Паровоз

Первое знакомство с паровозом

Когда мы с поездом стоим на станции, особенно подальше от Москвы, — около паровоза непременно собирается кучка зрителей. Они терпеливо ожидают отправления и внимательно следят за моим помощником; он бегает вокруг паровоза с масленкой, а если ночью — и с факелом, спеша смазать и осмотреть (не греется ли) «движение». От красного пламени факела блистают полированные части. В топке гудит, попыхивая, уменьшенное пламя: наш паровоз отапливается нефтью. Вестингауз, чихая, качает воздух и выкидывает над трубою белый султан пара. Семафор стукнул, качнулся и поднял руку, показывая, что настало время отправления. «Старший» в поезде кондуктор подает сигнал свистком. Обычно это мгновение подмечает мой помощник: «Поехали!», кричит он мне. У нас рассчитано все время до секунд, так как наш поезд пассажирский, и у него много остановок; я потом расскажу, что мы очень дорожим каждой долею минуты. Особенно трудно бывает наверстать время, потерянное при отправлении. Поэтому все мы: и начальник станции, отдающий распоряжение отправить поезд, и сигналист, открывающий семафор, и «старший» поезда, и мой помощник, и, наконец, я сам, механик, — стараемся отчеканить отправление. Лишь взмахнул семафор — и уж свистит кондуктор. «Поехали!» — взревел гудок, тронутый моею левою рукой, а правая моя рука уже на реверсе, левая на регуляторе, открывает пар. Из трубы пыхнул с тяжким вздохом пар. Помощник припустил форсунку — грохнуло и блеснуло в топке пламя. Паровоз тронулся. Приятно, когда паровоз берет с места сразу, плавно и спокойно. Иногда это не удается, и паровоз на грязных и скользких рельсах начинает быстро вертеть колесами, не сдвигаясь с места, «буксует», как говорим с досадой мы. Это видимое усилие, напротив, зрителям всегда бывает приятно. «Ну, вывози!» — иногда кричат на паровоз мальчишки. «Тяжело? Видно, мало каши ел!» Я открываю затвор песочницы, и под колеса паровоза сыплется песок. В то же время при помощи пневматической педали я переношу всю тяжесть паровоза на ведущие колеса — и он перестает буксовать, сдвигая поезд с места. «Справился!» — кричат мальчишки о паровозе, как о живом существе…

Так мы, делая свое дело, даем на каждой станции маленькое бесплатное представление. Вероятно, многие из наших зрителей желают знать ближе паровоз, чем это им доступно со стороны. Вот для них и пишу я эту книжку. Я всегда нахожу время кинуть на них взор из своей будки и знаю, что со стороны паровоз не совсем такой, каким его знаю я. Дело не в непонятных для нового человека словах. Непонятные слова мне уже невольно пришлось сказать: «реверс», «форсунка» — все это мы потом объясним. Надо понять другое, именно, что паровоз такая машина, которая менее всякой другой способна что-нибудь делать «сама». Напротив, паровоз и на заводе, где его строили, и в депо, где он отдыхает, и на стоянках, и в движении требует неотступного трудового внимания людей. Вам потом станет понятно, почему это так. Чтобы понять паровоз, надо ближе узнать, как он устроен и как работает. Лучше всего знает машину тот, кто ее строит и пускает в ход. Но всякую готовую машину можно разобрать и собрать снова. Можно в ней разобраться, наблюдая машину в работе. Если мы еще ко всему этому знаем историю машины — кто ее и как выдумал, знаем первые попытки ее построить и постепенное улучшение, — то мы знаем о машине почти все.

Паровоз изобретен в начале XIX в. До 1925 г. — около ста лет — строились, делаясь все лучше и могучее, десятки тысяч паровозов (см. рис. 1). Над ними трудились сотни тысяч рабочих, мастеров, инженеров. Этот общий труд довел паровоз до высокого совершенства.

Давайте же разберемся в настоящем паровозе, вспомним, насколько это нам будет нужно, его прошлое и подумаем об его будущем.

Машина, на которой ездим мы, довольно хороша: это русский пассажирский паровоз серии С, постройки Сормовского завода (рис. 2). Описывая его, мы будем говорить, главным образом, о том, чем наш паровоз похож на другие, не забывая и о том, что его от других отличает.

