Паровоз
-
История паровозов
- Паровозы были разработаны в начале 19 века в Великобритании.
- Первый паровоз, перевозивший грузы, был построен Ричардом Тревитиком в 1804 году.
- В 1812 году Мэтью Мюррей построил первый коммерчески успешный паровоз «Саламанка».
- В 1825 году Джордж Стивенсон построил первый паровоз для перевозки пассажиров.
-
Развитие и инновации
- В 1830 году Джордж Стивенсон открыл первую общественную междугороднюю железную дорогу.
- В США были разработаны большие и тяжелые локомотивы, такие как Union Pacific Big Boy.
- В начале 1900-х годов паровозы начали вытесняться электрическими и дизельными локомотивами.
-
Паровозы в разных странах
- В Великобритании паровозы использовались до середины 20 века.
- В США первые паровозы были импортированы из Великобритании, но вскоре появилась отечественная промышленность.
- В Европе первые паровозы появились во Франции, Бельгии, Германии и России.
-
Современные паровозы
- В 1980-х годах большинство паровозов были выведены из регулярного использования.
- Некоторые паровозы продолжают курсировать на туристических линиях и линиях культурного наследия.
-
История локомотивов
- Первый локомотив в Германии был построен Августом Борзигом в 1841 году.
- Первый локомотив, выпущенный Henschel-Werke, был поставлен в 1848 году.
- Первые паровозы в Италии работали на линии Неаполь-Портичи.
- Первая железнодорожная линия в Швейцарии была открыта в 1844 году.
-
Проблемы с локомотивами в Австралии
- Засушливая природа Южной Австралии создавала проблемы для паровых локомотивов.
- Высокая концентрация хлорида магния в воде вызывала проблемы с техническим обслуживанием.
- Оператор линии, Commonwealth Railways, применил дизель-электрический локомотив.
-
Компоненты паровоза
- Жаротрубный котел был стандартным для паровозов.
- Котел состоит из топки, бочки и коптильни.
- Давление в котле контролируется манометром.
- Пар используется для работы других устройств и отопления.
-
Паровой контур
- Пар собирается в перфорированную трубу или купол.
- Пар проходит через пароперегреватель и попадает в паровые камеры.
- Клапаны регулируют подачу пара в цилиндры.
- Цилиндры имеют двойное действие, обеспечивая полный оборот приводного колеса.
-
Управление локомотивом
- Клапанный механизм регулирует движение клапанов.
- Точка отсечки определяет долю хода, в течение которого пар поступает в цилиндр.
- Рычаг заднего хода управляет переключением передач.
- Отработавший пар выходит через дымовую трубу.
-
Дымовая труба и эжектор
- Дымовая труба расположена в коптильной камере и регулирует подачу пара и выхлопных газов.
- Эжектор требует тщательного проектирования и регулировки для эффективной работы.
- Сильная тяга может вызвать выбросы загрязняющих веществ.
-
Ходовая часть
- Включает тормозной механизм, колесные пары, полуоси, пружины и механизм перемещения.
- Вес сцепления важен для передачи мощности и устойчивости локомотива.
- Уравнительные балки и подвеска с уравнительными рычагами улучшают управляемость.
- Локомотивы с полным сцеплением не устойчивы на скорости.
- Локомотивы с несколькими сцепленными колесами испытывают нагрузки на фланцы.
-
Шасси
- Основная конструкция, на которую монтируется котел.
- Европейские локомотивы используют пластинчатые рамы, американские — сборные стержневые рамы.
- В 1920-х годах появились литые стальные кузова.
-
Топливо и вода
- Локомотивы часто прицеплены к тендеру для перевозки топлива и воды.
- Топливо зависело от доступности и экономической целесообразности.
- В США уголь стал доминирующим топливом после 1870 года.
- В Австралии после Второй мировой войны использовали тяжелое топливо.
- В Швейцарии экспериментировали с электрическим подогревом.
