровозов в России и История пассажирских паровозов в России

Начало российского паровозостроения
Паровоз Черепановых (макет)

Первый паровоз (или, как его тогда называли, сухопутный пароход, что можно слышать и теперь при исполнении известного произведения Глинки «Попутная песня» (1840)) в Российской империи появился в 1834 году. Этот паровоз был построен на Выйском заводе (Нижнетагильские заводы) Ефимом и Мироном (отец и сын) Черепановыми, при его создании учитывался опыт англичан. В августе того же года паровоз совершил первые поездки, в ходе которых возил поезд массой более 200 пудов (3,3 т) со скоростью до 16 км/ч. В следующем году Черепановыми был создан второй, более мощный паровоз. Но вскоре, в основном из-за давления подрядчиков конского извоза, испытательные поездки были прекращены. Однако уже 30 октября 1837 года поезд с паровозной тягой прошёл по первой российской общественной железной дороге — Царскосельской.

Вначале не было единого стандарта колеи. Так, Царскосельская дорога была шириной 1833 мм (6 футов), Николаевская в силу большого количества американских инженеров и готовых проектных решений, привезенных ими с собой, была уже, как на то время было принято в южных штатах США — 1524 мм или 5 футов. Дорога до Варшавы и того меньше (1435 мм) — по ширине постепенно принимавшегося Стефенсовского стандарта некоторых приграничных c Российской Империей стран. Со временем были приняты единые национальные стандарты. Император Николай I, инженер по образованию, утверждая документы для организации железнодорожного сообщения в России, повелел утвердить ширину колеи магистральных направлений 1524 мм (5 футов). Это было шире, чем в Германии, Австрии, Франции (1435 мм), но уже, чем, к примеру, в Испании (1668 мм). Использование разной колеи привело в дальнейшем к неудобствам, связанным с необходимостью менять под вагонами на приграничных станциях тележки. Однако это же в сильной степени затруднило (с учётом русского бездорожья) снабжение немецкой армии в годы Второй мировой войны[15]. Параллельно с широкой колеёй ещё долго существовала обширная сеть более дешевых узкоколейных (как правило 750 мм), местных дорог, достигавших на пике своего развития по 40 000 км и пришедших в упадок только во второй половине XX века.

8 февраля 1837 года в отчётах впервые появляется слово «паровоз», а 30 октября паровоз «Проворный», проведя пассажирский поезд, официально открыл движение по дороге. В 1848 году открывается железная дорога длиной 308 км от Варшавы до границы с Австрией[2].

Один из первых товарных паровозов типа 1-3-0 (переделка из типа 0-3-0), построенный Александровским заводом для дороги Петербург — Москва

На обеих указанных дорогах паровозы были заграничного производства. Годом начала русского паровозостроения можно считать 1845, когда Александровский завод в Санкт-Петербурге выпустил первые паровозы: товарные типа 0-3-0 (часть позже была переделана в тип 1-3-0 — впервые в мире) и пассажирские типа 2-2-0. Через год эти паровозы начали работать на ещё строящейся магистрали Санкт-Петербург — Москва, а 1 ноября 1851 года крупнейшая в мире на тот момент времени двухпутная железнодорожная магистраль была официально открыта, благодаря чему время в пути между двумя крупнейшими в стране городами сократилось с трёх суток до менее чем 22 часов. На 1860 год в России было менее 1000 км магистральных железных дорог, и мощностей одного паровозостроительного завода вполне хватало. Однако уже в середине 1860-х в стране начинается рост строительства железных дорог, что соответственно приводит и к росту потребностей в паровозах. 15 марта 1868 года царское правительство заключает контракты с рядом российских заводов на срок в 5 лет по строительству паровозов. В следующем году свои первые паровозы выпускают Камско-Воткинский и Коломенский заводы, причём последний сразу показывает высокий темп производства и вскоре становится крупнейшим локомотивостроительным предприятием в России. В 1870 году начинают строить паровозы заводы Невский и Мальцевский[16].

