Kraków 2022-01-28
Historia parowozów w XIX wieku.
Część 01. 2022r.
Silnik parowy.
Silnik parowy to silnik napędzany parą, zwykle parą wodną. W 1711 roku, silnik parowy został wykorzystany do napędu pomp, które odwadniały kopalnie. Były to silniki pracujące na bardzo niskim ciśnieniu pary (do 2,5 at), ale dobrze zdawały egzamin. W kolejnych latach, pojawiły się maszyny parowe, które na wyjściu miały ruch obrotowy, a nie tylko posuwisto-zwrotny (1732 rok). W 1783 roku, zbudowano pierwszy statek napędzany silnikiem parowym.
W pierwszej połowie XIX wieku, maszyny parowe na dobre zagościły w przemyśle ciężkim. Produkowano: młoty parowe, walce hutnicze, windy kopalniane, napęd miechów hutniczych. Napęd parowy pozwolił na utworzenie produkcji taśmowej. Były także mniej lub bardziej udane pojazdy drogowe, które napędzane były silnikami parowymi.
Lokomotywa parowa Penydarren.
W 1801 roku, w Anglii, inżynier Richard Trevithick zbudował stacjonarny silnik parowy wysokoprężny. Budował także pojazdy drogowe napędzane silnikiem parowym. Następnie, w 1803 roku, zbudował parowóz Penydarren, na bazie swojego silnika pracującego w kopalni Penydarren. Parowóz miał układ osi B i masę własną 5 000 kg. Parowóz był używany eksperymentalnie do prowadzenia pociągów towarowych w hucie Penydarren w Merthyr Tydfil w Walii. W 1803 roku, Richard Trevithick zbudował nowy powóz parowy, dla 12 pasażerów, który zademonstrował na ulicach Londynu. W dniu 21 lutego 1804 roku, parowóz Trevithicka ciągnął po torach pociąg o masie 25 000 kg, z 70 pasażerami, i przebył odległość 16 km z huty Penydarren w Merthyr Tydfil do Abercynon, w czasie 4 godziny 5 minut.
Lokomotywa parowa Puffing Billy.
Udaną konstrukcją parowozu był Puffing Billy konstrukcji inżyniera Williama Hedleya z 1813 roku. Lokomotywa ma dwie napędzane osie w parowozie i dwie osie toczne tendra. Lokomotywa ma masę 9 240 kg. Kocioł o ciśnieniu 3,4 at. W układzie napędowym są dwa cylindry. Prędkość konstrukcyjna wynosi 8 km/h. Parowóz był zbudowany głównie ze stopów miedzi i żelaza. Parowóz Puffing Billy uważany jest za pierwszy parowóz jeżdżący po gładkim torze, nadający się do praktycznego zastosowania. Lokomotywa była używana do prowadzenia pociągów towarowych. Ta lokomotywa jest obecnie najstarszym zachowanym parowozem na świecie i czynnym eksponatem muzeum w Londynie. Zachowały się plany kolejnych parowozów inżyniera Williama Hedleya. Między innymi parowozu o czterech osiach napędowych.
George Stephenson.
Jednak historia kolei przyznała pierwszeństwo konstruktorowi George Stephenson, który w 1830 roku, zbudował pierwszą linię kolei żelaznej w Anglii. Połączyła ona zagłębie węglowe w Darlington z portem w Stockton. Zbudowany przez George Stephenson parowóz ciągnął 34 wagony, w tym 22 wagony z 450 pasażerami i 12 wagonów z węglem i mąką. Pociąg przejechał 16 kilometrowy odcinek Darlington – Stockton w 125 minut. Na jednym z odcinków (zjazdów) pociąg osiągnął prędkość 39 km/h. Cały pociąg ważył około 80 ton.
Bez wątpienia był to ważny etap wykorzystania silnika parowego w transporcie. Były już żelazne tory i wagony, które były przemieszczanie zaprzęgami konnymi lub siłą ludzkich mięśni. Parowóz był ostatnim elementem tej układanki. W 1823 roku, konstruktor George Stephenson, wraz z synem Robertem otworzył pierwszą na świecie fabrykę parowozów.
Konstrukcja lokomotywy parowej.
