Нет механизма романтичнее паровоза. Нам всю жизнь рассказывали, что Россия – родина не только слонов, но и паровозов, вернее, первого паровоза. И его изобретателями были русские мастеровые братья Черепановы. Однако история говорит о другом. Во-первых, Черепановы и братьями-то не были, а свой «сухопутный пароход» они создали только в 1834 году, спустя 32 года после первого паровоза.
Под паром Кюньо
Идея заменить живую лошадиную силу механической давно интересовала конструкторов. Мысли применить силу пара при использовании его под давлением в движителях возникли в XVII веке, но первые попытки приспособить паровые машины к фурам, повозкам или телегам не увенчались успехом. Первая паровая повозка для движения при минимальном маневрировании по дороге без рельсов была сконструирована капитаном французской армии, инженером Николя Жозефом Кюньо (Nicolas Joseph Cugnot, 1725—1804). В 1769 году Кюньо представил проект повозки, «движимой действием водяного пара, образуемого огнём», и испытал первый образец машины с паровым двигателем, ставший известным как «малая телега Кюньо» (fardier à vapeur de Cugnot). Прошедший испытания образец в 1794 году был выставлен в Парижском музее искусств и ремёсел (Musée des arts et métiers). В ноябре 1770 года была построена и испытана «большая телега Кюньо», предназначенная для буксировки артиллерийских орудий и названная изобретателем «Огненной телегой».
Мердок и газовый свет
Созданием паровой повозки занимались и в Великобритании. Там наибольшего успеха добился Вильям Мердок (William Murdock, 1754—1839) — изобретатель газового освещения, компаньон и один из ближайших помощников шотландского инженера, изобретателя-механика Джеймса Уатта (James Watt, 1736—1819, член Эдинбургского королевского общества (1784), Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814), изобретатель универсальной паровой машины двойного действия). В 1784 году Мердок построил трёхколёсную повозку, двигателем которой служила одноцилиндровая паровая машина. Повозка оказалась достаточно легко управляема и развивала на твёрдых ровных дорогах скорость порядка 12—14 км/ч.
В 1786 году американский конструктор Оливер Эванс попытался запатентовать паромобиль, в котором приводом служила паровая машина высокого давления. Однако патентное управление отказало конструктору, посчитав его идею… нелепой фантазией.
Высокое давление Треветика
Позже созданием самодвижущегося экипажа серьёзно заинтересовался ученик Мердока — английский изобретатель кустарь-самоучка Ричард Тревитик (Richard Trevithick), снискавший известность благодаря постройке лёгких, но мощных паровых котлов. Ричард Тревитик родился 13 апреля 1771 года в Иллоган (Корнуэлл). Среднее образование получил в Камборне, познания в области паровой техники приобрёл самообразованием, что позволяло ему занимать должность инженера в различных компаниях.
В 1797 году Тревитик построил свою первую передвигающуюся по суше паровую повозку, но развитие сухопутных самодвижущихся экипажей сдерживало неудовлетворительное состояние существовавших тогда грунтовых дорог. Было решено поставить паровую повозку на прочные гладкие и прямые рельсовые пути, с которыми у колёс было гораздо меньшее контактное пятно.
