Parní lokomotiva je autonomní lokomotiva s parní elektrárnou, využívající jako motor parní stroje [comm 1] . Parní lokomotivy byly prvními vozidly pohybujícími se po kolejích , samotný koncept lokomotivy se objevil mnohem později a právě díky parním lokomotivám. Parní lokomotiva je jedním z unikátních technických prostředků vytvořených člověkem a roli parní lokomotivy v historii lze jen stěží přeceňovat. Jeho zásluhou se tedy objevila železniční doprava a byly to právě parní lokomotivy, které v 19. a první polovině 20. století prováděly hlavní objem přepravy , a sehrály obrovskou roli v povznesení ekonomiky řady zemí. Parní lokomotivy byly neustále vylepšovány a vyvíjeny, což vedlo k široké škále konstrukcí, včetně těch, které se lišily od klasického. Existují tedy parní lokomotivy bez tendru , bez kotle a pece, s turbínou jako motorem, s ozubeným převodem . Od poloviny 20. století však byla parní lokomotiva nucena ustoupit pokročilejším lokomotivám - dieselovým lokomotivám a elektrickým lokomotivám , které svou účinností výrazně předčí parní lokomotivu. Přesto v řadě zemí fungují parní lokomotivy dodnes, a to i na dálnicích.
Vynález ruského slova „parní lokomotiva“ je připisován N. I. Grechovi , který v polovině 19. století vydával noviny „ Severní včela “ . Předtím byla lokomotiva nazývána "koloběžkový parní stroj" (nebo jednoduše "stroj"), "parní vůz", "parní vozík", "parník" - Čerepanovovými a V. A. Žukovským a dokonce i "parník". V roce 1836, v souvislosti s nadcházejícím otevřením železnice Carskoje Selo , se v Severnaja Pchela č. 223 z 30. září objevila tato zpráva:
Ihned po příchodu parních strojů, které by se pro odlišení od vodních parníků daly nazvat parní lokomotivy, budou následovat pokusy s jejich využitím ... [1]
V prvních zprávách stavitele dráhy Carskoje Selo F. A. Gerstnera lze nalézt: „parní stroj“, „parní vůz“, „ parní vůz “. Od roku 1837 už Gerstner používá slovo „lokomotiva“. Ve zprávách Carskoye Selo Railway se slovo „lokomotiva“ poprvé objevuje 8. února téhož roku [2] .
Klasifikace lokomotiv je velmi různorodá. Nejčastěji existuje sedm hlavních funkcí [3] :
Přes rozmanitost provedení mají všechny parní lokomotivy tři hlavní propojené části: parní kotel , parní stroj a posádku [4] [5] .
Parní kotel slouží k výrobě páry, to znamená, že je primárním zdrojem energie. Pára na parní lokomotivě je hlavní pracovní tekutinou v mnoha zařízeních a mechanismech, a především v trakčním parním stroji, který přeměňuje energii páry na vratný pohyb pístu , který se zase přeměňuje na rotační pohyb pomocí klikový mechanismus nutící hnací kola se točit . Kromě toho pára slouží k pohonu parovzdušného čerpadla , generátoru parní turbíny a používá se také ve zvukových signálech - píšťalka a tajfon . Osádka parní lokomotivy, skládající se z rámu a pojezdu, je jakoby pohyblivým základem (kostra) parní lokomotivy a slouží k přenášení zařízení a pohybu lokomotivy po kolejích . Také někdy mezi hlavní části lokomotivy patří tendr - vagón připojený k lokomotivě , který slouží k uskladnění vody a paliva [4] [5] .
Protože parní kotel je primárním zdrojem energie, činí z něj hlavní součást parní lokomotivy. V tomto ohledu je na kotel kladena řada požadavků, především spolehlivost (bezpečnost) kotle. Důvodem je skutečnost, že tlak páry může dosahovat velmi vysokých hodnot (až 20 atm. a výše), čímž se kotel promění v potenciální bombu a jakákoliv konstrukční vada může vést k explozi , čímž dojde ke ztrátě lokomotiva zdroje energie zároveň. Právě výbuch parního kotle byl v 19. století jedním z nejpádnějších argumentů proti zavedení trakce lokomotiv. Také parní kotel by měl být snadno ovladatelný, udržovatelný a opravitelný, měl by být schopen pracovat na různé druhy a druhy paliva, být co nejvýkonnější a také hospodárný [6] .
Parní kotel se skládá z částí, které jsou pro přehlednost často rozděleny do pěti skupin [6] [7] :
Klasický kotel parní lokomotivy se skládá z následujících hlavních částí (na obrázku výše - zleva doprava) : topeniště , válcová část a udírna [7] [8] .
V topeništi (je to také spalovací komora ) se chemická energie obsažená v palivu přeměňuje na tepelnou energii . Konstrukčně se topeniště skládá ze dvou ocelových skříní zasazených do sebe: topeniště (samotné topeniště) a pláště , vzájemně propojených speciálními spoji . Lokomotivní pec pracuje v extrémně obtížných teplotních podmínkách, protože teplota vyhořelého paliva může dosáhnout 700 °C při topení uhlím a přes 1600 °C při topení olejem. Také mezi topeništěm a pláštěm je během provozu vrstva páry pod vysokým tlakem (desítky atmosfér). Proto je topeniště sestaveno z co nejmenšího počtu dílů, konkrétně topeniště se často skládá z pěti plechů: stropního, dvou bočních, zadních a trubkových roštů. Ta je místem přechodu z pece do válcové části [9] .
Ve spodní části topeniště je rošt , který slouží k udržení vrstvy hořícího tuhého paliva. A v zadním listu je otvor pro šroub , kterým se hází palivo. U výkonných parních lokomotiv jsou v horní části topeniště umístěny cirkulační trubky a (nebo) termosifony , které slouží ke zvýšení cirkulace vody v kotli. Na tyto trubky je připevněn speciální oblouk z cihel , který chrání strop a trubkový rošt před vystavením otevřenému plameni [9] .