Развитие конструкции русских паровозов
Русские паровозы на Всемирной выставке.
На переднем плане — Од, позади него — Ѳ, слева — Ц[комм 2]

Как и в большинстве стран с железными дорогами, в России уже с момента появления паровозы стали постоянно улучшаться. Высокий рост грузо- и пассажирооборота требовал увеличения пропускной способности железных дорог. Основной упор был сделан на повышение веса поездов, что требовало применения паровозов с более высоким сцепным весом. Так как повышение осевых нагрузок представляло на то время затруднения (требовалось дорогостоящее усиление пути), то повышение сцепного веса осуществлялось за счёт повышения числа осей. В результате уже в 1858 году в России появляются практически первые в Европе товарные паровозы с четырьмя движущими осями (тип 0-4-0)[17], а в 1878 году — первые в мире пассажирские паровозы с тремя движущими осями (тип 1-3-0)[18]. В 1895 году на русские железные дороги поступили из США паровозы типа 1-5-0 — первые в Европе паровозы с пятью движущими осями в одной жёсткой раме[19]. Дальнейшее повышение числа осей ограничивалось по условиям вписывания в кривые, что привело к появлению на русских дорогах сочленённых паровозов, при этом активно использовался зарубежный опыт. Так, в 1872 году на Закавказскую дорогу поступили первые паровозы системы Ферли (серия Ф, сама схема появилась в 1870 году) типа 0-3-0—0-3-0 (две трёхосные тележки)[20], а в 1899 году российские заводы начали выпуск (было построено свыше 4 сотен штук) полусочленённых паровозов системы Маллета (появилась в 1889 году) типа 0-3-0+0-3-0[21].

Могила «отца отечественного паровозостроения» — создателя паровозов серии «Щ» («Щук») профессора Н. Л. Щукина на Новодевичьем кладбище Санкт-Петербурга

Помимо этого, формируется российская школа паровозостроения. Так, в 1854 году инженером-конструктором А. Г. Добронравовым публикуются Правила для составления проекта паровоза. В 1870 году издаётся первый учебник «Курс паровозов», автор которого Л. А. Ермаков — профессор Петербургского технологического института. В 1880-е под руководством инженера А. П. Бородина при Киевских мастерских организуется первая в мире лаборатория по испытанию паровозов. Также из инженеров-железнодорожников того периода — Л. М. Леви, В. И. Лопушинского, А. С. Раевского и А. А. Холодецкого

. При их непосредственном участии начинается улучшение теплотехнических показателей паровозов[22].

Из всех дореволюционных паровозов выше всего паровой котёл был поднят у Ку

В 1882 году, по предложению А. П. Бородина, на одном из паровозов простую паровую машину заменили на машину-компаунд, а в 1895 году Одесские железнодорожные мастерские выпустили несколько паровозов сразу с такой машиной (серия Пб). Применение такой машины, при некотором усложнении конструкции, позволяло экономить до 20 % топлива и воды. В результате с 1890-х подавляющее большинство русских паровозов (в том числе и такие массовые серии, как О, Н, А) начинают выпускаться с машинами-компаунд[23]. 7 сентября 1902 года на русские железные дороги поступает паровоз типа 2-3-0 Бп181 — первый из паровозов российской постройки, выпущенный сразу с пароперегревателем. Паровоз экономил до 25 % воды, а в устройстве был проще паровозов с машинами-компаунд, поэтому в дальнейшем русскими заводами выпускались паровозы исключительно с пароперегревателями. Хотя были и попытки применения машины-компаунд при перегретом паре (предложено в 1911 году инженером А. О. Чечоттом), однако конструкция паровоза при этом излишне усложнялась, что повышало стоимость ремонта и не оправдывало получаемой экономии в топливе (при перегретом паре экономия от применения машины-компаунд не превышала 13 %)[24][25]. В 1907 году под руководством конструкторов К. Н. Сушкина и Е. Е. Нольтейна был разработан и построен паровоз серии К, на котором впервые в российском паровозостроении колосниковая решётка топки была вынесена над рамой. Отныне высоко поднятый паровой котёл становится характерной чертой конструкции русских паровозов[26].