В 1800 году Тревитик получил патент на «машину высокого давления» и с 1801 года начал строить повозки с применением стационарных машин, работающих за счёт высокого внутреннего давления. В 1801 году Тревитик построил первый в истории паровоз Puffing Devil, но тот оказался слишком тяжёлым и не тронулся с места. Тогда Тревитик для угольной компании в городе Колбрукдэйл сконструировал паровоз «Колбрукдэйл» (Coalbrookdale) с шириной колеи 1270 мм. В 1802 году впервые пыхтящий бочонок с трубой на четырёх колёсах тронулся с места и медленно поехал по рельсам. Дата получения патента 24 марта 1802 года официально считается днём рождения первого паровоза. Часто его путают с третьим паровозом Ричарда Тревитика — «Пенидаррен» (Pen-y-Darren), построенным в 1803 году при помощи Дж. Стила в графстве Мертир-Тидвил в Южном Уэльсе для заводской Мертир-Тидвилской чугунной дороги шириной колеи 1321 мм. 21 февраля 1804 года «Пенидаррен» провёл первый в мире состав из пяти вагонеток, нагруженных десятью тоннами угля. Этот паровоз по отношению к предшественнику имел ряд конструктивных усовершенствований, многие из которых были открыты повторно лишь через несколько десятилетий. «Пенидаррен» — второй в истории и первый в мире запатентованный рельсовый паровоз. На обоих первых паровозах единственный цилиндр раскручивал большое колесо-маховик, от которого через зубчатую передачу приводились обе колёсные пары. «Пенидаррен» эксплуатировался недолго, поскольку L-образные чугунные рельсы не были рассчитаны на его массу. Вскоре один под тяжестью лопнул, паровоз опрокинулся и получил серьёзные повреждения. Восстанавливать его не стали. Владелец завода вернулся к конной тяге. Авторских чертежей не сохранилось. Основное отличие «Пенидаррена» от «Колбрукдейла» заключалось в расположении дымовой трубы: у первенца она располагалась со стороны выхода штока поршня, тогда как у запатентованного образца её перенесли ближе к маховику.
Доказав опытным путём, что сила трения гладких колёс паровоза о гладкие рельсы достаточна для движения не только самого локомотива, но и тянущего за собой состав груженых вагонов, Тревитик совершил революцию в транспортной индустрии.
Для пропаганды паровозов Тревитик построил за свой счёт кольцевую дорогу в парке, где его чудо техники соревновалось в скорости с лошадьми и перевозило людей ради развлечения. Газеты писали: «Состоялось долго ожидавшееся испытание новоизобретенной паровой машины мистера Тревитика... машина была употреблена для перевозки до 10 тонн полосового железа на расстояние свыше 9 миль. Необходимо при этом отметить, что тяжесть груза быстро возросла с 10 до 15 тонн, благодаря не менее 70 человекам, взобравшимся на повозки... Машина совершила своё путешествие без пополнения котла водой и свободно передвигалась со скоростью 5 миль в час».
В 1808 году появился паровоз «Поймай меня, кто сможет» (Catch Me Who Can), развивавший скорость до 19 миль в час (30 км/ч), который стал первым в мире пассажирским локомотивом. Однако в 1811 году изобретатель разорился. Спрос по прямому назначению равнялся нулю. Конная тяга была выгоднее.
Изобретатели колеса
После того как лёгкий паровоз не смог потянуть состав с углём, а стал боксовать на месте, посчитали, что паровоз с гладкими колёсами не может тянуть грузы по гладким рельсам. Поэтому в 1812 году для Мидльтонских копей был создан паровоз «Бленкинсоп» с приводом на зубчатое колесо, катящееся по зубчатой рельсе. Но в 1813 году под руководством Уильяма Гедли построили паровоз «Пыхтящий Билли» с гладкими колёсами, который водил поезда по гладким рельсам.
В 1815 году Треветик «обкатал» на практике цилиндрические паровые, так называемые «корнваллийские» котлы. В 1816 году изобретатель так и не заработав денег уехал в Южную Америку, в Перу, но после ранения в испано-перуанской войне в 1827 году вернулся домой в Дартфорд.
На благо общества
В 1814 году мало кому известный английский изобретатель и инженер-механик, мастер Джордж Стефенсон (George Stephenson; 1781—1848) построил свой первый паровоз. Но первая в мире общественная железная дорога открылась на его родине 27 сентября 1825 года, когда по маршруту Стоктон — Дарлингтон (S&DR) паровоз «Locomotion №1» («Движение», ранее названный «Актив» — Active), управляемый его создателем Джорджем Стефенсоном, провёл состав, гружённый 80 тоннами угля и муки. 9 миль (15 километров) поезд преодолел примерно за два часа, на некоторых участках разгоняясь до 24 миль в час. В составе поезда также был открытый пассажирский вагон «Эксперимент» (Experiment), в котором ехали члены приёмной комиссии.