W 1830 roku, lokomotywa parowa miał już wszystkie podstawowe elementy: kocioł z osprzętem, silniki parowe, ostoję z układem jezdnym i napędowym, zapas wody i węgla. Koła były resorowane. Kocioł już był z paleniskiem umieszczonym w skrzyni wodnej. Były rury ogniowe i dymnica z kominem. Ciąg kominowy był wspomagany zużytą parą. Kocioł był o ciśnieniu do 4 at. Na kotle umieszczony był zbierak pary. Był to kocioł dla wyprodukowania pary nasyconej mokrej. Para układem rur i stawideł trafia do cylindra i wprawia w ruch posuwisto - zwrotny tłok. Ponieważ parę kieruje się raz z jednej raz z drugiej strony tłoka, to silnik przy każdym ruchu wykonuje pracę. Nie ma jałowych suwów.
Od samego początku parowozy miały minimum dwa silniki, i to przesunięte względem siebie o 90 stopni (co widać na kołach napędowych) dlatego z każdej pozycji parowóz może ruszyć i to z dużą siłą pociągowa.
Dużym problemem było podawanie kolejnych porcji wody do kotła. Początkowo stosowano pompy wodne, które były napędzane przez mimośrody umieszczone na osiach kół. Ale taka pompa podawała wodę do kotła tylko podczas ruchu lokomotywy. Póżniej zbudowano dodatkowy mały silnik parowy, który podawał wodę do kotła nawet na postoju. W 1857 roku, opracowano inżektor parowy do podawania wody do kotła. Zimna woda podana bezpośrednio do kotła źle wpływa na bilans cieplny kotła, dlatego wcześniej woda może być ogrzana wykorzystaną już parą.
Źle jest, kiedy para styka się z chłodnymi częściami, bo natychmiast się skrapla i nie wykona już żadnej pracy. Skroplona para w silniku może spowodować nawet pękniecie korpusu silnika. Dlatego silnik umieszczony był bliżej gorącego kotła.
Kiedy para ciśnie na tłok to się rozpręża, a nam zależy, aby na całej długości ruchu tłoka para wykonywała pracę. Dlatego para jest podawana niemal przez cały ruch tłoka. Długość i średnica cylindra silnika parowego jest wyliczana z prężności pary, jej ilości wyprodukowanej w kotle i zdobytych wcześniej doświadczeń.
Para nasycona (mokra) nie jest najlepszym rozwiązaniem. Lepsza byłaby para sucha (przegrzana). Problem w tym, że w parowozie trudno było wytworzyć parę przegrzaną. Doświadczenia trwały od 1839 roku, a prowadzili je między innymi bracia Hawthorn. Ale pierwszy udany system Schmidta, a dokładnie przegrzewacz, opracował pruski inżynier Wilhelm Schmid. Przegrzewacz ten zastosowano dopiero w 1897 roku. Ale trzeba pamietać, że jeszcze w 30-latach XX wieku, budowano lokomotywy parowe manewrowe bez przegrzewacza, bo można było szybciej te parowozy wprowadzić do pracy.
Para sucha (przegrzana). Z jednego litra wody w temperaturze 200 stopni Celsjusza otrzymuje się 125 litrów pary, o prężności 15 at, ale przy tym samym ciśnieniu w temperaturze 350 stopni Celsjusza będzie tej pary 165 litrów, o 1/3 więcej, przy nieznacznie większym zużyciu węgla. Co ważne para sucha zachowuje się jak gaz i w silniku nie skrapla się.
O innych aspektach konstrukcji lokomotyw parowych napisaliśmy w kolejnych rozdziałach.
Polska pod zaborami w XIX wieku.
Już w dniu 14 czerwca 1845 roku, kolei trafiła nad Wisłę, kiedy Polska była pod zaborami. W tym dniu pierwszy pociąg przejechał trasę Warszawa - Grodzisk Mazowiecki. Była to pierwsza część kolei Warszawsko - Wiedeńskiej.
Opis zdjęcia: Na zdjęciu jest duży dyliżans pocztowy z 1870 roku, z fabryki w Charlottenburg. Pojazd jest w zbiorach Muzeum Poczty i Telekomunikacji we Wrocławiu. Pojazd ma długość 5,70 m, szerokość 2,00 m, wysokość 2,90 m. W tym dyliżansie mogły podróżować 23 osoby. W każdej kabinie było miejsce dla 6 osób. Reszta siedziała na wysoko umieszczonych ławkach. Na dachu było miejsce na bagaż, a z przodu jest zamykana skrytka na listy. Były dwa miejsca dla pocztylionów, którzy byli także woźnicami. Jeden siedział z przodu na "koźle" i powoził. Drugi siedział z tyłu i obsługiwał drugi hamulec mechaniczny, za pomocą widocznej korby. Po bokach dyliżansu umieszczono dwie latarnie, aby można było jechać po zmroku. Pojazd jest resorowany.