Сравнительные характеристики русских паровозов
СерияТипПоверхность нагрева котла, м²Площадь колосниковой решётки, м²Давление пара, кгс/см²Нагрузка на ось, тсГоды серийной постройкиМесто постройки или отличительные особенности
Пассажирские паровозы
П2-2-0111—1461,9—2,512н[27]13,3—15,21891—1902Путиловский и Коломенский заводы
Ж2-3-01662,312н14,31896—1904Коломенский и др. заводы
Нв1-3-01432,212н151892—1914Александровский и др. заводы
Б2-3-02062,713п[28]15,71908—1914Брянский завод
Уу2-3-01922,814п16,41906—1912Путиловский завод
Ку2-3-02283,1813п161907—1914Путиловский завод
С1-3-12593,813п15,81912—1918Сормовский и др. заводы
Св1-3-12593,812п16,41914Коломенский завод
Су 1в1-3-12714,713п18,31925—1929Коломенский завод
Су 2в1-3-12774,713п18,21932—1936; 3в — 1937—1940; 4в — 1945—1956Сормовский завод
Лп2-3-13554,612п17,31915—1926Путиловский завод
М2-4-0356613п18,21926—1930Путиловский завод
ИС (ФДп)1-4-2    1932—1941 
П362-4-22426,75 18,51950—1956Опытный образец — в 1950 году, несколько паровозов построено в 1953 году
Грузовые паровозы
Э0-5-02004,212 1912 — начала 1920-х годов 
Эр0-5-02005,0914 1946—1956 
Еа, Ем1-5-02406  1943—1945Строился в США
СО171-5-0227,46 171934—1950 
СО181-5-0227,46 18 С водоподогревателем в тендерном баке
СОк181-5-0227,46 181936—1941Имел тендер-конденсатор
ФД1-5-12957,041520—211931—1941Первый образец — в 1931 году
ТЭ (52)1-5-0177,63,9 12 Строился на различных заводах Западной Европы в период Второй мировой войны
Л1-5-0222,36 18,51945—1956 
ЛВ1-5-12376,45 18,51950—1956Первый образец — в 1950 году

Закат эпохи русских паровозов

Ещё в начале XX века разными конструкторами предлагались различные варианты конструкций более экономичных, нежели паровоз, локомотивов. В 1924 году в СССР появились первые тепловозы, а в 1931 году было налажено их серийное производство (серия Ээл). И хотя в 1937 году НКПС отказался от приёма тепловозов в эксплуатацию (из-за отсутствия надлежащей производственной и ремонтной базы, а также во многом благодаря предубеждению Л. М. Кагановича), тепловозы сразу показали свою высокую экономичность, затрачивая в 5—7 раз меньше топлива на единицу работы, чем паровозы.

В 1933 году на советских магистральных железных дорогах появляется новый вид тяги — электровозная. Несмотря на более высокие начальные затраты (необходимо строительство контактной сети, тяговых подстанций, а то и целых электростанций), электровозы по сравнению с паровозами более надёжны, а их мощность мало зависит от температуры окружающей среды. К тому же будучи неавтономным локомотивом, электровоз может использовать возобновляемые ресурсы, например, энергию падающей воды. В результате уже в том году на советских заводах (Коломенский и «Динамо») было начато серийное производство электровозов, которое велось вплоть до начала военных событий.

П36-0251 — последний пассажирский паровоз советской постройки

В послевоенный период, когда началось восстановление страны, а на дорогах возрос товарооборот, мощность и скорости паровозов существенно возросли. Помимо этого, улучшались их качественные показатели, в частности на серийных машинах уже применялись водоподогреватели, проводились опыты с более экономичными пароперегревателями. Однако к тому времени и тепловозы, и электровозы уже показали свои преимущества перед паровозами. У последних всё яснее виднелся их основной недостаток — крайне низкий КПД, который даже у самых совершенных паровозов того времени (ЛВ и П36) не превышал 9,3 %. При восстановлении разрушенных локомотивостроительных заводов в них начали создавать цеха для производства новых видов локомотивов.

Советские паровозы П36 (слева) и Л (справа)

Уже в 1947 году Харьковский паровозостроительный завод перешёл на крупносерийное производство тепловозов, а Новочеркасский паровозостроительный завод — электровозов (название завода при этом сменилось на НЭВЗ). В 1950 году свои последние паровозы выпускает Брянский машиностроительный завод. Окончательную точку в судьбе русского паровозостроения поставил в 1956 году XX съезд КПСС, на котором было принято решение о прекращении строительства паровозов и о начале массового внедрения прогрессивных видов тяги — тепловозной и электровозной. В том же году 29 июня Коломенский завод выпускает последний в СССР пассажирский паровоз — П36-0251, а в конце года Ворошиловградский паровозостроительный завод (к тому времени уже Ворошиловградский тепловозостроительный) построил последний грузовой, а также последний магистральный паровоз советского производства — ЛВ-522. В том же, 1956-м, году оба эти завода перешли на выпуск тепловозов ТЭ3. В 1957 году на Муромском паровозостроительном заводе был прекращён выпуск последней в СССР серии маневровых паровозов — 9Пм[29].