- Вода необходима для работы паровоза, но требует регулярной промывки и очистки.
-
Электрификация железных дорог
- Проблемы с паровыми локомотивами способствовали росту интереса к электрификации.
- В 1970-х годах компания Porta разработала систему химической обработки воды для поддержания чистоты и предотвращения коррозии.
-
Альтернативные виды топлива
- Некоторые паровозы работают на отработанном растительном масле.
- Примеры: Grand Canyon Railway 4960, Grand Canyon Railway 29, Sugar 148, железнодорожные локомотивы Диснейленда.
-
Экипаж и управление
- Управление паровозом осуществляется с задней части котла.
- Экипаж обычно состоит из машиниста и пожарного.
- Вспомогательная бригада сопровождает сохранившиеся паровозы на магистрали.
-
Фурнитура и приборы
- Локомотивы оснащены паровыми насосами, форсунками, водомерами, изоляцией котла, предохранительными клапанами, манометрами, искрогасителями и коптильными камерами.
-
Паровые насосы и форсунки
- Ранние локомотивы использовали ручные насосы, позже осевые насосы и паровые форсунки.
- В 20-м веке использовались паровые форсунки, часто с «живым» паром и отработанным паром.
-
Изоляция котла
- Изоляция котла важна для сохранения тепла.
- Ранние методы включали деревянную обшивку и лаги, позже использовались пасты и профилированные блоки.
- Современные материалы: стекловата и алюминиевая фольга.
-
Предохранительные клапаны
- Ранние клапаны управлялись грузом, позже использовались подпружиненные стойки.
- В конце 1850-х годов появился предохранительный клапан Рамсботтома, позже клапан Ричардсона.
-
Манометр
- Ранние локомотивы не показывали давление пара, позже использовались манометры Бурдона.
- Некоторые локомотивы имеют дополнительный манометр в паровом отсеке.
-
Искрогасители и коптильные камеры
- Дровяные горелки требуют искрогасителей, использовались капотные дымоходы и центробежные решетки.
- Самоочищающиеся коптильные камеры разбивали крупные частицы на мелкие, которые выбрасывались с дымовой завесой.
-
Ограничение производительности локомотива
- Скорость подачи топлива в топку является основным фактором, ограничивающим производительность локомотива.
- В начале 20-го века механические кочегарки стали стандартным оборудованием в США и других странах.
-
Подогрев питательной воды
- Подача холодной воды в котел снижает энергопотребление.
- Нагреватели питательной воды для отработавшего пара стали популярными.
- Использование форсунок для подачи горячего пара также способствует предварительному нагреву.
-
Конденсаторы и водоснабжение
- Паровозы потребляют много воды, что было проблемой в пустынных районах.
- Конденсационные двигатели использовали радиаторы для улавливания пара и его конденсации.
- В США и Великобритании локомотивы оснащались черпаками для сбора воды.
-
Тормозной
- Паровозы имеют собственную тормозную систему с большими колодками.
- Пневматические тормоза использовали воздушный компрессор, вакуумный тормоз — эжектор.
- Песочницы использовались для улучшения тяги и торможения в сырую погоду.
-
Смазка
- Поршни и клапаны смазывались жиром, позже использовались лубрикаторы.
- Смазка компонентов рамы осуществлялась капиллярным действием.
- Шатунная шейка и крейцкопфные подшипники имели резервуары для масла.
-
Воздуходувка
- Вентилятор использовался для поддержания тяги при остановках и в туннелях.
- Обратные удары были распространенным явлением, особенно в туннелях.
-
Буферы
- Локомотивы имели буферы для поглощения сжимающих нагрузок.
- Тяговая нагрузка переносилась системой сцепления.
-
Сцепные устройства и тяговые устройства
- В Канаде и США используются сцепные устройства Janney и тяговые устройства с ограниченной слабиной хода.
- В Великобритании и Европе популярны сцепные устройства типа «бакай».
