146951 (Внесок винахідників, інженерів і вчених в розвиток залізничного транспорту)

ВНЕСОК ВИНАХІДНИКІВ, ІНЖЕНЕРІВ І УЧЕНИХ В РОЗВИТОК ЗАЛІЗНИЧНОГО ТРАНСПОРТУ

Тематичний реферат

по дисципліні «Вагони. Загальний курс»

Введення

Шляхи сполучення були завжди і скрізь. Наземний транспорт зародився в глибокій старовині. Історія наземного транспорту, що виділив з себе новий вид — залізниця, йде углиб століть. Ця історія, як нам здається, є найцікавішим і захоплюючим оповіданням про розвиток людського суспільства, починаючи з якнайдавнішими цивілізаціями. Відомий письменник, потомствений залізничник Володимир Чивіліхин вважав, що «історія — давня реальність життя, що відбулася, а все героїчне в історії потрібно людству для майбутнього».

1. Внесок винахідників, інженерів і учених в розвиток залізничного транспорту

Появі паровоза передував ряд відкриттів, пов'язаних з дією струменя пари при кип'яченні води. Ще в стародавніх часів сталі застосовувати пару як двигуна. За 120 років до нової ери грецький фізик Герої Олександрійський виготовив механічну іграшку, що приводиться в обертання силою пари. Леонардо да Вінчі (1452—1519) в своїх рукописах відзначав, що був проект знаряддя, що може викидати ядра силою пара. Але подібні приклади не відносилися до використовування пари для роботи машини. Тільки Цінуй Ланей (1647—1714), з 1688 р. професор математики Марбургського університету, в 1680 р. повідомив про свій винахід парового казана із запобіжним клапаном, регулюючим тиск пари. В 1690 р. Д. Папен намагався з'єднати паровий казан з циліндром і поршнем водяної помпи, але створити працездатний двигун не зміг. Як фізик Д. Папен зрозумів і оцінив енергетичні властивості водяної пари, але як технік не зміг реалізувати їх в конструкції двигуна. Проте даний принцип був використаний в парових машинах, вживаних в гірничорудній промисловості.

Іван Івановим Повзунів (1728—1766), російська теплотехніка, один з винахідників теплового двигуна, творець першої в Росії паросилової установки. В бібліотеці Барнаульського заводу, на якому він працював, познайомився з працями М.В. Ломоносова, вивчив пристрій паросилових установок. В 1763 р. И.И. Ползунов розробив проект парового двигуна потужністю 1,8 л .с. (1,3 кВт) — першого в світі двоциліндрового двигуна з об'єднанням роботи циліндрів на один загальний вал, тобто двигуна, універсального по своєму технічному застосуванню.

Він спроектував новий паровий двигун для приводу повітрявидувних плавильних печей з рекордною по тому часу потужністю в 32 л. з. (24 кВт), який був побудований і випробуваний в 1766 р. Будучи першим і до кінця XIX століття практично єдиним універсальним двигуном, парова машина И.И. Ползунова зіграла виняткову роль в прогресі світової промисловості і залізничного транспорту.

Джеймс Уатт (1736—1819), англійський винахідник, творець універсальної парової машини. З 1757 р. працював механіком в університеті в Глазго, де познайомився з властивостями водяної пари. Користуючись казаном Д. Папена, сам з великою точністю провів дослідження залежності температури насиченої пари від тиску.

В 1769 р. Д. Уатт отримав англійський патент на «способи зменшення споживання пари і внаслідок цього — палива у вогненних машинах». В 1782 р. Д. Уатт отримав англійський патент на паровий двигун з розширенням, ввів першу одиницю потужності — кінську силу, а пізніше його ім'ям була названа інша одиниця потужності — ват.

Парова машина Д. Уатта завдяки економічності отримала широке розповсюдження і зіграла величезну роль при конструюванні і виробництві паровозів, а отже — розвитку залізничного транспорту.

В 1809 р. в Росії заснований Петербурзький інститут водяних і сухопутних повідомлень, який в 1810—1864 рр. називався Інститутом Корпусу інженерів шляхів повідомлень. Спочатку він був закритим учбовим закладом військового типу. Цей інститут вніс значний внесок в розвиток шляхів повідомлень і становлення залізничної науки в Росії.