Тем не менее, паровозная тяга использовалась в СССР в регулярном железнодорожном сообщении до середины 1970-х годов. По данным историка железной дороги В. А. Ракова на поездной грузовой работе паровозы использовались до 1978 года. В дальнейшем паровозы работали на некоторых второстепенных участках железных дорог. В Латвийской ССР на маршрутах Плявиняс — Гулбене и Рига — Иерики — Пыталово паровозы серии Л водили грузопассажирские поезда как минимум до 1980 года[30]. На участке Питкяранта — Олонец в Карелии паровозы серии Эр водили грузовые поезда до 1986 года. На перегоне Рославль I — Рославль II паровоз серии Л работал с грузовыми составами в 1989 году.[31] Отдельные паровозы в некоторых регионах страны использовались на манёврах в железнодорожных депо и узлах, а также на промышленных предприятиях вплоть до начала 1990-х, некоторые, в частности паровоз ОВ-324, работают до сих пор. Дольше остальных задержались на паровозной тяге некоторые узкоколейные железные дороги страны. После массового исключения паровозов из парка в СССР, в 1960—70-х гг. некоторая часть из них была пущена на слом, другая часть отправилась на многочисленные базы запаса локомотивов, где они были законсервированы, а некоторые, как, например, часть паровозов серии ФД, были переданы за рубеж. Кроме этого, после списания, паровозы часто использовались в качестве котельных в локомотивных депо или на промышленных предприятиях, а также устанавливались в качестве памятников на железнодорожных станциях, вокзалах и депо. В настоящее время паровозы в основном используются в ретропоездах, имеющих развлекательно-познавательную функцию[32].

В сентябре 2018 года был запущен первый в современной России регулярный паровозный маршрут на участке Бологое — Осташков. Пригородный поезд курсирует каждую субботу. Паровоз модели СУ 250-74 1948 года выпуска тянет состав из двух пассажирских вагонов образца 1980-х гг.[33] На Санкт-Петербургском железнодорожном узле паровозы (Л-5289, Л-5248, Л-3959, СО17-2359, Эр766-41 и другие, всего около 20 единиц) в целях поддержания работоспособности техники и квалификации персонала, регулярно используются в маневровой и вывозной работе, работая с составами массой до 2500 тонн[34]. С 2017 года вывозная работа на паровозной тяге осуществляется и на Краснодарском узле (депо Тихорецкая). Эпизодически используются в хозяйственной работе паровозы и в других депо. Подготовку паровозных машинистов в России осуществляет единственное учебное заведение - Курская дорожно-техническая школа.

Обозначения серий паровозов
Немецкий 50 3552-2
Основная статья: Обозначение тягового подвижного состава

Первые паровозы получали имена собственные («Ракета», «Планета», «Проворный»). Такая система обозначений довольно скоро показала свою несостоятельность, поэтому однотипные по конструкции паровозы стали объединять в группы, которым присваивали единое общее обозначение — серию. Обозначения серий могли быть выполнены как с применением букв, так и с применением цифр, а иногда и их сочетанием (например, финские H2)[35].

