Изобретение Джеймсом Уаттом паровой машины, ознаменовало собой второй этап промышленной революции в Англии. Именно об этом изобретении Маркс позже скажет — универсальный двигатель промышленности и транспорта.
Промышленная революция повлекла за собой развитие каменноугольной промышлености. Уже начиная с 16 века Англия, занимало первое место по добыче каменного угля. К концу 18 века в Англии добывалось десять миллионов тонн каменного угля, который использовался не только в быту, в качестве источника тепла, но и в промышленности.
В каменноугольной промышленности были заняты десятки тысяч рабочих. Добыча угля осуществлялась вручную с помощь кирки, кайла, лома, клиньев и молота. Иногда для добычи применялись пороховые заряды. Добытый уголь поднимался на поверхность вручную в плетеных корзинах. Эту тяжёлую работу выполняли дети и женщины, получая за это гроши.
Низкая производительность ручного способа добычи привела к введению механизации. Появлялись ручные и конные вороты для подъёма угля. Ручные, конные и паровые насосы, для откачки грунтовых вод. Всё это позволяло осваивать более глубокие месторождения.
Несчастные случаи были неотъемлемой частью горных работ. Часто бывали обвалы. В шахтах было душно, вентиляции не было, а скапливавшийся в шахтах рудничный газ (смесь воздуха с метаном) часто приводил к взрывам и пожарам. До конца 18 века на шахтах сохранялась должность подпальщика, который отыскивал скопления рудничного газа и поджигал его вручную с помощью длинной палки и горящей лучины на конце, каждый раз рискуя жизнью.
К 1780 году выплавка чугуна в Англии составляла 40 тыс. т., к 1790 г. она достигла 80 тыс. т. и еще раз удвоилось за последнее десятилетие. Англия еще отставала по выплавки чугуна от России, но обгоняла все остальные страны Европы. В начале 19 века Англия обогнала и Россию. Основное потребление железа в Англии покрывалось за счет ввоза, это обуславливал старый способ выработки. Ситуация изменилась после изобретения Генри Кортом нового способа переплавки чугуна в железо методом пудлингования.
В конце 18 века английский механик Генри Модсли сконструировал токарно-винторезный станок с самоходным суппортом. Это создало предпосылки для других усовершенствований металлообрабатывающих станков. Такова вкратце картина промышленности Англии на рубеже 18 и 19 веков.
Джордж Стефенсон родился 9 июня 1781 года в графстве Нортумберленд (Северо-Восточная Англия) в поселке Вайлем рядом с центром каменноугольной промышленности Ньюкасл-на-Тайне (современный Ньюкасл).
Джордж был вторым в семье после брата, а после Джорджа родилось еще четверо детей.
Отец Джорджа бывший шахтер, был кочегаром при паровых машинах. Из-за его работы семья Стефенсонов часто переезжала с место на место. Старый Боб получал 12 шиллингов в неделю, это считался достаточно высокий заработок для рабочего. Несмотря на это, мясо в их семье подавалась к столу только по воскресеньям.
Вскоре семье пришлось перебираться к месту новой работы отца в поселок Дьюли Берн. Здесь отцу платили меньше, и в возрасте восьми лет маленькому Стефенсону пришлось идти работать пастухом на ферму. Когда Джорджу исполнилось десять лет, хозяйка фермы стала использовать его в качестве батрака. Сбежав от хозяйки, он устроился сортировщиком угля. Позже он стал погонщиком лошади при конном вороте, поднимавшем уголь из шахты. Так продолжалось несколько лет. В четырнадцать он начал работать вместе с отцом помощником кочегара.
Джордж интересуется устройством паровой машины, помогает отцу чинить её. К пятнадцати годам он стал зарабатывать столько же, сколько и его отец. В семнадцать лет Джордж стал младшим механиком на Ньюбернских копях и уже отец стал подчиненным у сына. Должность обязывала научиться читать и писать, владеть арифметикой. Так Джордж впервые в своей жизни пошел в школу в 17 лет!