Topeniště se mezi sebou vyznačují tvarem stropu: s plochým stropem a radiálním. Topeniště s plochým stropem ( Belperovo topeniště ) má poměrně velký objem topeniště, který zajišťuje úplné shoření paliva. V důsledku toho byly takové topeniště velmi běžné v časných parních lokomotivách a v řadě zemí se vyráběly až do konce stavby parních lokomotiv . Protože však ploché plechy hůře odolávají vysokému tlaku kotle, je u výkonných parních lokomotiv nutné vytvořit velké množství spojení mezi topeništěm a skříní. Proto se na výkonných parních lokomotivách používaly pece s radiálním stropem ( radiální pec ), které jsou lehčí než pec Belper a lépe odolávají vysokému tlaku páry. Radiální pec má však vážnou nevýhodu: relativně malý objem prostoru pece, díky kterému se palivo spaluje méně efektivně. V důsledku toho je v přední horní části takových topenišť často instalováno přídavné spalování , které zlepšuje účinnost spalování paliva (i když je tento názor často přehnaný) [9] [10] .
Válcová část parního kotle je jeho hlavní částí, protože v ní dochází k hlavní výrobě páry . Ve skutečnosti je válcová část ohnivzdorný kotel , protože voda se ohřívá díky velkému počtu (až několik stovek kusů), které jí procházejí požárními trubicemi , uvnitř kterých proudí tepelný vzduch. Plášť válcové části se skládá z několika bubnů (obvykle tří nebo více), spojených teleskopickým způsobem, to znamená, že jeden je zasazen do druhého. Poprvé byl vícetrubkový kotel na parních lokomotivách použit v roce 1829, konkrétně na slavné „ Raketě “ od Stephensona .
Často je ve válcové části také přehřívák , který je umístěn v trubkách, které jsou v podstatě podobné kouřovým trubicím, ale mají větší průměr. Takové trubky se již nazývají plamenové trubky a samotný přehřívač se nazývá ohniště .
Souprava kotleNáhlavní souprava kotle (někdy - Příslušenství kotle ) - zařízení a zařízení, která slouží k racionálnímu spalování paliva. Souprava kotle obsahuje: rošt, klenbu, popelník s dmychadlem, držák jisker, dvířka udírny, odtah kouře [8] .
Podle umístění se rozlišuje sestava topeniště a sestava udírny. Existuje také takové zařízení, jako je dmychadlo sazí , které může být umístěno jak v topeništi, tak v topeništi topeniště, nebo může být dokonce přenosné. Vyfukovač sazí slouží k čištění vnitřního povrchu dýmovnice a plamence od sazí a popela , čímž se zvyšuje přenos tepla z horkých plynů stěnami potrubí do vody a páry. Čištění se provádí nasměrováním proudu páry do potrubí. Následně byly na mnoha parních lokomotivách demontovány dmychadla sazí [11] .
Rošt je umístěn v topeništi na úrovni rámu topeniště, slouží k udržení vrstvy hořícího tuhého paliva a díky štěrbinám jí zajišťuje proudění vzduchu potřebného pro spalování. Vzhledem k velkým rozměrům (např. u parní lokomotivy řady L má rozměry 3280 mm × 1830 mm ) je rošt vyroben ze samostatných prvků - roštů , které jsou umístěny v příčných řadách. U raných parních lokomotiv byly roštové tyče pevné, později se začaly stavět parní lokomotivy s pohyblivými (houpacími) roštovými tyčemi, což umožnilo zjednodušit čištění pece od strusky a popela . Pohon otočného roštu je převážně pneumatický. Struska a popel z pece se nalévají do speciálního bunkru umístěného pod pecí - popelník , jehož horní část pokrývá celý rošt a spodní část je kvůli nedostatku volného prostoru umístěna hlavně mezi stranami. hlavního rámu lokomotivy. Pro průchod vzduchu do pece je popelník vybaven speciálními ventily, které se používají i k čištění bunkru od strusky. K soupravě topeniště patří i dvířka pece , která uzavírají otvor pro šroub (slouží k vhození paliva do topeniště), čímž oddělují prostory topeniště a kabiny řidiče. Vzhledem k tomu, že popelník i rošt poskytují čerstvý vzduch do topeniště, může ucpání (struskování) jejich vzduchových kanálů a štěrbin vést k vážnému poklesu výkonu kotle, proto při použití antracitu a nízkokalorického uhlí použijte zvlhčovač strusky se používá , což je několik trubek s otvory umístěnými po obvodu roštu. Periodicky jimi prochází pára, která snižuje teplotu na samotném roštu a při kontaktu se struskou jej činí poréznějším [11] .
Pokud je parní lokomotiva vytápěna olejem nebo topným olejem (běžné u moderních parních lokomotiv), jsou v peci instalovány olejové trysky a ropovody. Trysky zajišťují jemný rozstřik paliva, který je nezbytný pro jeho úplné spálení. Současně je z topeniště odstraněn rošt a místo něj je do popelníku a topeniště instalována speciální cihlová klenba (také známá jako cihelné zdivo ), která slouží jako dodatečná ochrana topeniště před plamenem s vyšší teplotou. (přes 1600 °) než u topení uhlím a také pro racionalizaci spalovacího procesu - pokud plamen nakrátko zhasne, pak rozžhavená klenba pomůže zapálit palivo přicházející po přestávce. Celková hmotnost této klenby je však mnohem vyšší než u roštu, takže přesunem lokomotivy z topení uhlím na olej se zvyšuje celková hmotnost lokomotivy, zejména její zadní části [11] .
Smoke box headsetSpalování paliva vyžaduje vzduch a je ho potřeba hodně: na 1 kg uhlí nebo topného oleje je potřeba 10-14 kg nebo 16-18 kg vzduchu. Přívod takového množství vzduchu do spalovací komory (pec) přirozenou cestou je prakticky nemožný, což si vynucuje vytváření umělého tahu plynů v kotli. K tomu je v udírně instalováno speciální zařízení pro odvod kouře , které zajišťuje proudění vzduchu do pece vytvořením vakua v kouřové komoře. Lokomotivní odtahová zařízení jsou v několika provedeních, ale téměř všechna pracují na již vyčerpanou páru vycházející z trakčního parního stroje , což umožňuje měnit přívod vzduchu v závislosti na výkonu stroje, tedy tím intenzivněji. motor pracuje, tím silnější je spalování a tím více páry vzniká [11] .