Советский Эр750-04

Однако ввиду того, что обозначения на каждой дороге присваивались по собственной системе, вскоре сложилась ситуация, когда у паровозов практически одинаковой конструкции было по несколько десятков вариантов серий, что привело к необходимости ввода единых обозначений серий паровозов по стране. Одной из первых такая система была применена в Российской империи, где в 1912 году Циркуляр Управления железных дорог Министерства путей сообщения ввёл буквенную систему обозначений серий паровозов, как для казённых, так и для частных железных дорог. Так, согласно ей, все старые товарные паровозы с 3 движущими осями (типы 1-3-0, 0-3-0, 0-3-1) получили обозначение серии Т (трёхосные), типа 0-4-0, выпущенные до паровозов «нормального типа» — Ч (четырёхосные), паровозы «нормального типа» — О (основные) и т. д.[36] Примерно в то же время в Польше перешли на буквенно-цифровое обозначение серий, при которой первая буква обозначала род службы локомотива (товарный, пассажирский или курьерский), вторая (нижний индекс) — осевую характеристику, а следовавшая далее цифровая часть — на конструктивные особенности. Например, обозначение паровоза Ty23 имеет следующую расшифровку: Towarowe («Товарный»), осевая характеристика — y (1-5-0), появился в 1923 году[37] В 1925 году в Германии Рейхсбан (Управление Государственными железными дорогами) ввёл единое двухцифровое обозначение серий паровозов для всех германских железных дорог и общую нумерацию для каждой серии. По такой системе в одну серию объединяли паровозы, выпущенные до 1920-х и имевших общую осевую формулу, в результате чего паровозов каждой серии могло быть нескольких разновидностей (например, паровозов серии 56 было шестнадцать разновидностей)[38]. Подобную схему обозначений, только трёхцифровую, пытались ввести в 1920-х и в Советском Союзе, причём на начальном уровне сохраняя при этом буквенное обозначение, результатом чего явились буквенно-цифровые обозначения серий, например, Су212. Однако такая система на советских железных дорогах оказалась неэффективной, причём во многом из-за того, что номера каждой серии могли быть лишь в пределах от 1 до 99, тогда как паровозов каждой серии было построено гораздо больше (например, тех же Су было построено свыше 2 тысяч)[39].

Нередко паровозы получали обозначения серии в честь главных конструкторов (например, грузовой Л Лебедянского, и его пассажирский тёзка Лопушинского, а грузовой Ю был в 1912 году назван Щ в честь конструктора Н. Л. Щукина) либо известных личностей (Иосиф Сталин, Серго Орджоникидзе или наиболее мощный отечественный Феликс Дзержинский).

Отличия пассажирского и грузового паровозов

Пассажирские и грузовые паровозы существенно отличаются по конструкции экипажа, что объясняется следующими причинами:

  • Пассажирскому паровозу не нужен большой сцепной вес, поэтому может быть уменьшено количество движущих или «сцепных» колёс, осуществляющих сцепление с рельсами за счёт сил трения.
  • Скорость пассажирского паровоза при равной мощности должна быть выше, для этого используют движущие колёса увеличенного диаметра, а для поддержки цилиндров и передней части котла используют бегунковые колёса небольшого диаметра. Бегунковые оси (или бегунки) стояли в отдельной тележке (чаще всего Бисселя или Цара-Краусса), они облегчают вписывание экипажа в кривые, а также подготавливают путь к прохождению движущих колёс. В некоторых случаях единственная бегунковая ось объединялась в тележку с передней движущей осью (С), что ещё больше способствовало приспособляемости экипажа к прохождению кривых на больших скоростях.

Технические преимущества и недостатки паровоза

Паровоз не боится ни быстрой езды, ни высокой форсировки котла. Паровоз боится только невнимательного обращения, плохого ремонта и уходаМашинист Франц Яблонский

Как и у всех других типов локомотивов, у паровоза есть как преимущества, так и недостатки.

Преимущества:

  • Относительная простота конструкции, благодаря чему их производство было довольно просто наладить на машиностроительном (например, Lima и HCP) или металлургическом (например, Коломенский и Сормовский) заводе.
  • Надёжность в эксплуатации, обусловленная уже упомянутой простотой конструкции, благодаря чему паровозы могут эксплуатироваться на протяжении более 100 лет.
  • Наибольшая сила тяги при трогании с места. Более того, из всех распространённых видов двигателей транспортных средств единственно паровая машина может неограниченно долго развивать максимальную силу тяги даже у стоящего на месте локомотива.
  • Многотопливность, то есть возможность работы практически на любом топливе, в том числе на дровах, торфе, угле, мазуте и т. п.. В 1960-х годах, после снятия с поездной работы, многие паровозы были переданы на подъездные пути предприятий, где их отапливали часто отходами производства: щепой, опилками, макулатурой, зерновой шелухой, бракованным зерном, отработавшими смазочными материалами. При этом тяговые возможности паровоза существенно снижались, но для манёвров с несколькими вагонами тяги хватало.
  • У тепловозов существенно падает мощность дизельных двигателей в условиях высокогорья, в то время как мощность паровозов в таких условиях даже растет (разреженный воздух оказывает меньшее сопротивление истечению отработанного пара из машины). Поэтому паровозы могут достаточно эффективно работать на высокогорных перевалах.