Opis zdjęcia: Na zdjęciu jest średni dyliżans pocztowy z 1873 roku, typu Berline mit Coupé. Pojazd jest w zbiorach Muzeum Poczty i Telekomunikacji we Wrocławiu. Pojazd ma długość 4,20 m, szerokość 2,00 m, wysokość 2,70 m. W tym dyliżansie mogły podróżować 9 osoby. W pierwszej kabinie było miejsce dla 3 osób, a w drugiej 6 osób. Z tyłu jest bagażnik na bagaż, paczki i listy. Były dwa miejsca dla pocztylionów, którzy byli także woźnicami. Pojazd jest resorowany.
Dyliżanse do przewozu osób wprowadzono we Francji w XVI wieku. W 1640 roku, w Anglii wprowadzono dyliżanse pocztowo - osobowe, które przewoziły nie tylko osoby, ale także listy. Pierwsze połączenia w Polsce uruchomiono w Księstwie Warszawskim w 1809 roku. Było połączenie z Warszawy do Gdańska, Krakowa, Poznania i Wrocławia. Dyliżanse kursowały według ustalonego rozkładu, a przewóz osób był na podstawie kupionego biletu. Pojazd ciągnęły cztery lub sześć koni. Zmiana koni następowała co 30 - 45 km, na stacjach postojowych, gdzie była poczta i karczma z pokojami dla podróżnych. Te dobrze resorowane pojazdy zapewniały pasażerom wygodną podróż z maksymalną prędkością 18 km/h. Pocztylion obwieszczał przyjazd i odjazd dyliżansu grą na trąbce, czego pamiątką jest stosowanie znaku trąbki przez wiele poczt. Poczta konna w Warszawie znajdowała się na placu Wareckim (dziś Plac Powstańców Warszawy) i stamtąd codziennie, aż do 1905 roku odjeżdżał pojazd pocztowy do Grójca.
W Polsce dyliżanse produkowano w Warszawie na Solcu w fabryce, której dyrektorem był Józefa Rentla, a właścicielem był Piotr Steinkeller. Piotr Antoni Steinkeller (1799 - 1854) były polski przedsiębiorca i bankier, pionier polskiego przemysłu. W 1838 roku, otworzył sieć kurierską obejmującą ważniejsze trakty Kongresówki i okolic, które obsługiwał przy pomocy dyliżansów produkowanych w Warszawie na Solcu, w jego fabryce, zwanych od jego nazwiska „steinkellerkami”. W Polsce dyliżanse nazywano także „Kurierkami”. Z uwagi na rozwój kolei, dyliżanse transportowe zniknęły z dróg na ziemiach polskich już w 1851 roku. Jednak pozostał dyliżanse pocztowo - osobowe, eksploatowane jeszcze w 20-latach XX wieku. Kursowały one już na krótszych trasach, aby dojechać tylko do stacji kolejowej.
Mimo wszystko, podróż „Kurierkami” była męcząca i stosunkowo kosztowna, a przez to dla większości osób niedostępna. Kolej przyniosła duże zmiany w mentalności społeczeństwa. Ludność stała się bardzo mobilna, w wyjazd z miejsca zamieszkania nie oznaczał już kilku tygodni poza domem.
W zaborze pruskim rozwijała się kolei w Wielkopolsce, wchodząc w skład Ostbahn. W 1948 roku, Poznań uzyskał pierwsze połączenie; Krzyż - Stargard Szczeciński - Szczecin. W zaborze austriackim powstawały szlaki kolejowe w Galicji: Mysłowice - Trzebinia - Kraków - Tarnów - Rzeszów - Lwów oraz kolei Transwersalna. W Królestwie Polskim (Kongresówce) powstała kolei Warszawsko - Wiedeńska. W okresie 1849 - 1921, długość linii kolejowych w Polsce rozbiorowej, znacząco wzrosła. W 1921 roku, w Rzeczypospolitej Polskiej było 15 947 km dróg żelaznych normalnotorowych.
Ciąg dalszy w kolejnym rozdziale.
Opracował Karol Placha Hetman