Nejjednodušším zařízením pro odvod kouře je kužel , který vypadá jako tryska ve tvaru kužele instalovaná pod komínem. Princip činnosti kužele spočívá v tom, že výfuková pára, která jím prochází, získává vysokou rychlost (až 250-350 m / s), načež je odeslána do komína, kde strhává vzduch a vytváří vakuum v kouřová komora. Kužele se dodávají v různých provedeních, včetně jedno-, dvou- a čtyřotvorových, variabilních a konstantních průřezů, se společným a odděleným výstupem. Nejpoužívanější čtyřotvorový kužel proměnného průřezu se samostatným vypouštěním, to znamená, kdy pára z pravého a levého válce je vypouštěna odděleně. Navzdory jednoduchosti konstrukce však nelze kužel použít na parních lokomotivách s kondenzací výfukové páry, proto se na nich jako zařízení na odvod kouře používá ventilátor (plynová pumpa) . Pohon ventilátoru je realizován z odváděné páry, čímž je stejně jako u kužele automatické nastavení tahu. Dobrá práce ventilátorového tahu vedla k tomu, že se začal používat i na parních lokomotivách bez kondenzace odpadní páry (například sovětské CO v a C mysli ), avšak pro řadu nedostatků (složitější design než u kužele, a proto vyšší náklady na opravy, vysoký protitlak při odvětrávání páry, obtížná práce při vysokých odřezcích) v 50. letech 20. století. ventilátorový tah byl nahrazen kuželovým [11] .
Armatury kotlůArmatury kotle slouží ke sledování jeho bezpečného provozu a k údržbě kotle. Patří mezi ně: manometr , vodoměrky, zkušební kohoutky vody, vstřikovače pro přívod vody, ohřívač vody, pojistné ventily , píšťalka, ventily pro proplachování kotle a kouřovodu a plamence [8] .
Reverzní systém je systém vzájemně propojených pák, které umožňují o 180° změnit fázi začátku vstupu páry šoupátkem ve vztahu k fázi pohybu pístu. Dlouhou dobu se to dělalo ručně reverzní pákou za účelem změny směru pohybu vpřed nebo vzad [12] .
Osádka je pohyblivou základnou pro další části lokomotivy, pomocí které se pohybuje po kolejišti. Ocelový rám lokomotivy prostřednictvím pružinového odpružení spočívá na nápravách pomocí nápravových skříní a nápravových ložisek. Pro usnadnění montáže do oblouků, jednonápravových a pro vysokorychlostní (od 120 km/h) parní lokomotivy se používají dvounápravové podvozky pro přední (vodící) kola. Rovněž průjezd zatáčkami je zlepšen použitím bezokolových kol na jedné nebo dvou nápravách [8] .
Tendr parní lokomotivy je speciální vůz (vagon) se zásobou vody a paliva [13] . V Evropě byly hojně využívány řady parních lokomotiv, které vůbec neumožňují návěsový tendr - mají zásoby uhlí za kabinou a zásoby vody - ve speciálních nádržích před kabinou po obou stranách kotle. Taková lokomotiva se nazývá cisternová . V Rusku se takové parní lokomotivy (například 9P ) rozšířily při práci na územích uvnitř továrny, stejně jako posunovací lokomotivy.
Parní lokomotiva není vynálezem jednoho člověka, ale celé generace inženýrů a mechaniků.George Stephenson
Poprvé výkon páry pro pohyb vozu navrhl I. Newton v roce 1680. Newtonův vozík byl reaktivní . Francouzský inženýr Nicolas Cugno sestrojil v roce 1769 tříkolový bezkolejový vůz s parním strojem [14] , který poháněl jedno kolo pomocí rohatkového mechanismu . Auto se pohybovalo samostatně, ale ukázalo se, že jde o velmi nepovedený design. V muzeu je zachován původní vozík Cugno [15] . Američan Evans a Wattův asistent William Murdoch také nedosáhli praktického uplatnění jejich vývoje [14] .
První, komu se podařilo vyrobit parní vagón rolující po kolejích, byl talentovaný anglický inženýr Richard Trevithick . Trevithick vytvořil několik modelů parních lokomotiv, z nichž první, „ Puffing Devil “, vznikla v roce 1801 a v roce 1802 byla vytvořena parní lokomotiva „ Coalbrookdale “ pro stejnojmennou uhelnou společnost. Nejslavnější model parní lokomotivy, který dostal jméno „ Pen-y-Darren “, vznikl na konci roku 1803 , ale oficiálním rokem jejího narození je rok 1804 , kdy Trevithick získal patent na svůj vynález. Lokomotiva byla velmi odlišná od svých „potomků“. Takže na něm jeden válec roztáčel velký setrvačník, od kterého byla přes ozubené soukolí poháněna obě dvojkolí. Testy této parní lokomotivy proběhly u města Merthyr Tydfil ( Wales , Spojené království), kde 21. února poprvé vyjela parní lokomotiva s trolejemi, čímž projela první vlak na světě . V roce 1808 vytvořil Trevithick novou parní lokomotivu, kterou začal používat na kruhové železniční atrakci „ Chyť mě, kdo umí “ [16] .
V té době velké podniky aktivně využívaly koňskou trakci, jejíž použití výrazně omezovalo hmotnost vlaků s nákladem a rychlost přepravy byla nízká. To brzy vedlo mnoho majitelů velkých podniků k úvahám o začátku používání parních strojů při přepravě zboží, včetně toho, které se pohybuje po kolejích. Také parní lokomotiva byla nucena začít používat parní lokomotivu v průmyslu a francouzský císař Napoleon , respektive jeho války , kvůli kterým vzrostly ceny obilí včetně píce. Kvůli tomu výrazně vzrostly náklady na chov koní. V roce 1811 byl učiněn pokus použít parní lokomotivu k pohonu trolejí s uhlím, ale lehká lokomotiva nemohla těžký vlak táhnout, ale začala boxovat na místě. V důsledku toho se zrodil mylný názor o nemožnosti realizovat parní lokomotivu s hladkými koly na hladkých kolejnicích dostatečné tažné síly , proto byla v roce 1812 vytvořena pro doly Midleton parní lokomotiva Blenkinsop , ve které byla tažná síla realizované díky ozubenému kolu odvalujícímu se po ozubené tyči .
V roce 1813 vytvořil William Hadley parní lokomotivu „ Puffing Billy “, která vozila vlaky pouze díky přilnavosti hladkých kol k hladkým kolejnicím, čímž byla zničena falešná teorie. Billy byl praktický design a pracoval 50 let [14] .
