Kraków 2022-01-29
Historia parowozów w XIX wieku.
Część 02. 2022r.
Dalsze prace nad parowozami.
Inżynierowie w Anglii, Europie Kontynentalnej i w USA poszukiwali najbardziej udanych rozwiązań konstrukcyjnych lokomotyw parowych.
Timothy Hackworth.
W 1827 roku, Timothy Hackworth po raz pierwszy skierował wylot zużytej pary w komin, przez dyszę, polepszającą ciąg paleniska.
Timothy Hackworth (1786 – 1850) był angielskim inżynierem lokomotyw parowych i był pierwszym nadinspektorem lokomotyw na szlaku Stockton and Darlington Railway. Timothy Hackworth był kolegą George Stephenson. Urodzili nie w tej samej miejscowości. Tomy jak i jego ojciec był kowalem i kotlarzem.
W 1827 roku, dzięki dużemu uporowi Timothy Hackworth jego zespół ukończył lokomotywę, która otrzymała nazwę The Royal George. Była to lokomotywa o układzie osi 0-3-0, czyli C. Głównym wynalazkiem w tej lokomotywie było wprowadzenie rury pary zużytej w postaci dyszy w kominie. Urządzenie nazwano rurą strzałową. Od 1830 roku, rura strzałowa była wykorzystywana przez Stephensonów do modyfikacji wszystkich zbudowanych do tej pory lokomotyw i we wszystkich kolejnych nowych typach parowozów.
Parowóz The Royal George miał interesujący duży kocioł. Palenisko i komin były z jednego końca kotła. Jedne rury ogniowe prowadziły spaliny do drugiego końca kotła, a drugie w przeciwnym kierunku do dymnicy i komina. W przedzie lokomotywy na kotle zamieszczono zbieracz pary, a obok niego dwa silniki parowe umieszczone pionowo. Korbowody i wiązary napędzały trzy osie. Układ trzech osi napędowych został wymuszony chęcią zwiększenia przyczepności lokomotywy do szyn przy większych podjazdach i zjazdach. Lokomotywa miała duży potencjał, ale z uwagi na duże przedmuchy w kotle, nie osiągnęła sukcesu. Lecz technicznie była dużym postępem.
Marc Seguin.
W 1829 roku, Marc Seguin we Francji, opracował kocioł płomienicowo – płomieniówkowego. Kocioł ten pozwolił na zwiększenie mocy i prędkości parowozów z około 6 km/h do ponad 25 km/h, co spowodowało szybszy rozwój kolei. Kocioł ten ma wiele rurek zamiast jednej rury, przebiegającej od paleniska do dymnicy. Taki układ bardzo poprawił wymianę ciepła od spalin do wody. W efekcie powstał pierwszy parowóz użytkowy we Francji, konstruktora inżyniera Marc Seguin.
Marc Seguin (1786 – 1875) był francuskim inżynier. W historii zapisał się jako wynalazca i przedsiębiorca. Stworzył pierwszy w kontynentalnej Europie most wiszący. Współpracował z George Stephenson. Był także autorem wielu książek o zastosowaniu fizyki i matematyki przy budowie mostów i lokomotyw parowych.
Parowozy The Planet oraz The Patentee.
W 1830 roku, pojawił się kolejny parowóz Stephensona typu Planet, z cylindrami poziomo umieszczonymi z przodu pod kotłem, napędzającymi wykorbioną oś napędową przeniesioną na tył lokomotywy (układ osi 1A). Był to pierwszy parowóz zbudowany w większej liczbie.
W 1834 roku, Stephenson zbudował parowóz w układzie osi 1’A1’. Parowóz został nazwany Patentee. Taki układ osi parowozu zagościł w Europie na kolejne 20 lat. Dwa silniki były umieszczone pod kotłem i napędzały koła poprzez wykorbioną oś kół napędowych.
W dodatku poziome silniki parowe stały się standardem w parowozach. W porównaniu z silnikami pionowymi lub ukośnymi, wymiana pary w silniku o ułożeniu poziomym przebiegała bardziej sprawnie.