Недостатки паровоза:

  • Крайне низкий КПД, который на последних серийных паровозах составлял 5—9 %, что обусловлено низким КПД самой паровой машины (не превышает 20 %), а также недостаточной эффективностью сгорания топлива в паровом котле и потерями тепла пара при передаче его от котла к цилиндрам. После окончания эпохи массового использования паровозов, за счёт применения компьютерных технологий удавалось довести КПД до 11,8 %.
  • Повышенная склонность к боксованию, обусловленная сильной неравномерностью крутящего момента, создаваемого поршневой паровой машиной, особенно при небольших скоростях, а также тем, что движущие оси паровозов жестко спарены.
  • Несимметричность паровозов классической конструкции, что вызывало необходимость разворота локомотива при смене направления движения.
  • Потребность в больших запасах мягкой «котельной» воды и в их постоянном пополнении на станциях, что особенно ограничивало применение паровозов в засушливой местности (например, в пустынях) либо в отдалённых регионах стран. Применение паровозов с конденсацией отработанного пара хоть и снижало актуальность этой проблемы, но не устраняло её полностью. Необходимость организации водоснабжения существенно удорожало постройку железнодорожных линий вообще и сдерживало расширение дорожной сети — малодеятельные линии оказывались нерентабельными.
  • Высокая пожароопасность, обусловленная наличием открытого огня сгорающего топлива. Данный недостаток отсутствует на бестопочных паровозах, однако радиус действия таких машин весьма ограничен.
  • Большое количество дыма и копоти, выбрасываемых в атмосферу. Этот недостаток особенно сильно проявлялся при вождении пассажирских поездов, при работе в черте населённых пунктов, в тоннелях и проч. Проблема была настолько острой, что власти города Нью-Йорка в 1903 году издали закон, запрещающий использование паровозов на территории нью-йоркского острова Манхэттен южнее реки Харлем (Harlem River) после 30 июня 1908 года. Формально закон стал реакцией правительства штата на катастрофу 1902 года. Тогда во время движения по тоннелям в районе Парк-Авеню машинист одного из поездов был ослеплен паровозным дымом, не рассчитал скорость, и его паровоз врезался во впереди идущий состав, в результате чего погибло пятнадцать пассажиров. В 1923 году этот закон был ещё более ужесточен. Так называемый «Акт Кауфмана», который должен был вступить в силу с 1 января 1926 года, предписывал всем железным дорогам, чьи линии хотя бы частично находились в границах Нью-Йорка и его пригородов, не использовать на этих линиях никакой другой тяги, кроме электрической.
  • Невозможность работы паровозов по системе многих единиц, что для вождения тяжеловесных поездов требует применения кратной тяги, а следовательно, и увеличения числа локомотивных бригад.
  • Тяжёлые условия труда локомотивной бригады.
  • Опасность взрыва котла.
  • Высокая трудоёмкость ремонта, особенно парового котла.

Несмотря на тяжёлые условия работы, паровозы, тем не менее, весьма ценились машинистами. Прежде всего это было связано с тем, что, в отличие от всех других локомотивов, теоретически рассчитать рациональные режимы ведения поезда для паровозов практически невозможно, так как слишком много составляющих: температура и давление пара, положения регулятора и реверсора, уровень воды в котле и т. д. и т. п. Из-за этого сильно ценился практический опыт машинистов, благодаря которому и удавалось осуществлять вождение тяжеловесных поездов с более высокими скоростями, как это делал, например, советский машинист Пётр Кривонос. С уходом паровозов авторитет профессии машинист локомотива значительно упал[40].