Микола Петрович Рум'янців (1754—1826), відомий державний діяч, почесний член багатьох академій і вчених суспільств, в 1801—1809 рр. стояв на чолі Департаменту водяних комунікацій. Він понад 15 років був послом Росії в різних країнах Європи і добре знав стан шляхів сполучення і вищої освіти за рубежем, особливо у Франції.

З 1802 р., будучи міністром комерції, управляв торгівлею і шляхами повідомлень.

В структурі департаменту існував особливий відділ «по учбовій частині».

В модельному кабінеті департаменту експонувалися копії інженерних споруд і механізмів, у тому числі модель і опис «чавунної дороги для перевезення тяжкості».

И.П. Румянцев усвідомлював, що наступила епоха підготовки інженерних кадрів з метою посиленого будівництва вдосконалених шляхів сполучення. Високо цінуючи французьких учених і інженерів, він в 1806 р. відряджав групу фахівців до Франції і Англії «для пізнання гідравлічних і технічних наук». По рекомендації Н.П. Румянцева до Росії був запрошений іспанський учений, механік і будівник А.А. Бетанкур.

Августин Августіновіч Бетанкур (1758—1824), член-кореспондент французької Академії наук. В 1781 р. закінчив Королівську академію витончених мистецтв. З 1800 р. генерал-інспектор створеного їм Інституту Корпусу інженерів шляхів сполучення, а також всіх доріг і мостів Іспанії. В 1808 р. російським урядом був запрошений і зарахований до армії в чині генерал-майора.

А.А. Бетанкур став першим «особливим інспектором» (директором) Інституту Корпусу інженерів шляхів сполучення, що мав широкі повноваження в організації учбових занять. В 1819—1822 рр. А.А. Бетанкур — директор відомством шляхів сполучення Росії. Під керівництвом А.А. Бетанкура в Росії було проведене багато життєво важливих робіт, в числі яких при його участі в 1818—1822 рр. була побудована перша крупна в Росії шосейна дорога Петербург — Новгород — Москва, він сприяв поліпшенню пристрою судноплавства, сприяв розповсюдженню інженерної освіти.

За його ініціативою в 1810 р. був встановлений в Петербурзі Інститут шляхів сполучення, яким А.А. Бетанкур керував до кінця життя.

Козьма Дмитрович Фролов (1726—1800), російська гідротехніка, винахідник в області гірничозаводської справи, вніс великий внесок в розвиток рейкових доріг в Росії, що проклав в 1764 р. лижні шляхи. З 1763 р. він працював на Зміїногорськом руднику на Алтаї, де в 1766 р. брав участь в пуску парової машини І.І. Ползунова. До кінця 80-х років під керівництвом До. Д. Фролова був створений комплекс споруд і гідросилових установок, що дозволили механізувати транспортування руди.

Петро Козьміч Фролов (1775—1839), син До. Д. Фролова, по закінченні в 1793 р. Петербурзького гірського училища працював на Алтаї до 1830 р. П.К. Фролов побудував в 1806—1809 рр. першу в Росії чавунну дорогу завдовжки близько 2 км з кінною тягою між Змєїногорськім рудником і Коливано-Воськресенськім заводом на Алтаї.

Неоціненний внесок в створення залізниці в Росії і першого російського локомотива з паровою тягою талановитих майстрів-умільців батька Юхима Олексійовича Черепанова (1774—1842) і сина Мирона Юхимовича Черепанова (1803—1849), російські машинобудівники, кріпосні заводчиків Демідових, що отримали вольну. Результатом їх багаторічної творчої роботи була побудована в 1832 р. на уральському Нижньотагільському металургійному заводі рейкова дорога з паровою тягою. Найбільш плідна діяльність Черепанових по споруді парових машин, які вони настирливо упроваджували у виробництво. Всього починаючи з 1820 р. Черепановимі було побудоване близько 20 парових машин потужністю від 2 до 60 л. з. В 1833—1834 рр. вони створили перший в Росії паровоз, а в 1835 р. — другий, більш могутній, в конструкції яких були здійснені передові на той період часу технічні ідеї. Чавунна рейкова дорога була прокладена від Вийського заводу до Мідного рудника. Проте, не дивлячись на успішну роботу паровозів, нововведення Черепанових не було підтримано і паровози замінили кінною тягою. У такому вигляді дорога працювала ще на початку XX століття.