В 1829 году паровоз Джорджа Стефенсона «Ракета» (оригинал выставлен в Музее науки в Лондоне) установил рекорд скорости того времени – 38,6 км/ч. Кстати, выбранная Стефенсоном ширина колеи рельсового пути 1435 мм («Стефенсоновская» 4 фута 8½ дюймов), стала самой распространённой в Европе, и до сих пор является стандартом для железных дорог многих стран мира.
Даты выпуска первых паровозов в различных источниках разнятся, хотя до 1830 года их было построено не так много: «Колбрукдэйл» (1801), «Паффиндэвил» (1802), «Пенидаррен» (1804), «Поймай меня, кто сможет» (1808), «Саламанка» (1812), «Пыхтящий Билли» и «Механический путешественник» (1813), «Блюхер» (1814), «Паровой слон» (1815), «Локомотив №1» (1825), «Стоурбриджский лев» (1828), «Новинка», «Несравненный», «Ракета», «Настойчивость», «Непобедимая» (1829).
Русский путь
Отец первого паровоза Ричард Тревитик умер 22 апреля 1833 года в Дартфорде в графстве Кент в полной нищете. И лишь год спустя, в 1834 году, в Российской Империи на каменоломнях Южного Урала поехал собранный по английским чертежам и в большинстве своём из английских деталей первый «сухопутный пароход» отца и сына Черепановых.
Русские инженеры Ефим Алексеевич (1774—1842) и Мирон Ефимович (1803—1849) Черепановы были крепостными уральских промышленников Демидовых. Начиная с 1820 года, Черепановы построили около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л.с. С 1822 года вплоть до своей смерти Ефим был главным механиком всех демидовских заводов в Нижнем Тагиле. Сын и ученик Ефима Мирон в 1819 году был назначен его заместителем и заменил отца после его смерти. В 1825 году Ефим Черепанов был командирован в Швецию для «просмотра машин». В 1833 году Мирон поехал в Англию изучать устройство железных дорог. По возвращении, на Выйском заводе, входившем в состав Нижнетагильских заводов Демидовых, они приступили к созданию первого в России паровоза, испытания которого начались в августе 1834 года. Так что, с полной уверенностью можно сказать, что патент Ричард Тревитик получил, когда русский «изобретатель паровоза» Ефим Черепанов ещё не родился.
«Сухопутный пароход» с колёсной формулой 1-1-0, состоящий из цилиндрического котла длиною 5 1/2 футов (1676 мм) диаметром 3 фута (914 мм) и из двух паровых лежачих цилиндров длиной 9 дюймов (229 мм), в диаметре 7 дюймов (178 мм), двигаясь по чугунным колёсопроводам, мог везти более 200 пудов (3,3 тонны) со скоростью от 12 до 15 вёрст в час (13—16 км/ч). Рельсы были изготовлены на Нижнетагильском заводе. Паровоз в рабочем состоянии весил 2,4 тонны.
В 1835 году Черепановыми был создан второй, более мощный паровоз и построена чугунная железная дорога от фабрики до медного рудника длиной 400 сажень (853,5 м). За строительство этой железной дороги Мирон Черепанов получил вольную. Ефим получил вольную несколько раньше за строительство паровых машин. Однако локомотивы Черепановых вскоре были заменены конной тягой. Обслуживание паровоза обходилось существенно дороже содержания лошадей, да и древесины для топки котлов, и угля рядом не было.
***
6 ноября 1836 года паровоз с вагонами прошёл по первой российской, ставшей шестой в мире, общественной железной дороге из Санкт-Петербурга в Царское село. Но это совсем другая страница нашей Истории.