Приходя перед поездом с своим помощником в депо, где «отдыхает» паровоз, я прежде всего обращаю внимание на тендер, в котором заключена вся суть: вода, необходимая для образования пара, и топливо, которое мы сжигаем в топке паровоза, чтобы воспользоваться теплом для испарения воды в котле.

Тендер, — в сущности говоря, есть вагон для воды и топлива. В первых паровозах, построенных Стефенсоном в начале прошлого века, к паровозу прицепляли тележку, на которую ставили бочку с водой и насыпали горку каменного угля — паровоз был тогда игрушечный, по сравнению с нашим. И вот какова сила истории: хотя теперь тендер все время остается сцепленным с паровозом, но до самого последнего времени конструкторы, составляя чертежи нового паровоза, делали отдельный тендер. Были только маленькие паровозы, у нас называемые «кукушками», без тендеров: у них бочки для воды и место для топлива устраивались на самом паровозе. Эти паровозы-танки, как их еще называют, назначались для маневров: для передвижения поездных составов по станционным путям. Работая только на больших станциях, «кукушки» не нуждались в большом запасе воды и топлива: водоразборные краны и склады топлива у них были всегда под боком, и в удобный момент (при перерыве работы) «кукушка» всегда может налить свой танк водой и взять порцию угля или нефти. Иное дело — большой паровоз: он должен запасаться водою и топливом на длинные перегоны. Мы берем топливо и воду в расчете, чтобы их хватило вести пассажирский поезд, примерно, на участке в сто километров длиною. Поэтому у большого и сильного паровоза и тендер должен быть большой и вместительный.

А вы, вероятно, видели, что иногда паровоз ведет поезд «тендером вперед»; это — когда почему-нибудь нельзя было повернуть паровоз на поворотном кругу «лицом вперед». Движение «тендером вперед» неудобно во многих отношениях. Мало того, что тендер закрывает собою путь и затрудняет наблюдение за ним. Важнее всего то, что все приборы для управления паровозом устраиваются со времен Стефенсона в расчете, что механики стоят лицом вперед, отчего управление паровозом, идущим «задним ходом», т.-е. тендером вперед, затруднительнее нормального. Кроме того, и еще есть неудобства отдельного тендера. Сила тяги паровоза зависит от мощности его машины и от того, насколько сильно сцепление колес паровоза с рельсами. Мы видели, что паровоз на скользких рельсах буксует: машина его работает усиленно и быстро, и колеса вертятся на месте впустую. Чтобы колеса не скользили, я и сыплю под них песок, отчего увеличивается трение между колесом и рельсами. Но сила сцепления колеса с рельсом зависит еще и от нажима колеса на рельс: тем сильнее этот нажим, тем меньше риск «буксования». На оси и колеса паровоза давит всею тяжестью сам паровоз. Чем тяжелее паровоз, тем сильнее может быть его машина. Но как же нагрузить паровоз? Вот для этого-то мы и могли бы воспользоваться весом тендера с топливом и водой. Мы воду и топливо расходуем, и такой паровоз делается от этого легче — и стало быть не мог бы в конце пути работать с полной силой. С этим неудобством считаются, и все-таки самые новые и сильные паровозы в Америке и в Европе строят теперь, используя и вес тендера, или, отказываясь от особого тендера, строят очень мощные паровозы-танки, которые одинаково легко и удобно движутся и вперед и назад. Таков один из новейших паровоз Гарра, изображенный на рис. 3, для горных железных дорог; как видите, своим внешним видом этот паровоз весьма сильно отличается от нашего хорошо знакомого пассажирского паровоза «С» (рис. 2). Наш паровоз имеет обычный тендер и весь устремлен вперед; зато для него и необходим поворотный круг.

Первая забота механика: есть ли в тендере вода. Я узнаю это, открывая краны, помещенные снаружи тендерного бака на разной высоте; их три. Если вода течет из верхнего крана — тендер полон; если только из второго и нижнего — в тендере воды наполовину; если же не течет и из нижнего — воды нет. В депо есть непременно водопровод, и мы наливаем тендер доверху водой. О том, достаточно ли топлива в нефтяном баке, поставленном над тендером, мы судим по уровню в нефтемерном стекле — вертикальной трубке, соединенной с внутренностью бака коленцем: в стекле нефть стоит на том же уровне, как и в баке. На тендере же у нас помещаются ящики с инструментами и смазочными материалами, а также два домкрата, при помощи которых мы в случае схода паровоза с рельс в пути, или другого случая, можем его приподнять, если только сход не сопровождался серьезным крушением. Устройство домкрата очень просто: это очень прочный винт, который можно вращать при посредстве рычага в гайке, отлитой из чугуна вместе с основанием домкрата: подставив домкрат под раму паровоза, мы можем его поднять на небольшую высоту, вращая винт домкрата.