George Stephenson v roce 1814 postavil svou první parní lokomotivu „ Blucher “ [17] . 27. září 1825 První veřejná železnice na světě, Stockton-Darlington , se otevírá . Pohyb na něm otevřela Stephensonova parní lokomotiva „ Locomotion “ („Pohyb“), která vezla první vlak se 450 cestujícími a 90 tunami nákladu [14] . Název parní lokomotivy se brzy stává pojmem a následně se všem kolejovým pojízdným trakčním prostředkům začíná říkat lokomotivy na způsob parní lokomotivy [18] .
První parní lokomotivy soutěžily s koňskou a lanovou trakcí a konečný úspěch lokomotivní trakce přišel s vítězstvím Stephensonovy „ rakety “ v roce 1829 na zkouškách lokomotiv Rainhill na silnici Manchester-Liverpool . Již v roce 1831 došlo k rozdělení vlaků a podle toho i lokomotiv na nákladní a osobní. V dalších letech se konečně utvářely obecné rysy konstrukce parní lokomotivy: objevila se budka pro strojvedoucího, osvětlovací zařízení, světelná signalizace, kotel se výrazně prodloužil, zlepšil se rozvod páry, v roce 1832 byl zaveden otočný podvozek používané v USA, válce zaujaly v roce 1834 vodorovnou polohu (lokomotivy Trevithick, Blenkinsop, Hadley, Blucher a Lokomotion měly válce umístěné svisle v kotli, Rocket byl nakloněn mimo kotel), v roce 1835 byla zavedena píšťalka. Také lokomotivy byly vybaveny pískovišti a pásovými brzdami s parním pohonem [14] .
Lokomotivy-rekordmany s hnacími koly o průměru 2,5 m nebo větším [14] vyvinuly rychlosti:
Od "rakety" (0-1-1, 4,5 tuny, 13 m², 13 hp , 0,28 tuny tažná síla ) za prvních 25 let dosahovaly typické parní lokomotivy následujících parametrů: axiální vzorec 0-3-0, hmotnost 33,5 tuny, topná plocha kotle 104 m². V pohybu zboží byly lokomotivy 1–2–0 (a v Americe 0–4–0), v pohybu cestujících: 1–1–1, 2–1–1, 1–2–0, 2–2– 0 [14] .
Další vylepšeníLokomotivy byly vybaveny botkovými vzduchovými brzdami, injektorem, rozvod páry se stále zlepšoval. V roce 1876 Mallett navrhl složené lokomotivy, v roce 1887 také kloubové s nápravami spárovanými do podvozků pro lepší zapadnutí do oblouků [14] .
Pro železnice s malými poloměry oblouků, stejně jako pro takto úzkorozchodné silnice, byly v roce 1908 vyvinuty kloubové parní lokomotivy systému Garratt , které byly aktivně využívány v teplém klimatu tropických kolonií, kde není významnou nevýhodou kloubových systémů. postižené - dlouhé parovody [14] .
Počátkem 20. století se na parních lokomotivách začaly používat Schmidtovy přehříváky vyvinuté v letech 1896-1900, které umožnily dramaticky zvýšit účinnost stroje [14] .
Rozsáhlý rozvoj parních lokomotiv spočíval ve zvyšování jejich hmotnosti, rozměrů a výkonu, v důsledku čehož se zvýšil počet spojovacích náprav a zatížení náprav (v Evropě - až 20 tun, v Americe - až 35 tun). Do třicátých let minulého století dosahovaly největší parní lokomotivy rychlostního rekordu 204,66 kilometrů za hodinu (130 mph ) se zvláštním vlakem, rychlosti 140–160 km/h s osobním vlakem o 14 vozech a následujících technických parametrů [14] :
| Typ | vzorec | mše, t
(s nabídkou) |
povrch
vytápění kotlem, m² |
Napájení,
l. S. |
tah,
ts |
|---|---|---|---|---|---|
| jediný rám | 2-6-1 | 356 | 771 | 4750 | 43,8 |
| kloubový
Palička |
1-4+4-1
1—5+5—1 1—4+4—2 |
457 | 1012
(kolosové řešení 17) |
6300 | 80,0 |
V průběhu historie konstrukce parních lokomotiv byly učiněny vážné pokusy zlepšit výkon parních lokomotiv. Těžká a neproduktivní práce přikládacího zařízení byla tedy usnadněna díky použití šnekového systému přívodu paliva - přikládacího zařízení . Stejným směrem se projevila i přeměna kotlů z pevných paliv na kapalná paliva, topný olej a další těžké ropné frakce. V oblastech bohatých na lesy je díky nenáročnosti parního kotle na druhy paliva, které je napájí, použití parní lokomotivy docela účelné. Nicméně z ekonomického hlediska je parní lokomotiva rozhodně horší než ostatní typy lokomotiv. To vedlo k tomu, že v polovině 20. století byla výroba a provoz parních lokomotiv v mnoha zemích omezena a samy byly buď rozřezány na kovový šrot, nebo přeměněny na nehybné památky, případně se staly exponáty muzeí.
Navzdory tomu se trakce lokomotiv stále používá na silnicích, kde je ekonomické efektivity dosahováno jinými způsoby, příkladem je cestovní ruch. Takže železniční spojení mezi Drážďany a Moritzburgem (vzdálenost 14 km) s jeho slavným zámkem je zajišťováno muzejními vozy na lokomotivní trakci. Parní lokomotivy vozí turistické vlaky z Drážďan a dalších destinací. Existují také spolky milovníků parních lokomotiv, které ve své činnosti vyvíjejí činnost k uchování paměti tohoto typu techniky, která se stala součástí dějin civilizace. V německém městě Meiningen je továrna, která dodnes vyrábí a opravuje parní lokomotivy (na zakázku), v polském Wolsztynu je plnohodnotné lokomotivní depo. Také v řadě zemí jsou funkční parní lokomotivy velmi často využívány při slavnostních akcích a při natáčení historických filmů.
V některých částech Indie a Číny, kde je nedostatek motorové nafty a silnice nejsou elektrifikovány, ale zároveň je k dispozici pevné palivo (především uhlí), parní lokomotivy pohánějí vlaky (převážně nákladní) dodnes.
Na historické úzkokolejce v provincii Tierra del Fuego ( Argentina ) jezdí malá parní lokomotiva tzv. vlak konce světa .