Джордж Стефенсон (1781—1848), англійський конструктор і винахідник, що поклав початок розвитку парового залізничного транспорту. Навчився читати і писати в 18 років, шляхом наполегливої самоосвіти придбав спеціальність механіка парових машин. З 1812 р. механік Киллінгуортськіх копалень (Нортамберленд).

З 1814 р. займався будівництвом паровозів, перший з яких «Блюхер» будувався за сприяння колишнього помічника Р. Тревитика Дж. Стала для рудникової рейкової дороги. В 1815— 1816 рр. створив ще два паровози вдосконалених конструкцій. В 1818 р. спільно з Н. Вулом Дж. Стефенсон провів перші наукові дослідження залежності опору рейкового шляху від навантажень і профілю шляху. В 1823 р. в Ньюкасле заснував перший в світі паровозобудівний завод, на якому був виготовлений паровоз «Пересування» (1825 р.) для тієї, що будувалася під керівництвом Дж. Стефенсона залізниці Дарлингтон—Стоктон, а потім паровоз «Ракета» (1829 р.) для дороги між манчестером і Ліверпулем (1826—1830 рр.). При будівництві цієї лінії Дж. Стефенсоном вперше вирішені складні задачі залізничної техніки: створені штучні споруди (мости, віадуки і ін.) і застосовані залізні рейки на кам'яних опорах, що дозволило розвивати паровозам типа «Ракета» швидкість до 50 км/ч. Ширина колії (1435 мм), прийнята Стефенсоном, стала найпоширенішої на залізницях Західної Європи.

В 1836 р. Дж. Стефенсон організував в Лондоні проектну контору, що стала науково-технічним центром залізничного будівництва. По кресленнях Дж. Стефенсона і його сина Роберта будувалися паровози, які експлуатувалися не тільки у Великобританії, але і в інших країнах.

Роберт Стефенсон (1803—1859), англійський інженер разом з батьком Дж. Стефенсоном заснував локомотивнобудівні заводи (1823 р.), які носили його ім'я. Р. Стефенсон побудував залізничну лінію Лондон—Бірмінгем (1833 р.). Спільно з фірмою «Фейрбейрі і сини» будував мости, в яких застосовувалися трубчасті конструкції.

Франц Антон Герстнер (1793—1840), чеський інженер і підприємець. В 1820-х рр. брав участь в будівництві першої залізниці в Середній Європі (Ческе-Будеевице—Линц). Запрошений до Росії в 1834 р. з метою почати будівництво залізниць Ф.А. Герстнер вчинив поїздку на Урал і Казань, подолавши шлях в 4000 км. Після повернення з більш тривалої поїздки по Росії подав Миколі I грунтовну записку, в якій відзначав, що «... немає такої країни в світі, де залізниці б були більш вигідні, ніж в Росії, оскільки вони дають можливість скорочувати великі відстані шляхом збільшення швидкості пересування».

В результаті Ф.А. Герстнер заснував акціонерне суспільство для споруди приміської Царськосельськой залізниці, в якому важливу роль грав також граф А.А. Бобрінській, авторитетний і близький до царського двору сановник, в руках якого зосереджувалася вся фінансова діяльність суспільства. Технічним керівником будівництва Царськосельськой дороги був Герстнер. Остаточний проект був затверджений 21 лютого 1836 р., а офіційне відкриття відбулося 30 жовтня (11 листопаду) 1837 р. Це була перша в Росії залізниця загального користування. На інший день «Санкт-петербурзькі відомості» писали: «Шістдесят верст в годину; жахливо подумати... Тим часом ви сидите спокійно, ви не помічаєте цієї швидкості, страхітливої уяву; тільки вітер свистить, тільки кінь пашить вогненною піною, залишаючи за собою білу хмару пари. Яка ж сила несе всі ці величезні екіпажі з швидкістю вітру в пустелі; яка сила знищує простір, поглинає час? Ця сила — розум людський...». І в цьому чимала заслуга Ф.А. Герстнера.

Не дивлячись на позитивний досвід роботи Царськосельськой лінії, питання про будівництво залізниць в Росії продовжувало викликати гостру полеміку. Вимагалося науково узагальнити досвід експлуатації побудованих рейкових ліній і довести їх економічну ефективність. Особливу роль в розвитку залізниць в Росії зіграв професор Павло Петрович Мірошників. Він, використовуючи результати відрядження, разом з глибокою ерудицією, знаннями і досвідом, вперше розробив методику вибору основних технічних параметрів і дав наукове техніко-економічне обгрунтовування будівництва Петербург-Моськовськой залізничної магістралі.