Вода, которую потребляет для образования пара наш локомотив, должна быть чиста и мягка: мутная вода загрязняет котел, жесткая вода дает в котле накипь, так хорошо известную всем по накипи в самоваре. Такая же накипь, состоящая главным образом из извести и гипса, образуется и на внутренних частях паровозного котла, но значительно быстрее, так как в паровозном котле испаряется очень много воды. Вы знаете, что самовар, в котором много накипи, «не поспевает» и греется значительно дольше, чем чисто вылуженный; это — от того, что слой накипи плохо передает воде тепло от накаленной изнутри медной трубы самовара. Или, как говорят, накипь плохо проводит тепло, и оно «пролетает» в трубу зря. В паровозе надо беречь топливо, поэтому мы после каждого тура паровоза (поездки туда и обратно) промываем котел паровоза внутри через люки напорной струей воды из бранспойта — в роде того, какой применяют пожарные. Струя воды сбивает накипь, которую мы называем еще «котельным камнем», и уносит с собою грязь. Котел нашего паровоза промыт, люки после промывки завинчены крышками.

Нефть, наполняющая бак нашего паровоза на тендере, — прекрасное топливо. Когда мы говорим, что «паровоз отапливается нефтью», это значит не то, что «отопление квартиры». Дома мы отапливаем для того, чтобы получить самое тепло, чтобы было в доме тепло нам самим. Паровоз отапливается для того, чтобы посредством пара воспользоваться движущей силой тепла. Однако же и для паровоза очень важно получение из топлива возможно большего количества тепла; чем больше тепла, тем больше пара, тем сильнее машина. Мало того, что топливо стоит денег, хотя и это немаловажно: если мы станем его тратить на паровозе безрассудно, то проезд по железным дорогам и провоз грузов по ним сделается дорог и невыгоден по сравнению с другими способами транспорта (передвижения). Кроме того, не забудем, что паровоз везет топливо с собой как груз. Когда паровоз «жрет» много топлива, он должен или везти его большой запас, или часто останавливаться, чтобы запасаться, — и то и другое невыгодно. Добыча топлива требует труда. Чем труднее добыть топливо, тем оно дороже. Но и легко добытое топливо может быть и хорошим, и плохим.

Топливо бывает хорошее и плохое, дорогое и дешевое. Для паровоза — надо избрать топливо самое выгодное (т.-е. хорошее и дешевое). Сжигать то топливо, какое есть, надо в топке паровоза с наибольшей выгодой. Выбор топлива для паровоза — дело хозяйственное: паровоз должен быть приспособлен к избранному топливу. А бригада (прислуга) должна уметь топить.

Какое же выбрать топливо для паровоза? Топливо продают обычно на вес, кроме дров, которые иногда оцениваются по объему «на кубик», т.-е. за кубическую сажень (около 10 куб. метров); но зная средний вес кубического метра дров, мы и купленные на «кубик» дрова можем оценить по весу. У нас же, техников, есть своя мера для оценки топлива (хорошо оно или плохо) по его теплотворной способности. Для измерения ее служит мера, которая называется «калорией» (единица тепла). Для испытания топлива у техников есть особые приборы, которые называются калориметрами (по-русски: тепломер). Испытывают топливо так: сжигают определенный вес испытанного топлива — нефти, каменного угля, дерева или торфа — в калориметре и смотрят, насколько согрелась в тепломере налитая в нем вода. Если воды в калориметре один килограмм и она согрелась на один градус термометра Цельсия, то считают, что сожженное топливо дало одну калорию тепла. Если воды в калориметре больше и она согрелась не на один градус, то, помножив вес воды в килограммах на повышение температуры воды в градусах, получим число калорий, полученных от сожженного топлива. Физики говорят так: одна калория есть то количество тепла, которое необходимо и достаточно, чтобы повысить температуру одного килограмма воды на один градус Цельсия. Теплотворная способность горючего вещества определяется числом калорий, которые дают полное сжигание одного килограмма горючего. Все топлива исследованы учеными на опыте. Сравним теплотворную способность обычных горючих веществ, применяемых для отопления паровозов.

