Necesitatea construirii locomotivei a fost dată de problema transportării minereului din zonele de extracție. La început s-a utilizat tracțiunea animală. Dar caii de tracțiune aveau putere limitată și durata vieții redusă.
Continuând creația predecesorilor săi, Denis Papin, Thomas Newcomen, James Watt și alții, care au adus o serie de inovații mașinii cu abur, inginerul galez Richard Trevithick (1771 - 1833) construiește, în 1803, prima locomotivă cu abur din lume. Locomotiva, numită Tram Engine, consta dintr-o mașina cu abur de înaltă presiune, transpusă pe roți cu bandaje netede. Aceasta era destinată circulației pe drumuri, nu pe căi ferate, iar acestei invenții nu i s-a acordat prea mare atenție.[1]
În 1804, Matthew Murray din Leeds inventează o locomotivă cu abur care se deplasa pe șine din lemn. Este văzută și de Richard Trevithick, înainte ca acesta să construiască prima sa locomotivă.[2]
În 1804, Trevithick realizează o a doua locomotivă asemănătoare. Aceasta a remorcat, la 22 februarie 1804, pe traseul Pen-y-darran - Abercynon (15 km) un tonaj de 15 tone-forță, fiind atinsă viteza maximă de 8 km/h.[3] În 1805, a fost construită, după planurile lui Trevithick, o variantă îmbunatățită a locomotivei din 1804. Deoarece greutatea ei (peste 8 tone) nu-i permitea să circule pe șinele de atunci care erau din lemn sau fontă, locomotiva avea să fie utilizată ca mașină staționară.
La 19 iulie 1808, Trevithick prezintă la Londra, pe o linie circulară demonstrativă, amplasata pe un teren împrejmuit (locodrom), locomotiva Catch Me Who Can ("Să mă prindă cine poate"). Aceasta a atins o viteză fabuloasă pentru acea epocă de 20 km/h.
După modelul acestei locomotive și după planurile lui Matthew Murray, au fost construite locomotivele Salamanca, Prince Regent, Lord Wellington și Marquis Wellington, care au funcționat pe prima linie industrială cu tracțiune cu abur, care a fost inaugurată pe 12 august 1812. Deoarece John Blenkinshop, directorul minelor de cărbuni din Middleton (beneficiar al acestei căi ferate), considera în mod greșit că greutatea locomotivei nu este suficientă pentru a asigura aderența dintre șină și roată, acesta a propus introducerea unei roți dințate care să se angreneze la o a treia șina de tip cremalieră.
Locomotivele lui Murray și Blenkinshop, spre deosebire de cele ale lui Trevithick, aveau doi cilindri dispuși vertical. Aveau o putere de 4 CP și, remorcând peste 90 tone, puteau atinge 5,6 km/h. Locomotive similare au fost construite pentru minele engleze din Coxlolodge, precum și pentru minele din Orel (Rusia), Königsgrave (Silezia) și Geislautern (Saar).
În 1813, englezul William Brunton experimentează la Newbottle, o locomotivă cu abur, denumită Steam-horse ("Calul cu abur") a cărei propulsie era asigurată prin intermediul a două reazeme articulate, care apăsau alternativ pe sol. Un astfel de model a fost utilizat pentru minele engleze din Rainton.
Experiențele efectuate între 1812 și 1813 au demonstrat că aderența simplă din roată și șină permite remorcarea trenurilor, cu condiția ca greutatea locomotivei să fie suficient de mare. Astfel, William Hedley, Jonathan Foster și Timothy Hackworth construiesc un model de locomotive cu simplă aderență în trei exemplare. Este vorba de Puffing Billy, care a funcționat timp de 50 de ani, adică până în 1864. Greutatea unei astfel de locomotive era de 9,2 tf, forța de tracțiune era de 675 kgf, iar viteza maximă de 10 km/h.
Locomotivele cu abur moderne
George Stephenson este considerat inventatorul primei locomotive cu abur, în accepția actuală, adica destinată numai căilor ferate și nu altor tipuri de drumuri.
George Stephenson (1781 - 1848) realizează în 1814 locomotiva Blücher cu simplă aderență ale cărei prime probe au fost efectuate în acelasi an, la 25 iulie. Locomotiva era asemănătoare celor utilizate de Blenkinshop, însă fără cremalieră. La 27 iulie 1814, Blücher remorchează pe o distanță de 6 km, un tonaj de 30 tf. La 6 martie 1815, G. Stephenson și Ralph Dodds (1792 - 1874) pun in circulație, pe liniile minei Killingworth, o a doua locomotivă la care transmisia prin angrenaje era înlocuită cu o transmisie prin lanț. Un an mai târziu, în 1816, G. Stephenson și William Losch (1770 - 1861) au brevetat o locomotivă al cărei cazan se sprijinea pe resoarte cu abur. Astfel de locomotive au fost utilizate în mai multe mine engleze.