Jednak wykorbienie osi napędowej, już od 1840 roku, było stosowane wyjątkowo rzadko. Problem był w tym, że na każdym dłuższym postoju pomocnik mechanika musiał uzupełnić olej smarny w panewkach. Wchodzenie pod parowóz było niebezpieczne. Dlatego wszystkie układy napędowe kół przeniesiono na zewnątrz. To ułatwiało smarowanie, które wykonywano znacznie szybciej.
Pierwsze parowozy na Ziemiach Polskich.
Kiedy w Małopolsce rozpoczęto budowę linii kolejowej Mysłowice – Kraków, Kraków cieszył się statusem wolnego miasta. Połączenie między Mysłowicami, a Krakowem uruchomiono w dniu 13 października 1847 roku. W tym dniu, pierwszy pociąg, ciągnięty przez parowóz o nazwie „Kraków”, wyjechał z krakowskiego dworca na trasę do Mysłowic. Oznaczenie lokomotywy KrOs V-VIII. Pierwsze lokomotywy parowe dla kolei w Małopolsce kupiono w Anglii w fabryce Georga Stephensona. Parowóz "Kraków" był w układzie osi typu 1’B. Koła, silniki, korbowody i wiązary były umieszczone na zewnątrz ostoi. Natomiast układ rozrządu był umieszczony pod dymnica kotła i był napędzany od osi napędowej. Parowóz miał kocioł z dużym baniakiem, który był zbiornikiem wody. W połowie długości kotła był zbierak pary. Dymnica była zaopatrzona w wysoki komin. Maszynista stał na obarierowanym pomoście. Lokomotywa miał dwuosiowy tender z zapasem wody i węgla. Silniki parowe były umieszczone pod niewielkim kątem do poziomu. Powierzchnia ogrzewalna kotła wynosiła 81,5 m2, a ciśnienie 5 at. Kolejne parowozy miały kotły nieco większe; 91 m2. Pierwszy parowóz otrzymał imię własne „Kraków”. Kupiono cztery lokomotywy parowe KrOs V-VIII. Dwie w 1847 roku i dwie w 1849 roku.
Dla szlaku Kraków – Mysłowice kupiono dwa typy lokomotyw. Pierwszy typ KrOs V-VIII, opisany powyżej. Drugi typ lokomotyw był pospieszny. Układ osi 1’A1’, plus tender dwuosiowy. W 1847 roku, kupiono 4 lokomotywy. Parowozy miały oznaczenia KrOs I-IV. Powierzchnia ogrzewalna kotła wynosiła 57,0 m2, a ciśnienie 5 at. Parowóz ten miał zewnętrzna ostoję, która łukiem przechodziła nad kołami. Dwa silniki bliźniacze umieszczono poziomo pod dymnicą kotła i napędzały one wykorbioną oś napędową. Na osi były także mimośrody, które sterowały stawidłami typu Stephensona.
Kolejne zmiany w parowozach.
Następne fabryki parowozów powstawały w Anglii, Francji, Belgii, Austrii, Prusach.
Jeszcze przez wiele lat ścierały się poglądy na rodzaj budowy ostoi. Niemal równolegle projektowano lokomotywy parowe z ostojami zewnętrznymi i z ostojami wewnętrzne. Te pierwsze stosowano jeszcze w 80-latach XIX wieku. Następnie były już tylko ostoje wewnętrzne.
W 1850 roku, zaczęto obudowywać stanowisko pracy drużyny parowozu. Standardem stały się pół budki, które mają dach, ścianę czołową z oknami, nazwane „okularami” i ściany boczne także z oknami. Nie było drzwi i tylnej ściany.
Dużym osiągnięciem było opracowanie skutecznego systemu antypoślizgowego, poprzez użycie piasecznicy. Piasecznica została umieszczona na szczycie kotła. Dzięki temu, wsypany do niej piasek stale był suchy i nie zbrylał się pod wpływem wilgoci. Od piasecznicy poprowadzone są rurki, których końce są nad szyną tuż przed kołem napędowym. Na rurce jest zamontowane zawieradło, które jest uruchamiane cięgnem z budki maszynisty.