^{Нефть…………………………………… дает 10 000 калорий}

^{Англ. уголь «Кардиф»…………… 8 350}

^{Донецкий антрацит ……………… 7 750}

^{Англ. уголь «Нью-Кестль» …… 7 400}

^{Сухой торф…………………………… 3 800}

^{Сухие дрова ………………………… 3 400}

Из этой таблички видно, что самым ценным по теплотворной способности топливом является нефть. В применении к отоплению паровозов нефть обладает и еще рядом выгод: ее можно легко перекачивать и переливать без потерь из хранилищ, баков, которые мы видели на больших станциях, в вагоны цистерны. Баки на паровозах наполняются быстро и просто наливанием через кран, подобный тому водяному крану, через который тендер паровоза наполняется водой. Нефть может долгое время без ущерба храниться, тогда как каменный уголь, извлеченный из недр земли на поверхность, от долгого хранения портится, теряя значительную долю теплотворной способности. На паровозе нефть не требует, как уголь, изнурительной работы кочегара, бросающего уголь в топку лопатой: она притекает сама по трубочке к топке и тут сжигается в форсунке — очень простой и остроумной горелке; притекающая к форсунке (рис. 4) нефть разбивается в пыльное облако струею пара, подобно тому как в пульверизаторе воздух рассеивает духи. Распыленная нефть зажигается и дает огромное пламя, раскаляющее своды топки. Нефть сгорает почти без дыма, нацело. Пламя ее легко убавить и прибавить простым поворотом двух кранов форсунки: парового и нефтяного. Если паровоз остановился и пар не расходуется, то мы привертываем форсунку; уменьшая пламя, форсунку можно погасить и совсем, и в одно мгновение зажечь, лишь это потребуется: распыленная нефть вспыхивает сама собой, попадая на раскаленный свод топки. Все эти и еще некоторые преимущества нефти и заставляют признать ее наиболее выгодным топливом для пассажирских паровозов, ведущих скорые поезда с частыми остановками, а также для паровозов, несущих на станциях маневровую службу по составлению поездов, подаче вагонов под нагрузку, уборке с путей прибывших составов, тех «кукушек», о которых мы упоминали. Но для товарных паровозов, делающих редкие остановки, угольное топливо выгоднее нефтяного, потому что нефть дорога. В настоящее время сырую нефть сжигать в топках паровых котлов признается техническим преступлением, так как в сырой нефти содержатся керосин и бензин и другие летучие вещества. После их выделения остается мазут. Его теплотворная способность превышает теплотворную способность лучших сортов каменного угля. Мазут дешевле сырой нефти и обладает всеми ее достоинствами, почему он чаще применяется к отоплению паровозов. Почти всегда, говоря о нефтяном отоплении паровоза, имеют в виду именно отопление нефтяными остатками — мазутом, но мы привыкли называть его нефтью. Однако же и мазут может быть подвергнут переработке — от него отделяют тяжелые смазочные масла, после остается черная густая смола-гудрон, идущая на устройство асфальтовых мостовых. Тяжелые нефтяные масла идут на смазку машин или для «нефтяных» двигателей, в которых, оказывается, выгоднее их сжигать, чем под котлами паровых машин.

Отказавшись от нефти, мы должны будем признать, что главным топливом для паровозов служит каменный уголь, за исключением стран, где очень много леса, и он крайне дешев, там выгоднее топить котлы паровоза дровами, но таких стран немного. Почти повсеместно паровозы отапливаются каменным углем и к нему приурочивают и устройство — топок и котлов. В последнее время паровозы начинают отапливать угольной пылью (мусором), которая была отбросом на угольных копях, и даже крупный уголь размалывают в пыль. Угольная пыль как топливо для паровозов во многом напоминает нефть. Пыль насыпают в тендер из бункера — огромного ящика, поднятого над путями железной дороги — по трубе; пыль насыпается на тендер «сама собой». Из тендера в топку пыль подается также трубой, а в топке раздувается в форсунках, подобно нефти, только не паром, а воздухом, нагнетаемым особой воздуходувкой; пламя угольной пыли получается большое, напоминая нефтяное; таким образом, облегчается труд кочегара, а топливо используется вполне.