Британский изобретатель Ричард Тревитик родился 13 апреля 1771 в семье потомственных шахтеров, поэтому с ранних лет он интересовался различными устройствами, облегчающими этот тяжелый труд. В возрасте 19 лет Тревитик устроился на работу на одну из шахт. Быстро освоившись, он начал создавать различные типы помп и паровых механизмов.

Набравшись опыта, Ричард сконцентрировал свои усилия на паровых двигателях высокого давления. Кроме того, на дальнейшую судьбу Ричарда повлияло знакомство с другим британским инженером и изобретателем Уильямом Мердоком. Последний проводил многочисленные опыты по созданию паромобилей, один из которых демонстрировался при непосредственном участии Тревитика.

 

Ричард Тревитик Ранний эксперимент

Ричард Тревитик был сторонником "опасной" практики использования пара высокого давления. В это время широко применялись паровые машины производства Болтон и Уатт давление в которых было всего на несколько десятых выше атмосферного, в сочетании с конденсатором для создания вакуума по другую сторону поршня. Тревитик использовал паровой котел высокого давления для создания компактных паровых двигателей, которые как он вскоре понял, могут быть использованы для самоходных транспортных средств. Большим преимуществом использования пара высокого давления, было то, что можно было обойтись без громоздких конденсаторов.

Тревитик считал, что при давлении в 50 psi (фунтов на квадратный дюйм) – около 3 атмосфер , можно было ожидать увеличение мощности в четыре раза по сравнению с атмосферными паровыми двигателями с поршнями такого же размера Тревитик изготовил котел из чугуна, который был использован в качестве элемента конструкции. Цилиндр был размещен внутри котла, что давало преимущество так как цилиндр был горячий и не приходилось тратить пар на повторный нагрева цилиндра при каждом рабочем ходе. В 1803 году он придумал выпуск отработанного пара в трубу, чтобы создать эффект дополнительной тяги в топке. Он также применил в конструкции своего котла питательный насос с подогревом воды. В 1804 году он использовал предохранительные клапаны, для сброса давления при необходимости.
Тревитик сделал несколько экспериментальных моделей самоходных транспортных средств, включающие эти идеи. Затем он сделал полноразмерное дорожное транспортное средство, на котором проделал эпическое путешествие до Camborne Hill в канун Рождества 1801 года.
В 1803 году совместно с Эндрю Вивианом он сконструировал 9-местный дилижанс с ведущими колесами диаметром около 2,5 м. Большие колеса были подспорьем на безобразных дорогах и принимали на себя немалую массу экипажа. На массивную раму он подвесил снизу паровую машину , сверху установил кузов обычной многомесной кареты, а водителя посадил на облучок. Паровая машина рабочим объемом 11,7 л развивала мощность 3 л.с. при 50 об./мин. Сзади на специальной платформе стоял кочегар ( фр. chauffeur ) . В карете с определенным комфортом могли разместится восемь - десять человек . Вход находился спереди , за спиной водителя. Лондонская мастерская Фелтона построила этот дилижанс, и он начал ежедневно курсировать по Лондону. Маршрут длиной 10 миль проходил от Грейс Инн Лэйн до вокзала Пэддингтон и обратно - по Лордс Крикет Граунд, Алингтону и оживленной Оксфорд-стрит. Скорость была просто "фантастическая " - до 8 км/ч ( скорость бегуна ). Правда, под горку карета порой "мчалась" со скоростью 16 км/ч. Плохое состояние дорог в это время не способствовало развитию такого рода транспортных средств. Судьба этой паровой кареты печальна : ее нещадно эксплуатировали, однако на ремонт не ставили. В результате развалилась ходовая часть. Паровая же машина закончила свое существование в одной из механических мастерских.
В наши дни в Великобритании реплику этого дилижанса - London Steam Carriage - создал англичанин Том Брогден. Но по мнению историков, в последней слишком много ошибок...

Реплика дилижанса - London Steam Carriage

Даже в количестве колес. Судя по схемам и изображениям , дошедшим до нас, колес было четыре : два спереди и два сзади , а реплику сделали трехколесной , с одним передним колесом.
Тревитик решил что нужна была гладкая поверхность, и это могут быть промышленные трамвайные и железнодорожные пути. В это время в основном на таких путях для перевозки грузов использовалась конная тяга. Поскольку такие дороги принадлежали частным компаниям они были идеальной средой для тестирования новых форм тяги.

1802 год Ричард Тревитик Coalbrookdale Локомотив

Металлургический завод в Coalbrookdale был идеальным местом для создания и испытания его первого локомотива. Еще одним преимуществом было то, что, вероятно, это была первая железная дорога оснащенная железными рельсами.

Хотя информации об этом локомотиве мало, предполагается, что он был похож на рисунок приводимый Музеем науки в Лондоне, который показан ниже.