В 1801 году Джордж Стефенсон уже работал в Блэк Кэллертоне машинистом-тормозильщиком при подъемной паровой машине и зарабатывал фунт в неделю, денег не хватало и он занимался подработкой на дому. Джордж с удивительной легкостью овладевал разными ремеслами.
В Англии занятой войной с Францией и помощью союзникам росли цены и налоги. Это серьезно ощущали трудящиеся и естественно семья Стефенсонов. Только после заключения мирного договора с Францией в 1802 году трудящиеся Англии смогли вздохнуть с облегчением. Цены на хлеб снизились, закончились призывы в армию и флот.
Джорджу удалось скопить некоторые сбережения и купить маленький домик рядом с работой. В 1802 году он женился на дочери фермера Фанни Хендерсон.
Чтобы сводить концы с концами Стефенсон занимается починкой обуви, разгружает балласт с кораблей, ремонтирует часы, содержит огород. Изобретательством он занимается параллельно. В 1803 году у Стефенсонов рождается первенец Роберт.
В 1806 году после скорой кончины новорожденной дочери умирает и жена Стефенсона. Здоровье ее было подорвано тяжелыми условиями жизни. Стефенсон оставляет сына в надежных руках, а сам отправляется в Шотландию в город Монтроз на прядильную фабрику, где требовался механик. Скопив 28 фунтов, в 1807 году он отправился домой в Нортумблеренд.
Когда он вернулся домой, то застал ослепшего отца. Струя пара выжгла ему глаза. Капиталисты-работодатели оставили отца Стефенсона на произвол судьбы. Пенсий по инвалидности в те годы для трудящихся не предусматривались.
Англия в это время развязала новую войну с Францией. Положение рабочего класса Англии ухудшалось. Уплатив долги родителей, Стефенсон взял их к себе.
На этом злоключения Стефенсона не оставили, он был призван в армию, но положение его семьи не позволяло идти на военную службу, поэтому на оставшиеся деньги Стефенсон нанял заместителя (такая возможность была предусмотрена английскими законами).
Из-за отсутствия финансов Стефенсон не смог уплыть с семьей в Америку (многие люди в те годы в поисках лучшей жизни стремились за океан, в том числе и из Англии). Ему пришлось подписать договор с Уэст-Мурскими копями по обслуживанию паровых машин. Своими новаторскими внедрениями он привлек внимание управляющего Додса. В 1812 году после смерти от несчастного случая главного механика копей, Стефенсон занял его место. Дом Стефенсона в Уэст-Муре превратился в экспериментальную мастерскую и одновременно в библиотеку.
Это были тяжелые времена для всей трудящейся Англии, шла война с Наполеоном, капиталисты использовали машины, чтобы урезать права рабочих, а рабочие отвечали с не меньшей агрессивностью (луддиты, террористы).
Увеличение глубины угольных шахт привели к тому, что участились взрывы от скопления метана. Гибли люди, шахты заваливало. Капиталисты несли убытки, с этим нужно было что-то делать. В Сандерленде даже учредили общество по предотвращению подземных взрывов. Велись работы по созданию безопасных ламп для шахт.
Стефенсон с помощниками разработал три вида ламп для шахт, пламя которых не соприкасалось напрямую с внешней атмосферой, а при помещении в среду, наполненную подземным газом, гасла от переизбытка продуктов горения и нехватки кислорода. Одна модель оказалась удачной и вошла в практику. Лампу той же конструкции теоретически обосновал в 1815 году Хэмфри Дэви, выступая в королевском обществе. У безопасной рудничной лампы появилось сразу два изобретателя — Стефенсон и Дэви.
Внедрение взрывобезопасных ламп уменьшило риск взрывов, но привело к тому, что владельцы шахт начали экономить на вентиляции, что пагубно сказалось на здоровье рабочих.
Изобретательская деятельность Стефенсона на этом не закончилась. Он обратил свой взор на железные дороги.
В 1811 году протяженность рельсовых путей на конной тяге в Англии составляла 300 км.
Изначально рельсы были деревянными и даже не имели шпал. Примерно в 1630 году, горный инженер Боумонт, владелец копий, впервые в Англии придумал поперечины — предшественницы современных шпал. Поперечины в староанглийской горнозаводской терминологии назывались немецким словом «трэм» — бревно, а слово трамвай означало не что иное, как лежневый путь. Колея служила лишь для уменьшения трения колес. Тяга на таких лежневых путях была конной.