Павло Петрович Мірошників (1804—1880), російський інженер і учений в області транспорту, почесний член Петербурзької Академії наук (1858). В 1825 р. «першим по науках» закінчив Інститут Корпусу інженерів шляхів сполучення і був залишений для викладацької роботи, з 1833 р. професор по курсу прикладної механіки. Спільно з Н.О. Краф-том розробив проект залізниці Петербург—Москва і з 1842 р. очолював Північну дирекцію по її будівництву. З 1862 р. — , а в 1866—1869 рр. — міністр шляхів сполучення, в 1870—1875 рр. — член Комітету залізниць.

В середині 30-х років XIX століття вперше в Росії ввів в курс прикладної механіки розділ про залізниці, а в 1835 р. видав першу теоретичну працю на цю тему — «Про залізниці». Ця і інші книги П.П. Мельникова довгі роки служили основними допомогами для підготовки фахівців в області залізничного транспорту. Брав участь в розробці теоретичних основ проектування і будівництва залізниць, в складанні попереднього проекту залізниць Півдня Росії. Виступав за розвиток залізниць і інших видів транспорту по наперед розробленому плану. Виховав велике число висококваліфікованих інженерів. На свої засоби побудував у станції Любань школу і інтернат для дітей низькооплачуваних залізничників і будинок для старезних жінок, всі особисті заощадження заповідав на зміст цих установ. В сквері у станції Любань встановлений бюст П. П. Мельникову, на постаменті якого висічено: «Мірошників Павло Петрович, 1804—1880. Автор проекту і будівник Петербург-Моськовськой (Жовтневої) залізниці і основоположник залізничної науки».

Микола Осипович Крафт (1798—1857), російський інженер, генерал-майор. В 1820 р. закінчив Інститут Корпусу інженерів шляхів сполучення в Петербурзі, а з 1836 р. викладав в цьому вузі, брав участь в розробці технічного проекту Петербург-Моськовськой залізниці і кошторису її будівництва, а в 1852—1855 рр. був начальником цієї дороги. Спільно з П.П. Мельниковым і Н.И. Липиным розробив методи зведення залізничного земляного полотна в болотистій місцевості і технічні умови на проектування земляного полотна, верхньої будови, штучних споруд, станцій цієї дороги. Обгрунтував доцільність застосування п'ятифутової (1524 мм) ширини колії, нормальною колією залізниць країни, що стала.

30 січня 1842 р. П.П. Мельникова і И.О. Крафта запросили в Зимовий палац на аудієнцію з государем, а 1 лютого був підписаний найвищий Указ про споруду залізниці З.-Петербург—Москва. Роботи почалися 1 серпня 1842 р., керівництво будівництвом було покладено на Головне управління шляхів сполучення і публічних будівель. Лінія була розділена на дві будівельні ділянки: Петербург—Бологое (Північна дирекція) на чолі з П.П. Мельниковым і Бологое—Москва (Південна дирекція) на чолі з В.о. Крафтом. Причому обидві дирекції були самостійними будівельними управліннями. При всій складності обстановки, що виникає в ході робіт, перша в Росії магістральна залізниця між Петербургом і Москвою протяжністю 650 км і шириною колії 1524 мм була побудована. Офіційне відкриття її відбулося 1(13) листопаду 1851 р.

В 1862 р. П.П. Мельникова призначили головнокомандуючим шляхами сполучення і публічними будівлями. Йому належить розробка проекту першого плану сіті шляхів сполучення. В проекті передбачалося з'єднання рейковими шляхами Москви з промисловими центрами країни, з портами на південних морях, створення транспортних зв'язків між головними водними артеріями і забезпечення вивозу кам'яного вугілля з Донбасу до Москви і Петербургу. Після обговорення і доробки план розглянув уряд, і 23 квітня 1865 р. він був найвищий затверджений, отримавши силу закону.

В червні 1865 р. Головне управління шляхів сполучення і публічних будівель було перетворено в Міністерство шляхів сполучення, а першим міністром затверджений П.П. Мірошників. Міністерство зосередило свою увагу на практичне здійснення плану створення сіті залізниць в Росії.