Этот рисунок показывает, что локомотив имел цилиндрический котел диаметром 4,5 дюйма (1143 мм) и ход 3 фута (0,9144 м) и был предназначен для трамвайных путей шириной 3 фута.

Если локомотив был построен, как показано на рисунке, его эксплуатация представляется очень опасной на ходу, так как шток поршня, гид-бары и кросс-головы находятся на одном конце и непосредственно над дверью топки. Этот механизм является наиболее неосуществимым даже для стационарных двигателей.

Как бы то ни было, но этот локомотив не использовался долго, так как произошел несчастный случай, весь этот эпизод был замят, и локомотив превращен в стационарный двигатель.
На основе этого рисунка была построена копия этого локомотива (реплика), которую можно увидеть в экспозиции Blist Hill Museum, Ironbridge, Shropshire.

Реплика Coalbrookdale локомотива в экспозиции Blist Hills музея .

1804 год Ричард Тревитик Pen-y-Darren Локомотив

Самюэль Хомфри (Samuel Homfray), владелец Pen-y-Darren металлургического завода возле Dowlais, Южный Уэльс, пригласил Тревитика чтобы убедиться, что паровоз может быть построен и использоваться, как практическая альтернатива лошадей. Homfray заключил пари с Richard Crawshay, заводчиком соседних Cyfarthfa Iron Works, на 500 гиней (? 525), что паровоз может буксировать груз в 10 тонн руды на расстояние 9 миль от Pen-y-Darren до Abercynon, где груз перегружался на баржи. Паровоз должен был использоваться на уже построенных путях с рельсами в виде L-образных пластин, с фланцем с внутренней стороны, что позволяло использовать вагоны с обычными, не-фланцевыми колесами.
Локомотив разработанный Тревитиком весил 5 тонн (с учетом заправленной воды), предполагается, имел горизонтальный цилиндр расположенный внутри котла из кованого железа. Шток поршня, гид-бары и кросс-голова была на противоположном конце, от дверей топки. Дым из топки попадал в трубу через дымовые трубы сделанные в виде буквы 'U', чтобы получить большую поверхность нагрева (то есть дымоход проходил через котел на другой конец затем возвращался обратно и попадал в трубу).

Все это было смонтировано на четырех колесах, которые были прикреплены непосредственно на котле. Локомотив имел один цилиндр диаметром 8,25 дюймов (20,955 см) и имел ход 4 фута 6 дюймов (1,40208 м) за минуту он делал 40 ходов. Шатуны располагались по обе стороны от котла и приводили в движение коленчатый вал с большим маховиком прикрепленный с одной стороны коленчатого вала. Наличие маховика было необходимо для прохождения мертвой точки при движении поршня. С другой стороны коленвала располагался привод на колеса.

Доктор Дионисий Ларднер заявил в своей книге «Паровоз» (1840), что шестерни привода были только на задних колесах, которые были прикреплены к мосту. Этот механизм показан на картинке выше.

Реплика (историческая реконструкция) Pen-y-Darren Локомотив Национальный музей Waterfront, Суонси (National Waterfront Museum, Swansea) Реплика построена с приводом на передние и задние колеса, как на локомотиве Wylam (см. рисунок ниже).

Отработанный пар выбрасывался в трубу, для создания большей тяги в топке. Принудительная продувка воздуха через огонь, чтобы сделать его горячее использовалась при обработки металла в металлургии на протяжении веков, так что преимущества этого должны, были быть очевидны для Тревитик. Видимо поэтому Тревитик не патентовал этого изобретения, которое позже, стало широко применяться. Трубы для отработанного пара проходили внутри кожуха, в котором питательная вода нагревалась при закачивании в котел. (Историческая реконструкция чертежей паровоза)
Homfray выиграл свое пари 21 февраля 1804 года, когда локомотив Тревитика доставил груз в 25 тонн плюс 70 пассажиров, которые взобрались на вагоны и приняли участие в веселье. Поезд двигался со скоростью 5 миль в час. Тревитик писал, что он думал, что сможет буксировать груз до 40 тонн. По одной из версий локомотив завершил эту поездку без капли воды в котле - давлением выбило одну из заклепок, и вся вода вылилась.
Этот локомотив доказал, что гладкие колеса могут работать на гладких рельсах. К сожалению, вес локомотива оказался слишком большим для пластинчатых рельсов из которых состоял путь. Паровоз постоянно ломал рельсы, а поэтому не мог эксплуатироваться на этой линии. Вероятно, он был переделан в стационарный двигатель.

1805 год. Ричард Тревитик Gateshead / Wylam Colliery Локомотив

Новости из Pen-y-Darren о локомотиве Ричарда Тревитика заинтересовали Кристофера Блэкетта владельца шахты Wylam (Ньюкасл), который заказал локомотив у Тревитика. Локомотив строился в литейных мастерских Whinfield’s Foundry, Pipewellgate, Gateshead. Джон Стил, которые работал на строительстве локомотива в Pen-y-Darren руководил строительством.