Johann Friedrich August Borsig.
W 1837 roku, Johann Friedrich August Borsig (1804 – 1854) niemiecki fabrykant w Berlinie założył fabrykę maszyn parowych. W 1839 roku, zbudowano tam pierwszy berliński parowóz. Parowóz miał układ osi 2’A1’. Fabryka w Berlinie znalazła wielu klientów na swoje parowozy. Okazało się, że parowozy pruskie są mniej awaryjne niż parowozy z Anglii. Dlatego dla kolei Warszawsko – Wiedeńskiej także kupiono lokomotywy parowe w Berlinie.
Borsig od początku był zwolennikiem kolei. Pomimo braku doświadczenia z kolejami w Prusach i ryzyka związanego z założeniem firmy produkującej maszyny kolejowe, Borsig wykorzystał swoje oszczędności na zakup działki przy Chausseestraße (w Feuerland) w pobliżu Oranienburger Tor, i założył własną fabrykę maszyn, skupiając się na lokomotywach. Za datę założenia fabryki przyjęto dzień 22 lipca 1837 roku, czyli dzień pierwszego udanego odlewu w odlewni.
Pomimo ogromnych kosztów, pierwsza lokomotywa o numerze fabrycznym 1 i nazwie BORSIG została ukończona w 1840 roku. Lokomotywa otrzymała układ osi 2’A1’. Lokomotywa ta miała wewnętrzną ramę, dwuosiowy przedni wózek obrotowy i dodatkową oś toczną za jedyną osią napędową. Ogólnie lokomotywa Borsing przypominała lokomotywy Georga Stephensona "Kraków".
W dniu 21 lipca 1840 roku, lokomotywa Borsig stanęła do konkursu z lokomotywą zbudowaną przez Stephensona, na linii kolejowej Berlin – Jüterbog. Lokomotywa Borsig wygrała o 10 minut, udowadniając, że mimo braku doświadczenia, prusacy potrafili budować lokomotywy co najmniej tak dobre, jak modele brytyjskie, więc import lokomotyw nie był już potrzebny. Po tym zwycięstwie liczba zamówień szybko wzrosła. Kolejne sześć maszyn tego typu zostało sprzedanych w 1842 roku, dla firm Berlin – Stettiner Eisenbahn i Oberschlesische Eisenbahn.
Do 1843 roku, zakład Borsing zbudował 18 lokomotyw parowych. W 1844 roku, następne 24 egzemplarze. W 1846 roku, zbudowano 100. lokomotywę. W 1854 roku, Borsing miał niemal 100 % rynku lokomotyw w Niemczech. Od 1851 roku, lokomotywy Borsig zaczęły zamawiać także zagraniczne firmy kolejowe, między innymi Kolei Warszawsko – Wiedeńska i Seeländische Eisenbahn.
Spółka Kolei Warszawsko – Wiedeńska, zamówiła lokomotywy Borsing osobowo – towarowe w układzie osi 1’A1’ z tendrem 3-osiowym. Średnica kół napędowych wynosiła 1,80 m, a kół tocznych 1,00 m. Tender miał koła o średnicy 0,9 m. Ostoja lokomotywy była zewnętrzno – wewnętrzna. Na kotle był zbiornik wody zasilającej ogrzewany zużytą parą. Obok był duży zbierak pary, a przed nim piasecznica, która sypała piach pod koła napędowe. Komin był wysoki i stosunkowo wąski. Drzwi do dymnicy otwierane były na lewą stronę. Silniki były na zewnątrz ostoi, ale rozrząd umieszczono pod dymnicą. Parowóz miał pół-budkę, dzwon parowy i dwuosobowa załogę.
Ciąg dalszy w kolejnym rozdziale.
Opracował Karol Placha Hetman