První parní lokomotiva (rovněž pozemní parník , který můžeme slyšet v „ Šťastné písni “ z roku 1840 od M. I. Glinky ) se objevila v Ruské říši v roce 1834 . Tuto lokomotivu postavili v závodě Vyisky ( závody Nižnij Tagil ) Efim a Miron (otec a syn) Čerepanovovi [14] , přičemž při jejím vzniku byly zohledněny zkušenosti Britů. V srpnu téhož roku lokomotiva uskutečnila své první jízdy, při kterých vezla vlak o hmotnosti více než 200 liber (3,3 tuny) rychlostí až 16 km/h. Následující rok vytvořili Čerepanovové druhou, výkonnější parní lokomotivu. Ale brzy, hlavně kvůli tlaku ze strany dodavatelů tažených koňmi, se od zkušebních jízd upustilo.
Lokomotivy pro silnici Carskoye Selo byly anglické typy 1-1-0 a 1-1-1 [14] . 8. února 1837 se ve zprávách poprvé objevuje slovo „lokomotiva“ a 30. října 1837 Agilní parní lokomotiva po projetí osobního vlaku oficiálně zahájila provoz na silnici [2] .
Za počátek stavby ruských parních lokomotiv lze považovat rok 1845 , kdy Alexandrovský závod v Petrohradě vyrobil první parní lokomotivy: komerční typ 0-3-0 (část byla později přestavěna na typ 1-3-0 - poprvé ve světě ) a cestujícího typu 2-2-0 . O rok později začaly tyto parní lokomotivy jezdit na stále rozestavěné magistrále Petrohrad - Moskva a 1. listopadu 1851 byla oficiálně otevřena tehdejší největší dvoukolejná železnice na světě, a to díky což se doba cestování mezi dvěma největšími městy v zemi zkrátila ze tří dnů na méně než 22 hodin. V roce 1860 bylo v Rusku necelých 1000 km hlavních tratí a kapacita jednoho závodu na stavbu lokomotiv byla zcela dostačující. Již v polovině 60. let 19. století však země začala zvyšovat výstavbu železnic, což vedlo ke zvýšení poptávky po parních lokomotivách. Dne 15. března 1868 uzavírá carská vláda smlouvy s řadou ruských továren na dobu 5 let na stavbu parních lokomotiv. V následujícím roce vyrábí závody Kamsko-Votkinsky a Kolomensky své první parní lokomotivy , které okamžitě vykazují vysokou míru výroby a brzy se stávají největším podnikem na výrobu lokomotiv v Rusku. V roce 1870 začaly továrny Něvskij a Malcevskij stavět parní lokomotivy [19] .
Na začátku země neměla jednotný rozchod . Silnice Carskoye Selo byla tedy široká 1833 mm (6 stop), silnice Nikolaevskaya , kvůli velkému počtu amerických inženýrů, kteří přinesli hotové projekty, přijala rozchod jižních států USA - 1524 mm, silnice do Varšavy - Stephensonův rozchod 1435 mm, který se stal standardem některých sousedních ruských říší evropských zemí. Císař Nicholas I , vzděláním inženýr, schvalující dokumenty pro organizaci železniční komunikace v Rusku, nařídil schválit rozchod hlavních tratí 1524 mm. Byl širší než v Německu, Rakousku, Francii (1435 mm), ale užší než například ve Španělsku (1668 mm).
Vývoj konstrukce ruských parních lokomotivV souvislosti s evropským původem prvních parních lokomotiv v Rusku probíhal jejich další vývoj v evropském mainstreamu. Stejně jako v zahraničí se v 80. letech objevily složené stroje a v 20. letech 20. století stroje na přehřátou páru [14] .
Růst nákladní a osobní dopravy si vyžádal zvýšení kapacity železnic. Hlavní důraz byl kladen na zvýšení hmotnosti vlaků, což vyžadovalo použití parních lokomotiv s vyšší hmotností spřáhla . Vzhledem k tomu, že zvýšení axiálního zatížení v té době bylo obtížné (vyžadovalo nákladné zpevnění trati), bylo zvýšení přilnavosti provedeno zvýšením počtu náprav. V důsledku toho se již v roce 1858 v Rusku objevily téměř první komerční parní lokomotivy v Evropě se čtyřmi pohyblivými nápravami (typ 0—4—0 ) [20] a v roce 1878 první osobní parní lokomotivy na světě se třemi pohyblivými nápravami ( typ 1—3 -0 ) [21] . V roce 1895 dostaly ruské dráhy z USA parní lokomotivy typu 1-5-0 - první parní lokomotivy v Evropě s pěti pohyblivými nápravami v jednom tuhém rámu [22] . Další nárůst počtu náprav byl limitován podmínkami řazení do oblouků, což vedlo ke vzniku kloubových parních lokomotiv na ruských silnicích , přičemž zahraniční zkušenosti byly aktivně využívány. V roce 1872 tak na zakavkazskou silnici dorazily první parní lokomotivy systému Ferley ( řada F , samotné schéma se objevilo v roce 1870) typu 0-3 + 3-0 (dva třínápravové podvozky) [23] , a v roce 1899 začaly ruské továrny vyrábět (postaveno více než 400 kusů) polokloubové lokomotivy soustavy Mallet (objevily se v roce 1889) typu 0-3 + 3-0 [24] .
Kromě toho vzniká Ruská škola stavby lokomotiv. V roce 1854 tedy konstruktér A. G. Dobronravov zveřejnil Pravidla pro navrhování parní lokomotivy. V roce 1870 byla vydána první učebnice „Kurz parních lokomotiv“, jejímž autorem byl L. A. Ermakov , profesor Petrohradského technologického institutu . V 80. letech 19. století byla v kyjevských dílnách pod vedením inženýra A.P. Borodina zorganizována první laboratoř na světě pro testování parních lokomotiv. Z tehdejších železničních inženýrů lze také vyzdvihnout L. M. Leviho , V. I. Lopušinského , A. S. Raevského a A. A. Kholodeckého . S jejich přímou účastí začíná zlepšování tepelného výkonu parních lokomotiv [25] .