Рекорды среди паровозов
Скоростной паровоз № 999

Самый первый официальный рекорд для рельсового транспорта был зарегистрирован в 1829 году в Англии и является рекордом скорости. 6 октября этого года на железной дороге Манчестер — Ливерпуль при большом стечении народа состоялись гонки, вошедшие в историю как «Рейнхильские состязания» (англ. Rainhill Trials). Победителем этих соревнований стал паровоз Стефенсона «Ракета», который 8 октября развил скорость 24 мили/ч (38,6 км/ч), по другим данным — 30 миль/ч (48 км/ч), что на то время являлось рекордом для сухопутного транспорта[41]. Дальнейшей планкой, к которой стремились конструкторы паровозов, стала скорость в 100 миль/ч (160,9 км/ч). Точные данные о том, когда этот рекорд был побит, весьма разнятся. Так, согласно одним данным, в сентябре 1839 года такой скорости достиг английский паровоз «Hurricane» («Харрикейн», «Ураган») типа 1-1-1 с диаметром движущих колёс 3048 мм (10 футов). Согласно другим, это был американский паровоз типа 2-2-0 № 999, который 10 мая 1893 года с поездом «Empire State Express» развил скорость в 181 км/ч. Однако оба эти факта нередко ставятся под сомнение различными авторитетными учёными[41]. Рекорд скорости в 200 км/ч был превзойдён 11 мая 1936 года, когда немецкий паровоз серии 05 типа 2-3-2 фирмы «Борзиг» в демонстрационной поездке достиг скорости 200,4 км/ч. Окончательный же рекорд скорости для паровозов был установлен 3 июля 1938 года, английский паровоз серии A4 № 4468 «Mallard» («Дикая утка») достиг скорости 202 км/ч (125 миль/ч)[41].

Советский рекорд скорости среди паровозов несколько скромнее. Так, 29 июня 1938 года скоростной паровоз Коломенского завода (2-3-2К) на линии Ленинград — Москва достиг скорости в 170 км/ч[42]. Однако есть данные, что в апреле 1957 года другой скоростной паровоз, но уже Ворошиловградского завода (2-3-2В) улучшил этот результат, достигнув скорости в 175 км/ч[43].

Что касается размеров, то самыми большими и тяжёлыми паровозами в мире являются американские паровозы Класса 4000 («Big Boy»), длина которых с тендером достигает 40,47 м, а служебная масса составляет 548,3 т, что делает их заодно самыми тяжёлыми локомотивами в истории. Из советских паровозов самыми большими и тяжёлыми были опытные П38, служебная масса которых с тендером составляла 383,2 т при длине 38,2 м, а из довоенных — сочленённый танк-паровоз Я-01 длиной 33,1 м при служебной массе 266,6 т. Самым же массовым в мире паровозом является российский (советский) паровоз серии Э. Этот паровоз строился с 1912 по 1956 гг. на трёх десятках заводов в шести странах мира. По разным оценкам, было построено не менее 10,8 тысяч паровозов этой серии[44].