-
Пилоты и фары
- Пилоты крепились к передней части локомотивов для устранения препятствий.
- Фары использовались для ночного освещения, сначала масляные, затем электрические.
- В Великобритании фары не использовались из-за опасности для ночного зрения.
-
Прибамбасы и автоматическое управление
- Локомотивы использовали колокольчики и свистки для предупреждения.
- В начале 20 века начали использовать автоматические системы сигнализации.
-
Разгонные двигатели и пожарная дверь
- Разгонные двигатели обеспечивали дополнительное тяговое усилие при запуске.
- Пожарные двери использовались для предотвращения попадания воздуха на огонь и защиты бригады.
-
Вариации и клапанный механизм
- Ранние паровозы имели два цилиндра, позже использовались три или четыре.
- Клапанный механизм Стивенсона был заменен клапанной передачей Уолшартса.
-
Рецептура и сочлененные локомотивы
- Составные локомотивы увеличивали подачу пара и уменьшали тепловые потери.
- Сочлененные локомотивы были разработаны для сложных поворотов на узкоколейных железных дорогах.
-
Конструкции сочлененных локомотивов
- Молоток и Гарратт имели один котел и два двигателя
- Локомотив Фэрли имел два котла и две отдельные двигательные установки
- Двухшпиндельные типы не имели успеха
-
Мотор-редукторные локомотивы
- Разработаны для промышленных, лесозаготовительных и шахтных железных дорог
- Имели редукторную передачу и ведущий вал между коленчатым валом и ведущими мостами
-
Кабина вперед
- В США на Южно-Тихоокеанской железной дороге кабина и топка находились в передней части локомотива
- В Англии Оливер Буллид разработал локомотив класса SR Leader, но он был списан из-за конструктивных ошибок
- Во Франции были построены три локомотива Heilmann с вынесенной вперед кабиной
-
Паровые турбины
- Попытки улучшить работу и эффективность паровозов
- Турбомотор London, Midland & Scottish Railway был успешным, но не получил широкого распространения
- В США и Европе были построены электровозы с турбонаддувом, но они выходили из строя из-за конструктивных недостатков
- Единственным успешным турбовозом был TGOJ MT3 в Швеции
-
Локомотив без огня
- Котел заменен аккумулятором пара, заряжаемым паром из стационарного котла
- Использовались в местах с высоким риском пожара, где важна чистота или где легко доступен пар
-
Смешанная мощность
- Гибридные паровозы с дизельным двигателем производятся в России, Великобритании и Италии
- Электропаровые локомотивы использовались в Швейцарии для обогрева котла электричеством
- Пароэлектрические локомотивы использовали электрическую трансмиссию и паровой двигатель
-
Классификация
- Паровозы классифицируются по расположению колес
- Система счисления Уайта используется в англоязычных странах и странах Содружества
- Классификация МСЖД используется в европейских странах, за исключением Великобритании
-
Измерение производительности
- Локомотивы оценивались по тяговому усилию и выходной мощности
- Тяговое усилие измерялось как среднее усилие за один оборот ведущих колес
- Выходная мощность измерялась динамометрическими вагонами при реальных дорожных испытаниях
-
Тяговое усилие и вес локомотива
- Тяговое усилие определяется давлением в котле, пропорциями цилиндров и размером ведущих колес
- Вес локомотива пропорционален выходной мощности, количество осей определяется весом и предельной нагрузкой на рельсы
- Количество ведущих колес определяется весом сцепления, остальные оси приходятся на переднюю и заднюю тележки
-
Типы локомотивов и их особенности
- Пассажирские локомотивы имели двухосные ведущие тележки для лучшего управления
- В Европе использовались тележки Bissel для улучшения способности преодолевать повороты
- Маневровые двигатели имели небольшие ведущие колеса и поддерживали топку и основную секцию котла
- В США появились молотковые двигатели с множеством ведомых колес
-
Эволюция конструкций локомотивов
- В конце 19 века грузовые локомотивы уделяли внимание тяговому усилию, пассажирские — скорости
- Грузовые локомотивы увеличивались в размерах, добавлялись прицепные тележки
- Пассажирские локомотивы имели ведущие тележки с двумя осями и большие ведущие колеса
-
Производство локомотивов
- Наиболее производимым паровозом является российский 0-10-0 класса Е
- В Великобритании до 1923 года производство было смешанным, затем крупные компании строили локомотивы самостоятельно
- В Швеции большинство паровозов производилось местными заводами, многие были законсервированы во время холодной войны
- В США локомотивы почти всегда производились в США, крупные производители изготавливали локомотивы для всех железных дорог
-
Техническое обслуживание и модернизация
- Паровозы требовали регулярного технического обслуживания и капитального ремонта
- Во время капитальных ремонтов происходили изменения и модернизации, добавлялись новые приборы и улучшались характеристики
- Когда обслуживание становилось слишком дорогим, локомотивы продавались или выводились из эксплуатации
-
История паровых локомотивов в Австралии
- В Сиднее и Квинсленде паровые локомотивы строились местными компаниями.
