Что такое паровоз и как он устроен
Паровоз представляет собой первый в истории железнодорожный локомотив, основой которого является паровая машина. Конструкция этого транспортного средства включает в себя три ключевых элемента: паровую машину, паровой котёл и экипажную часть (ходовую). Обычно к паровозу прицепляется тендер — специальный вагон, где хранятся запасы топлива (угля, дров, торфа, мазута или горючих сланцев), воды и смазочных материалов. Существовала также модификация без тендера — так называемый танк-паровоз, в котором топливо и вода размещались непосредственно на самом локомотиве.
Принцип работы и история создания
Действие паровоза основано на преобразовании тепловой энергии в механическую. В топке сжигается топливо, выделяемое тепло через стенки топки и жаровые трубы нагревает воду в котле, превращая её в пар. Паровая машина преобразует энергию пара в возвратно-поступательное движение поршней в цилиндрах, которое через кривошипно-шатунный механизм приводит во вращение колёса. Для повышения эффективности и экономичности использовались установки для перегрева пара, значительно увеличивавшие его температуру и давление.
Экипажная часть обеспечивала движение и включала в себя раму, колёсные пары с буксами, рессорное подвешивание, а также бегунковые и поддерживающие тележки. История паровозов началась в Великобритании: первый работоспособный образец создал Ричард Тревитик в 1803 году, а знаменитый локомотив «Ракета» Джорджа Стефенсона появился в 1814 году. В России первенцами стали паровозы отца и сына Черепановых, построенные и пущенные в 1833 году на линии Петербург — Москва.
Эпоха паровозов и переход к новым технологиям
На протяжении почти столетия, с конца XIX до середины XX века, паровозы были доминирующим видом тяги на железных дорогах по всему миру. Однако в 1950-х годах начался их постепенный вывод из эксплуатации. Причиной стала более высокая экономичность новых типов локомотивов — тепловозов и электровозов. С 1956 года серийный выпуск паровозов был прекращён, хотя их эксплуатация на некоторых линиях продолжалась ещё долгое время.
Чем тепловоз отличается от паровоза?
Ключевое различие заключается в типе двигателя. Если сердцем паровоза была паровая машина, то основой тепловоза стал двигатель внутреннего сгорания — дизель. Он установлен в машинном отделении и преобразует энергию сгорания топлива непосредственно в механическую работу. Эта энергия через гидромеханическую или, что более распространено, электрическую передачу приводит в движение колёсные пары. Первые тепловозы в России появились в 1920-х годах.
Устройство современного тепловоза
Наибольшее распространение получили тепловозы с электрической передачей. В них коленчатый вал дизеля вращает электрогенератор. Вырабатываемый генератором ток питает тяговые электродвигатели, которые через зубчатую передачу вращают колёсные пары. Экипажная часть тепловоза состоит из рамы, тележек с колёсными парами, букс и рессорного подвешивания. На раме размещён кузов, в котором находятся кабина машиниста с пультом управления (контроллером) и машинное отделение. Между ними обычно расположена аппаратная камера с коммутационной аппаратурой. В машинном отделении, помимо дизеля и генератора, находятся компрессор и аккумуляторная батарея. Современные тепловозы способны развивать скорость свыше 160 км/ч, а их коэффициент полезного действия превышает 30%, что делает их значительно эффективнее своих паровых предшественников.