V roce 1882 byl na návrh A.P. Borodina na jedné z parních lokomotiv nahrazen jednoduchý parní stroj složeným strojem a v roce 1895 vyrobily oděské železniční dílny několik parních lokomotiv s takovým strojem najednou ( řada Pb ). Použití takového stroje s určitou komplikací konstrukce umožnilo ušetřit až 20 % paliva a vody. V důsledku toho se od 90. let 19. století naprostá většina ruských parních lokomotiv (včetně takových hromadných řad jako O , N , A ) začala vyrábět se složenými stroji [26] . Dne 7. září 1902 vjela na ruské železnice parní lokomotiva typu 2-3-0 B p 181 - první z parních lokomotiv ruské výroby, ihned uvolněná s přehřívačem . Parní lokomotiva ušetřila až 25 % vody a v zařízení byla jednodušší než parní lokomotivy se složenými stroji, proto v budoucnu ruské továrny vyráběly parní lokomotivy výhradně s přehříváky. Objevily se sice pokusy o použití složeného stroje s přehřátou párou (navrhl jej v roce 1911 inženýr A. O. Chechott ), nicméně konstrukce parní lokomotivy se zároveň zbytečně zkomplikovala, což prodražilo opravy a neodůvodnilo výsledný úspora paliva (u přehřáté páry nepřesáhla úspora z použití strojní směsi 13 %) [27] [28] . V roce 1907 byla pod vedením konstruktérů K. N. Suškina a E. E. Nolteina vyvinuta a postavena parní lokomotiva řady K , na které byl poprvé v ruské stavbě parních lokomotiv umístěn rošt pece nad rámem . Od nynějška se vysoce vyvýšený parní kotel stává charakteristickým znakem konstrukce ruských parních lokomotiv [29] . Je tak možné zvětšit plochu roštu v předchozích rozměrech lokomotivy.
Do roku 1917 přišly železnice Ruské říše s 20 sériemi zboží a 17 osobními. Asi polovinu parku tvořily parní lokomotivy řady O (0-4-0) [14] .
Sovětské lokomotivyV SSSR byla provedena rekonstrukce železnic, která umožnila použití výkonnějších a těžších typů parních lokomotiv - CO (1-5-0), IS (1-4-2), FD (1-5 -1), vysokorychlostní 2-3-2 . Kondenzační parní lokomotivy pro aridní oblasti se kvůli vysoké účinnosti plánovaly distribuovat po celé Unii [14] .
| Série | Typ | Topná plocha kotle, m² | Plocha roštu, m² | Tlak páry, kgf/cm² | Zatížení nápravy, tf | Roky sériové výstavby | Místo stavby nebo charakteristické rysy |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Osobní lokomotivy | |||||||
| P | 2-2-0 | 111-146 | 1,9–2,5 | 12n [30] | 13.3—15.2 | 1891-1902 | Závody Putilov a Kolomna |
| A | 2-3-0 | 166 | 2.3 | 12n | 14.3 | 1896-1904 | Kolomna a další továrny |
| H v | 1-3-0 | 143 | 2.2 | 12n | patnáct | 1892-1914 | Alexandrovský a další továrny |
| B | 2-3-0 | 206 | 2.7 | 13p [31] | 15.7 | 1908-1914 | závod Bryansk |
| u u | 2-3-0 | 192 | 2.8 | 14p | 16.4 | 1906-1912 | Putilovská továrna |
| K y | 2-3-0 | 228 | 3.18 | 13p | 16 | 1907-1914 | Putilovská továrna |
| Z | 1-3-1 | 259 | 3.8 | 13p | 15.8 | 1912-1918 | Sormovský a další továrny |
| Od do | 1-3-1 | 259 | 3.8 | 12p | 16.4 | 1914 | závod Kolomna |
| C y 1v | 1-3-1 | 271 | 4.7 | 13p | 18.3 | 1925-1929 | závod Kolomna |
| C y 2v | 1-3-1 | 277 | 4.7 | 13p | 18.2 | 1932-1936; 3c - 1937-1940; 4c - 1945-1956 | Sormovský závod |
| L p | 2-3-1 | 355 | 4.6 | 12p | 17.3 | 1915-1926 | Putilovská továrna |
| M | 2-4-0 | 356 | 6 | 13p | 18.2 | 1926-1930 | Putilovská továrna |
| IS (PD n ) | 1-4-2 | 1932-1941 | |||||
| P36 | 2-4-2 | 242 | 6,75 | 18.5 | 1950-1956 | Prototyp - v roce 1950 , několik parních lokomotiv postavených v roce 1953 | |
| Nákladní parní lokomotivy | |||||||
| E | 0-5-0 | 200 | 4.2 | 12 | 1912 - začátek 20. let 20. století | ||
| Er _ | 0-5-0 | 200 | 5.09 | čtrnáct | 1946-1956 | ||
| Ea , Em _ | 1-5-0 | 240 | 6 | 1943-1945 | Postaveno v USA | ||
| CO17 | 1-5-0 | 227,4 | 6 | 17 | 1934-1950 | ||
| CO18 | 1-5-0 | 227,4 | 6 | osmnáct | S ohřívačem vody v tendrové nádrži | ||
| CO18 | 1-5-0 | 227,4 | 6 | osmnáct | 1936-1941 | Měl jemný kondenzátor | |
| FD | 1-5-1 | 295 | 7.04 | patnáct | 20-21 | 1931-1941 | První vzorek - v roce 1931 |
| TE (52) | 1-5-0 | 177,6 | 3.9 | 12 | Byl postaven v různých továrnách v západní Evropě během druhé světové války | ||
| L | 1-5-0 | 222,3 | 6 | 18.5 | 1945-1956 | ||
| LV | 1-5-1 | 237 | 6.45 | 18.5 | 1950-1956 | První vzorek - v roce 1950 | |
Již na počátku 20. století navrhovali různí konstruktéři různé konstrukční možnosti pro ekonomičtější lokomotivy, než je parní lokomotiva. V roce 1924 se v SSSR objevily první dieselové lokomotivy a v roce 1931 byla zahájena jejich sériová výroba (série E el ). A přestože v roce 1937 NKPS odmítla přijmout dieselové lokomotivy do provozu (kvůli nedostatku řádné výrobní a opravárenské základny a také z velké části kvůli předsudkům L. M. Kaganoviče ), dieselové lokomotivy okamžitě ukázaly svou vysokou účinnost a utratily 5-7 krát méně paliva na jednotku práce než parní lokomotivy.