- В Южной Австралии и Виктории локомотивы производились в местных мастерских.
- В Западной Австралии большинство локомотивов были импортированы из Великобритании.
-
Конец использования паровых локомотивов
- Электрификация и дизельные локомотивы начали вытеснять паровые в начале XX века.
- В Северной Америке переход на дизельные локомотивы завершился в 1950-х годах.
- В Европе электрификация полностью заменила паровые локомотивы к 1970-м годам.
-
Проблемы и недостатки паровых локомотивов
- Паровые локомотивы менее эффективны и требуют постоянного обслуживания.
- Вода необходима для работы паровых локомотивов, что создает проблемы в пустынных регионах.
- Паровые локомотивы загрязняют окружающую среду и требуют частой очистки.
-
Возрождение паровых локомотивов
- В 1975 году в Великобритании начались проекты по возрождению паровых локомотивов.
- В 2005 году Hunslet Engine Company начала коммерческое производство паровых локомотивов.
- В США и Великобритании продолжаются проекты по созданию новых паровых локомотивов.
-
Современные проекты и достижения
- В США проект Coalition for Sustainable Rail разрабатывает современный паровоз с использованием торрефицированной биомассы.
- В Германии и Польше паровые локомотивы продолжают использоваться в промышленных целях.
- В Польше в городе Вольштынь до сих пор ходят пассажирские поезда на паровых локомотивах.
-
История и использование паровых локомотивов
- Паровые локомотивы использовались на польских железных дорогах до 2019 года.
- Швейцарская компания Dampflokomotiv- und Maschinenfabrik DLM AG поставляла паровые локомотивы в Швейцарию и Австрию.
- В Германии был восстановлен паровоз DR Class 52.80.
-
Будущее паровых локомотивов
- В Великобритании будущее паровых локомотивов под вопросом из-за политики по климату.
- Туристические железные дороги используют паровые локомотивы на нефти для снижения экологического следа.
- Коалиция за устойчивую железную дорогу разрабатывает экологически чистое топливо из торрефицированной биомассы.
-
Паровоз в культуре
- Паровозные темы присутствуют в фольклоре и литературе с XIX века.
- Паровозные игрушки и моделирование популярны.
- Паровозные темы часто встречаются в фильмах, телешоу и компьютерных играх.
-
Паровозные темы в искусстве
- Паровозные темы используются в геральдике, например, в гербах Дарлингтона и Суиндона.
- Паровозные темы популярны среди коллекционеров монет.
- Паровозные темы встречаются в литературе и аниме, таких как «Ночь на Галактической Железной Дороге» и «Galaxy Express 999».
-
Типы паровых локомотивов
- Паровозные локомотивы включают различные типы, такие как Garratt, Fairlie, Mallet и другие.
- Существуют различные типы паровых локомотивов, такие как электрические, турбинные и другие.