Примечания
Комментарии
  1. В подавляющем большинстве случаев на паровозах устанавливаются две машины — по одной на каждой стороне хода. Помимо очевидного требования логики компоновки, это даёт возможность избежать проблемы при трогании с места, когда шатун одной из машин находится в «мёртвом положении».
  2. Обозначения серий указаны по системе 1912 года.
Источники
  1. В. В. Одинцов. Лингвистические парадоксы. — М.: Просвещение, 1982. — С. 31—32.
  2. Раков В. А. Введение // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 7—10.
  3. С. П. Сыромятников. Классификация паровозов // Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — Т. 1. — С. 6—7.
  4. Дробинский В. А. Основные части паровоза и экипировочные устройства // Как устроен и работает паровоз. — 1955. — С. 16.
  5. С. П. Сыромятников. Составные части паровоза // Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — Т. 1. — С. 4—6.
  6. С. П. Сыромятников. Общее устройство котла и его работа // Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — Т. 1. — С. 31—34.
  7. Струженцов И. М. Составные части котла // Конструкции паровозов. — 1937. — С. 53—54.
  8. Хмелевский А. В., Смушков П. И. Основные части топки // Паровоз. — 1973. — С. 20—23.
  9. С. П. Сыромятников. Топка и кожух топки // Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — Т. 1. — С. 72—85.
  10. Хмелевский А. В., Смушков П. И. Гарнитура котла // Паровоз. — 1973. — С. 43—64.
  11. Житков Борис. Как устроен паровоз. Довоенное издание.
  12. Котурницкий П. В. Паровозы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  13. Забаринский П. Глава IV // Стефенсон. — 1937.
  14. Забаринский П. Глава V // Стефенсон. — 1937.
  15. Гудериан Г. Воспоминания солдата / Пер. с нем. — Смоленск: Русич, 1998. — 656 с. — (Мир в войнах). — ISBN 5-88590-901-6.
  16. Раков В. А. Паровозы русских железных дорог, построенные в период 1845—1880 гг. Общие сведения // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 11—12.
  17. Раков В. А. Паровозы Петербурго-Московской железной дороги // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 12—19.
  18. Раков В. А. Пассажирские паровозы типа 1-3-0 // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 125.
  19. Раков В. А. Первые паровозы типа 1-5-0 // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 190—191.
  20. Раков В. А. Паровозы типа 0-3-0—0-3-0 // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 88—90.
  21. Раков В. А. Паровозы системы Маллета серии Ѳ // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 154—160.
  22. Подвижной состав железных дорог // История железнодорожного транспорта России. — 1994. — С. 245—247.
  23. Раков В. А. Товарные паровозы, построенные в период 1881—1917 гг. Общие сведения // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 126—129.
  24. Раков В. А. Паровозы серий Ж и З // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 223—237.
  25. Раков В. А. Паровозы серии Ы // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 175—182.
  26. Раков В. А. Паровозы серии К // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 227—230.
  27. Приставка «н» означает «насыщенный пар».
  28. Приставка «п» означает «перегретый пар».
  29. Раков В. А. Введение. Последние паровозы // Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — М.: Транспорт, 1999. — С. 9—10. — ISBN 5-277-02012-8.
  30. Просмотр фотографии
  31. Фото: Л-0413 — TrainPix
  32. И. Вьюгин. Не стой, паровоз. Гудок (№ 198 (25397) от 1.11.2013).
  33. И. Тарасова. Паровоз с двумя вагонами начал ходить из Бологое в Осташков. tver.kp.ru. «Комсомольская правда-Тверь» (30 сентября 2018).
  34. В Петербурге по железной дороге до сих пор ходят паровозы (видео) |. GAZETA.SPb (14 апреля 2015). Дата обращения: 16 марта 2019.
  35. Обозначения тягового подвижного состава // Энциклопедия «Железнодорожный транспорт». — 1994. — С. 263—264.
  36. Раков В. А. Товарные паровозы, построенные в период 1881—1917 гг. // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 125—128.
  37. Раков В. А. Паровозы железных дорог западных областей Белоруссии и Украины // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 324.
  38. Раков В. А. паровозы серий ТЭ, ТЕ, ТЛ // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 341.
  39. Раков В. А. Паровозы серии Эу // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 259.
  40. Александр Смирнов. Лебединая песня паровозов // Железнодорожное дело. — 1999 (№ 3). — С. 9.
  41. Боравская Е. Н., Шапилов Е. Д. От паровоза «Ракета» до «Летучего шотландца» // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт / Под общ. ред. И. П. Ковалёва. — СПб.: ГИИПП «Искусство России», 2001. — Т. 1. — С. 167—171. — 2000 экз. — ISBN 5-93518-012-X.
  42. Раков В. А. Опытные пассажирские паровозы // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 297—300.
  43. Курьерский паровоз типа 2-3-2В // Техника — молодёжи. — 1974 (№ 1).
  44. Раков В. А. Паровозы серии Э // Локомотивы отечественных железных дорог, 1845—1955. — 1995. — С. 190.

Литература
  • Забаринский П. Стефенсон. — М.: Журнально-газетное объединение, 1937. — (Жизнь замечательных людей).
  • Котурницкий П. В. Паровозы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Струженцов И. М. Конструкции паровозов. — Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937.
  • С. П. Сыромятников. Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — Т. 1. — 337 с.
    • С. П. Сыромятников. Курс паровозов. Устройство и работа паровозов и техника их ремонта / Центральное управление учебными заведениями. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1937. — Т. 2. — 524 с.
  • Раков В. А. Локомотивы отечественных железных дорог 1845—1955. — Изд. 2-е, переработанное и дополненное. — М.: Транспорт, 1995. — ISBN 5-277-00821-7.
  • Хмелевский А. В., Смушков П. И. Паровоз (устройство, работа и ремонт). Учебник для технических школ железнодорожного транспорта. — 2-е издание. — М., 1979.
  • БСЭ. — 2-е издание.
  • Юго-Западные железные дороги. Альбом паровозов. — Киев, 1896.

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.