V roce 1933 se na sovětských hlavních tratích objevil nový typ trakce - elektrická lokomotiva . I přes vyšší počáteční náklady (je nutné vybudovat kontaktní síť , trakční měnírny i celé elektrárny ) jsou elektrické lokomotivy spolehlivější než parní a jejich výkon není příliš závislý na okolní teplotě. Navíc jako neautonomní lokomotiva může elektrická lokomotiva využívat obnovitelné zdroje, jako je vodní energie . V důsledku toho byla již v tomto roce zahájena sériová výroba elektrických lokomotiv v sovětských továrnách ( Kolomenskij a Dynamo ), která probíhala až do začátku války .
V poválečném období, kdy začala obnova země a na silnicích se zvýšil obchod, výrazně vzrostl výkon a rychlost parních lokomotiv. Navíc se zlepšily jejich kvalitativní ukazatele, zejména ohřívače vody se již používaly na sériových strojích, experimentovalo se s ekonomičtějšími přehříváky. V té době však již dieselové i elektrické lokomotivy ukázaly své výhody oproti parním lokomotivám. U těch druhých byl stále zřetelněji patrný jejich hlavní nedostatek - extrémně nízká účinnost , která ani u nejmodernějších parních lokomotiv té doby ( LV a P36 ) nepřesáhla 9,3 %. Při obnově zničených závodů na výrobu lokomotiv se začaly vytvářet dílny na výrobu nových typů lokomotiv.
Již v roce 1947 přešel Charkovský lokomotivní závod na velkovýrobu dieselových lokomotiv a Novočerkaský lokomotivní závod - elektrické lokomotivy (název závodu byl změněn na NEVZ ). V roce 1950 vyrobil Bryansk Machine-Building Plant své poslední parní lokomotivy . Definitivní tečku za osudem ruského průmyslu parních lokomotiv dal v roce 1956 XX. sjezd KSSS , na kterém bylo rozhodnuto zastavit stavbu parních lokomotiv a zahájit masové zavádění progresivních typů trakce – dieselové a elektrické. lokomotivy. V témže roce, 29. června, byla v závodě Kolomna vyrobena poslední osobní parní lokomotiva v SSSR - P36-0251 a koncem roku byla postavena Vorošilovgradská lokomotivka (v té době již Vorošilovgradský závod na výrobu dieselových lokomotiv ) . poslední náklad, stejně jako poslední hlavní parní lokomotiva sovětské výroby - LV-522. V témže roce 1956 oba tyto závody přešly na výrobu dieselových lokomotiv TE3 . V roce 1957 byla v Lokomotivním závodě Murom ukončena výroba poslední série posunovacích parních lokomotiv 9P m v SSSR [32] .
Trakční parní lokomotiva se však v SSSR používala v pravidelné železniční dopravě až do poloviny 70. let. Podle historika železnice V. A. Rakova se parní lokomotivy používaly v nákladní dopravě až do roku 1978. Na některých vedlejších úsecích železnic v budoucnu fungovaly parní lokomotivy. V Lotyšské SSR na trasách Plavinas - Gulbene a Riga - Ieriki - Pytalovo vozily parní lokomotivy řady L osobní a nákladní vlaky minimálně do roku 1980 [33] . Na úseku Pitkyaranta - Olonets v Karélii vozily nákladní vlaky až do roku 1986 parní lokomotivy řady Er . Na úseku Roslavl I - Roslavl II pracovala parní lokomotiva řady L s nákladními vlaky v roce 1989. [34] Některé parní lokomotivy sloužily v některých regionech republiky k manévrům v železničních depech a uzlech , jakož i v průmyslových podnicích až do počátku 90. let, některé, zejména parní lokomotiva OV-324 , jsou stále v provozu. Déle než ostatní zůstaly některé úzkorozchodné železnice v zemi na trakci lokomotivy . Po hromadném vyřazení parních lokomotiv z vozového parku v SSSR, v 60. a 70. letech. část z nich byla sešrotována, část putovala na četné základny lokomotivních skladů , kde byly ukončeny , a některé, jako např. část parních lokomotiv řady FD , byly převezeny do zahraničí. Kromě toho byly parní lokomotivy po vyřazení z provozu často využívány jako kotelny v lokomotivních depech nebo průmyslových podnicích a byly instalovány také jako pomníky na nádražích, nádražích a depech. V současné době se parní lokomotivy používají především v retro vlacích, které mají zábavní a vzdělávací funkci [35] .
V září 2018 byla na úseku Bologoe - Ostashkov spuštěna první pravidelná trasa parních lokomotiv v moderním Rusku . Příměstský vlak jezdí každou sobotu. Parní lokomotiva model SU 250-74 vyrobená v roce 1948 táhne soupravu dvou osobních vozů modelu z 80. let. [36] V petrohradském železničním uzlu jsou parní lokomotivy (L-5289, L-5248, L-3959, SO17-2359, Er766-41 a další, celkem asi 20 kusů) pravidelně nasazovány při posunovacích a exportních pracích. , pracující s vlaky do hmotnosti 2500 tun [37] . Od roku 2017 probíhají exportní práce poháněné lokomotivou také v uzlu Krasnodar (depo Tikhoretskaja). Parní lokomotivy jsou příležitostně využívány při hospodářských pracích v jiných depech. Školení strojvedoucích v Rusku provádí jediná vzdělávací instituce - Technická škola Kursk Road.
První parní lokomotivy dostaly vlastní jména (" Raketa ", " Planeta ", " Agilní "). Takový systém označování se brzy ukázal jako nejednotnost, proto se parní lokomotivy stejného typu začaly spojovat do skupin, kterým bylo přiděleno jediné společné označení - řada . Označení řad mohla být provedena jak s použitím písmen, tak s použitím číslic a někdy i jejich kombinací (například finské H2 ) [38] .