В конце 18 века деревянные лежни стали покрывать чугунными набойками, но данный способ не получил развития из-за неэффективного способа выплавки чугуна на древесном угле. Новый эффективный способ выплавки позволил перейти полностью на чугунные рельсы.
Единого стандарта рельсов не существовало. Чаще применялись уголковые рельсы, т.к. на их выплавку уходило меньше металла. По таким плоским рельсам могли ездить повозки (с конной тягой) с обычными колесами.
Стефенсон отдавал предпочтение грибовидным рельсам, т.к. считал их способными выдержать динамические нагрузки. Он хотел поставить на рельсы не только состав вагонов, но и «путеходную машину».
Паровая тяга на рельсовом транспорте делилась на два вида по принципу действия: самоходная и несамоходная (стационарный паровой двигатель и лебедка). Многие изобретатели пытались реализовать свои проекты самоходной паровой повозки. Все они оставались в целом невостребованными.
Помощник Ватта, Мёрдок, сконструировал трехколесную паровую тележку, которая могла успешно двигаться в течение продолжительного времени, но опыты Мёрдока были прерваны. Его эксперименты продолжил изобретатель Ричард Тревитик, ставший позже создателем первого действующего парового автомобиля и первого паровоза ( 1804 г, скорость до 26 км/ч) .
Тревитик изобретет улучшенную версию паровоза, который назовет «Поймай меня, кто сможет». Капиталистов Англии проект Тревитика тогда не заинтересовал. Изобретатель уехал в Южную Америку, но и там оказался не у дел. Разоренный он вернулся в Англию и умер на одном постоялом дворе.
Применение паровозов и в особенности чугунных рельс во времена Тревитика было еще очень дорого, а соответственно невыгодно. Внешнее положение Англии тоже было шатким, неизвестно чем могла обернуться война с Францией и континентальная блокада, поэтому дельцы с большой осторожностью финансировали рискованные предприятия. В немалой степени тормозило развитие железных дорог лоббирование их строительства со стороны судовладельцев, осуществлявших междугороднее сообщение по каналам.
Первой работающей железнодорожной линией стала «чугунка» соединившая копи Мидлтона с Лидсом. Паровоз, возивший по ней грузы был, системы Бенкинсопа-Мёррея, с зубчатыми ведущими колесами.
К 1813 году Хедли, Форстер и Хэкуортна практике доказали, что гладкие колеса не скользят по гладким рельсам. Это существенно упрощало конструкцию и паровоза и рельсов
Свой первый паровоз Стефенсон построил в 1814 году, его собирали около 10 месяцев вручную. Имя паровозу было дано «Блюхер» в честь прусского полководца сражавшегося против Наполеона. Поначалу паровоз развивал скорость 6 км/ч, передвигая состав весом до 30.5 т. Но после некоторых усовершенствований паровоз стал менее шумным и более мощным.
Второй паровоз Стефенсона увидел свет в 1815 году. Внешне- и внутриполитическая обстановка содействовала изобретателю. Империя Наполеона разваливалась, Английские промышленники ждали роста производства и новых прибылей, поэтому начались вложения в изобретательство и усовершенствования. Второй паровоз Стефенсона имел ряд усовершенствований (спаренные оси соединялись цепью, зубчатая передача заменена шатунно-кривошипной) .
В 1816 году Стефенсон строит третий паровоз «Киллингуорт», ставший первым типовым локомотивом.»Киллингуорт» разгонялся до 10 км/ч с составом до 50 т. Современник Стефенсона писал о его локомотивах, что «они способны превзойти по силе и скорости любе животное, а для поставленных перед ними задач не было провозов лучше, чем Стефенсона».