Планы локомотива Тревитика для шахты Wylam приводимые Музеем науки в Лондоне.

Были приняты меры по облегчению конструкции (4.5 тонн), по сравнению с в Pen-y-Darren локомотивом, чтобы попытаться избежать проблемы со сломанными рельсами. Цилиндр был диаметром 7 дюймов (17,78 см) и с ходом поршня 36 дюймов (91,44 см) .
На рисунке показан локомотив с фланцевыми колесами для использования с краем рельсов. Waggonway Wylam имел путь с деревянным рельсами шириной колеи 5 футов, (уникальный для Северо-Востока). Путь был переделан на стальную пластину, сохраняя тот же калибр, в 1808 году. Это была инициатива местного землевладельца, Уильяма Томаса, который продвигал идею пластинчатого пути из Ньюкасла в Карлайл, с формированием его части в Wylam.
Испытания проводились на заводе, но Блэкетт не принял локомотив и он был преобразован в вентилятор для литейного производства.

1805 год Ричард Тревитик второй Wylam Локомотив?

Музей науки имеет чертеж, локомотива сделанный в стиле Тревитика, аналогичный с предыдущим дизайном, но с более коротким котлом и колесами большего диаметра. Ширина колеи этого локомотива составляет 5 футов, это означает, что он был разработан для использования на Wylam.
Этот рисунок может быть альтернативным вариантом конструкции построенного образца, но Тревитик сам упоминает в январе 1805 года, что он планирует скоро посетить Ньюкасл (Newcastle) чтобы увидеть некоторые из его действующих двигателей. Существует также сообщение, что Уильям Чэпмен (William Chapman) имел такой локомотив, оснащенный колесами, как указано в Патенте выданном Тревитику и Вивиан в 1802 году, который хранится в Тайнсайд (Tyneside).

1808 год Ричард Тревитик Euston Локомотив Поймай-Меня-Кто-Может

Ричард Тревитик, похоже, отказались от идеи создания паровозов, но убедил своего друга, богатого землевладельца Cornish, Davis Giddy построить еще один. Этот паровоз был построен, чтобы попытаться получить интерес широкой публики к этому новому виду транспорта. Он был запущен на специально построенной круговой дорожке проложенной в Euston, London, Паровоз буксировал открытый четырехколесный экипаж. Этот атракцион просуществовал с 8 июля по 18 сентября 1808 года стоимость билетов была один шиллинг (5 пенсов).

Акварель Томаса Роулендсона "Поймай-Меня-Кто-Может» на Euston в Лондоне. (Thomas Rowlandson’s watercolour of ‘Catch-Me-Who-Can’ at Euston, London.)

Этот локомотив был намного меньше, чем другие, и отличались тем, что его один цилиндр располагался вертикально, поршень был связан поперечной балкой с шатунами вниз с обеих сторон, которые были прикреплены непосредственно к задним колесам. Передние колеса, используются только для поддержки передней части локомотива. Если использовать современную классификацию, то это был локомотив 2-2-0. Сообщается, что поезд двигался со скоростью 12 миль в час.

Паровоз "Поймай меня, кто может", показанный на билете (Музей науки Лондона)

 

Что случилось с этим локомотивом неизвестно. По одной из версий он оказалась в Музее науки в Лондоне. Двигатель Тревитик был обнаружен на свалке на товарном дворе станции Херефорд в 1882 году и был спасен Фрэнсисом Уэббом, который доставил его в Locomotive Works at Crewe где он был восстановлен и передан в дар музею в 1896 году.

Двигатель Тревитика спасенный Фрэнсисом Уэббом

 

Котел составляет 56 дюймов (142,24 см) в длину с диаметром 45 дюймов (114,3 см). Он имеет цилиндр 6.37 дюймов (16,1798 см) в диаметре и ход поршня 30.5 дюймов (77,47 см). Фирма ‘Hazeldine & Co of Bridgenorth’, построила этот двигатель для Тревитика в 1806 году. Он, безусловно, имеет вертикальный внутренний цилиндр и основная схема выглядит, как у локомотива с акварели Томаса Роулендсона, но скорее всего этот двигатель относится к стационарным двигателям построенные Тревитиком, которые также были сделаны по аналогичной схеме. Если посмотреть на фотографию, то маховик закреплен на самой нихней точке основания котла, при таком устройстве, колеса локомотива должны крепится значительно ниже и иметь диаметр больше, чем радиус маховика (во всех своих предыдущих локомотивах Тревитик крепил колеса к котлу). Значит если использовать такую конфигурацию двигателя для локомотива, то необходима рама на которой должны быть закреплены колеса и котел должен быть очень высоко поднят - обеспечить устойчивость такой конструкции очень проблематично.

 

Использованы материалы http://www.locos-in-profile.co.uk