Vzhledem k tomu, že označení na každé silnici byla přidělována podle vlastního systému, došlo však brzy k situaci, kdy parní lokomotivy téměř stejné konstrukce měly několik desítek variant řady, což vedlo k nutnosti zavést jednotná označení pro série parních lokomotiv po celé republice. Jeden z prvních takových systémů byl aplikován v Ruské říši , kde v roce 1912 oběžník Správy železnic ministerstva železnic zavedl abecední systém označování řad parních lokomotiv, a to jak pro státní, tak pro soukromé železnice. Takže podle ní všechny staré komoditní parní lokomotivy se 3 pohyblivými nápravami (typy 1-3-0 , 0-3-0 , 0-3-1 ) dostaly označení řady T ( t rehosnye), typ 0- 4-0 , uvolněno pro parní lokomotivy „normálního typu“ - Ch ( čtyřnápravové ), parní lokomotivy hlavní) atd.(Otypu“ -normálního„ axiální charakteristika a digitální část, která následovala - konstrukční prvky. Například označení parní lokomotivy Ty23 má následující výklad: T owarowe (“ Komodita ”), osová charakteristika - y ( 1-5-0 ) , se objevila v roce 1923 [ 40] . V roce 1925 zavedla v Německu Reichsbahn (Správa státních drah) jednotné dvoumístné označení řady parních lokomotiv pro všechny německé dráhy a společné číslování pro každou řadu. Podle takového systému byly parní lokomotivy vyrobené před dvacátými léty a mající společný osový vzorec sloučeny do jedné řady, v důsledku čehož mohlo existovat několik druhů parních lokomotiv každé řady (například šestnáct druhů sérií 56 parní lokomotivy) [41] . Obdobné schéma označení, pouze třímístné, se pokusili zavést ve 20. letech 20. století v Sovětském svazu , při zachování písmenného označení na původní úrovni, což vedlo k alfanumerickým označením sérií, např. C y 212 . Takový systém se však na sovětských železnicích ukázal jako neúčinný, a to z velké části kvůli tomu, že počty jednotlivých sérií mohly být pouze v rozmezí od 1 do 99, přičemž bylo vyrobeno mnohem více parních lokomotiv každé řady (např. , stejných C y bylo postaveno přes 2 tisíce) [42] .
Parní lokomotivy často dostávaly sériová označení na počest hlavních konstruktérů (například nákladní L Lebedyansky a jeho pasažér jmenovec Lopushinsky a nákladní Yu byl pojmenován Shch na počest konstruktéra N. L. Schukina v roce 1912) nebo slavných osobností ( Josef Stalin , Sergo Ordzhonikidze nebo nejvýkonnější domácí parní lokomotiva Felix Dzeržinskij ).
Osobní a nákladní lokomotivy se výrazně liší v konstrukci posádky, což je vysvětleno následujícími důvody:
Lokomotiva se nebojí ani rychlé jízdy, ani vysokého náběhu kotle. Lokomotiva se bojí pouze nepozorného zacházení, špatné opravy a údržbyStrojník Franz Jablonský
Stejně jako všechny ostatní typy lokomotiv má i parní lokomotiva výhody i nevýhody.
VýhodyI přes těžké pracovní podmínky byly však parní lokomotivy strojvedoucími vysoce ceněny. Především to bylo způsobeno tím, že na rozdíl od všech ostatních lokomotiv je prakticky nemožné teoreticky vypočítat racionální režimy jízdy vlaku pro parní lokomotivy, protože je zde příliš mnoho komponent: teplota a tlak páry, polohy regulátoru a reverzátoru , hladina vody v kotli atd. atd. Proto byly velmi ceněny praktické zkušenosti strojníků, díky kterým bylo možné řídit těžké vlaky vyšší rychlostí, jako to dělal například sovětský strojník Pjotr Krivonos . S odchodem parních lokomotiv výrazně klesla prestiž profese strojníka [43] .
Vůbec první oficiální rekord pro železniční dopravu byl zaregistrován v roce 1829 v Anglii a jde o rychlostní rekord. 6. října tohoto roku se na železnici Manchester-Liverpool za velkého shromáždění lidí konaly závody, které vešly do historie jako Rainhill Trials . Vítězem těchto soutěží se stala parní lokomotiva Stephenson " Rocket ", která 8. října dosáhla rychlosti 24 mph (38,6 km/h) , podle jiných zdrojů - 30 mph (48 km/h), což bylo v té době záznam pro pozemní dopravu [44] . Další příčkou, o kterou konstruktéři parních lokomotiv usilovali, byla rychlost 100 mil/h (160,9 km/h). Přesné datum, kdy byl tento rekord překonán, se značně liší. Podle některých údajů tedy v září 1839 dosáhla takové rychlosti anglická parní lokomotiva Hurricane (Hurricane, Hurricane) typu 1-1-1 s průměrem hnacího kola 3048 mm (10 stop ). Podle jiných šlo o americkou parní lokomotivu typu 2-2-0 č. 999, která 10. května 1893 s vlakem Empire State Express dosáhla rychlosti 181 km/h. Obě tyto skutečnosti jsou však často zpochybňovány různými autoritativními vědci [44] . Rychlostní rekord 200 km/h byl překonán 11. května 1936 , kdy německá parní lokomotiva Borsig typ 05 typ 2-3-2 dosáhla na předváděcí jízdě rychlosti 200,4 km/h. Konečný rychlostní rekord pro parní lokomotivy byl stanoven 3. července 1938 , anglická parní lokomotiva řady A4 č. 4468 "Mallard" (" Divoká kachna ") dosáhla rychlosti 202 km/h (125 mph) [44] .
Sovětský rychlostní rekord mezi parními lokomotivami je poněkud skromnější. Takže 29. června 1938 dosáhla rychlíková parní lokomotiva závodu Kolomna ( 2-3-2K ) na trati Leningrad-Moskva rychlosti 170 km/h [45] . Existují však důkazy, že v dubnu 1957 další rychlíková lokomotiva, ale již z Vorošilovgradského závodu ( 2-3-2V ), tento výsledek zlepšila a dosáhla rychlosti 175 km/h [46] .
Velikostně největší a nejtěžší parní lokomotivy na světě jsou americké parní lokomotivy třídy 4000 („Big Boy“) , jejichž délka s tendrem dosahuje 40,47 ma provozní hmotnost je 548,3 tun, což je činí na zároveň nejtěžší lokomotivy v historii. Ze sovětských parních lokomotiv byly největší a nejtěžší experimentální P38 , jejichž provozní hmotnost s tendrem byla 383,2 tuny při délce 38,2 m, z předválečných pak kloubová parní lokomotiva Ya-01 s vr. délka 33,1 m s provozní hmotností 266,6 t . E. Tato lokomotiva se stavěla v letech 1912 až 1956 . ve třech desítkách továren v šesti zemích světa. Podle různých odhadů bylo postaveno minimálně 10,8 tisíc parních lokomotiv této řady [47] .
| Typy lokomotiv | |
|---|---|
| |
| Drobným písmem v závorce jsou vyznačeny konkrétní varianty příslušných typů lokomotiv | |