Большой заслугой Стефенсона было то, что он вместе с паровой тягой совершенствовал и рельсовый путь, т.е. рассматривал железнодорожный транспорт паровоз и дорогу в целом. В то время заплатить за патент могли только богатые люди, а не мастера из народа. Поэтому изобретателям приходилось обращаться к меценатам, которые любезно соглашались помочь изобретателям на небольших условиях, основная часть прибыли шла в их карман и их имя ставилось первым в названии изобретения. Так мир получил изобретения Буолтона и Уатта, Вивьена и Тревитика, а так же стык рельс внахлестку в косую и новую форму рельсовых подушек Лоша и Стефенсона.
Большую научно-опытную работу Стефенсон провел со своим другом и тоже изобретателем Николасом Вудом, будущим наставником его сына Роберта. Они пришли к выводу, что паровая тяга наиболее эффективна на прямых и горизонтальных участках дороги, поэтому все неровности пути должны быть по возможности сглажены. Так же Стефенсон был приверженцем железных рельс, но железные рельсы в те времена были дороги, как и мероприятия по выравниванию дороги.
Квакер и предприниматель Эдуард Пиз решил осуществить проект Стоктон-Дарлингтонской дороги общего назначения, но для грузовых перевозок. Проект требовал больших финансовых вложений, поэтому понадобилось организовать целую компанию пайщиков Стоктон-Дарлингтонской дороги.
Проект дороги от угольных копий Уиттона до Стоктона должен был быть одобрен парламентом, но в палате лордов законопроект застрял, т.к. мешал крупным землевладельцам охоте на лисиц в заповедных местах. Тяжба шла вплоть до весны 1821 года. Активными противниками были те, кто вложился в каналы и средства гужевого транспорта и землевладельцы, опасавшиеся падения ренты на землю в отдалении от железных дорог.
Тем не менее билль прошел и был санкционирован королем Георгом IV.
Закладка дороги состоялось 23 мая 1822 года в Стоктоне. Изобретателю долго пришлось убеждать компанию в необходимости железных рельсов и паровозов. Удалось добиться того, что дорога будет уложена железными рельсами наполовину, т.к. они стоили в 2 раза дороже чугунных, а паровозы использовались только на нескольких частях пути. Новшеством дороги стало то, что она должна была быть использована и для перевозки пассажиров. Соответствующая поправка к биллю была принята парламентом в 1823 году, а Стефенсона назначили инженером компании.
В 1823 году Стефенсоном, Пизом, Ричардсоном и Лонгриджем был основан Бедлингтонский железоделательный завод, производящий паровозы. Фирме дано название Стефенсон и Ко. Данный завод был первым в истории предприятием транспортного машиностроения. В 1824 году он начал свою работу.
Проворный Пиз настоял, чтобы компания заказала три паровоза нового типа в ньюкасловском заводе Стефенсона. Название паровоза «Передвижение (Локомоушен)». Строительство дороги продлилось 2 года с 1823 по 1825 гг. Общая протяженность составила 56 км. Проект обошёлся в 250 тысяч фунтов стерлингов, т.е. 4500 за километр. Это незначительно превышала стоимость конной дороги.
27 сентября 1825 года состоялось открытие дороги. Поезд состоял из 34 «вагонов» — открытых грузовых повозок с товарами, плюс повозка люкс с пассажирами. Сначала состав втащили и спустили с горы лебедкой на паровой тяге. Затем к составу был прицеплен паровоз №1, управлял которым сам Стефенсон. На некоторых участках паровоз разгонялся до 24 км/ч с грузом и в полном порядке приехал в Стоктон. На пересадочных станциях в повозки набился народ, около 600 человек, но паровоз справился и с этой задачей, перевезя в итоге 80 т. груза.
Стоктон-Дарлингтонская дорога, как в основном все железные дороги того времени, оставалась дорогой со смешанным видом тяги. Парламентский акт позволял пользоваться ей всем кому не лень, что мешало провозу грузов, но и кампания в накладе не осталась, став крупным перевозчиком экспортного угля. Началом отсчета же отчета действительно паровозного транспорта нужно везти от сооружения Манчестер-Ливерпульской дороги, непосредственным участником строительства которой стал инженер-изобретатель Джордж Стефенсон.
Продолжение следует…
К.Поляков, И.Ильясов
Источник:
В.С.Вергинский «Джордж Стефенсон» (1964)