Primele linii publice
La 27 septembrie 1825 începe o noua etapă a evoluției căilor ferate, o dată cu inaugurarea liniei Stockton - Darlington (nord-estul Angliei). Trenul inaugural al liniei, remorcat de locomotivă Locomotion Nr.1 a fost condus chiar de Stephenson, care a proiectat atât locomotiva, cât și toate detaliile liniei: poduri, macaze, intersecții și a condus personal execuția acestora. Locomotion Nr.1 avea două osii cuplate prin biele (pentru prima dată se utiliza aceasta soluție), acționate printr-un sistem complicat de balansieri. La inaugurare, locomotiva a transportat 450 de călători și 90 t de marfă, parcurgând traseul Stockton - Brusselton cu o viteză maximă de 19 km/h. În anii care au urmat, traficul de călători și mărfuri pe linia Stockton - Darlington a fost asigurat atât de tracțiune cu locomotive cât și de cea cu cai (locomotivele aveau totuși un randament scăzut).
Alte inovații în domeniul locomotivelor cu abur au mai fost aduse de: Timothy Hackworth (1786 - 1850), care, în 1827, a construit modelul Royal George, Lister care a construit, în 1830, locomotiva Midlesbro, Robert Stephenson care marchează un progres prin construcția locomotivei Lancashire Witch ("vrajitoarea din Lancashire") și alții.
Concursul de la Rainhill (1829)
Evenimentul care avea să conducă la perfecționarea locomotivei cu abur a fost concursul de locomotive de la Rainhill (lângă Liverpool), organizat de conducerea companiei feroviare Liverpool - Manchester Railway, 6 - 14 octombrie 1829.[4] Deoarece diferitele comisii tehnice nu se decideau asupra sistemului de tracțiune ce urma să fie adoptat pe linia Liverpool - Manchester, s-a publicat, la 20 aprilie 1829, condițiile unui concurs de locomotive, dotat cu un premiu de 500 de lire. Condițiile pe care trebuiau să le îndeplinească locomotivele participante:
- greutatea proprie de maxim 6 tf
- trei osii
- la o viteză 16 km/h trebuia să remorcheze un tonaj de minimum 20 tf
- sa dețină suspensie cu resoarte, două supape de siguranță și un timbru al cazanului de 3,5 atmosfere.
Erau admise și locomotivele cu două osii, dar cu greutatea mai mică de 4,5 tf.
La concurs s-au prezentat cinci locomotive:
- The Rocket, prezentată de George și Robert Stephenson, împreună cu Henry Booth;
- Novelty, construită de Ericsson și Braithwaite;
- Sans Pareil, construită de Timothy Hackworth;
- Perseverance, construită de Timothy Burstall
- Cyclopede, un vehicul cu două osii, construit de Brandreth, acționat prin intermediul unei benzi rulante puse în mișcare de doi cai, care însă nu a fost admis.
Premiul a fost repurtat de locomotiva The Rocket, care, cu un tonaj de 12,75 tf, atinge viteza de 47,4 km/h. Circulând izolată, locomotiva a atins 85 km/h. Având o lungime (inclusiv tenderul) de 6,4 m, diametrul roților motoare de 1,42 m și o putere de peste 20 CP, The Rocket reunea un ansamblu de inovații care se regăsesc și la locomotivele moderne cu abur:
- ecartament normal: 1435 mm;
- utilizarea simplei aderențe;
- distribuția aburului prin sertare culisante;
- tiraj forțat, prin evacuarea aburului prin coș;
- cazan multitubular, inspirat din lucrările lui Trevithick, Seguin și Henry Booth;
- acționarea directă, de către pistoane, a osiei motoare prin sistemul bielă - manivelă Inovații aduse locomotivelor cu aburi
În deceniul ce a urmat după concursul de la Rainhill (1829), evoluția locomotivelor cu abur a fost rapidă. Deși principiile de bază nu se schimbă, locomotivele vor suferi o serie de imbunătățiri succesive:
- domul de abur, utilizat la colectarea aburului uscat din cazan, înainte de admisia acestuia în cilindri, introdus în 1830 pe locomotivele Northunbrian, Planet, construite de Robert Stephenson și Le Globe, construită de Timothy Hackworth.
- fluierul de semnal (cu aburi), introdus în 1833 de George Stephenson pe una din locomotivele de tip Samson
- mecanismul de distribuție, inventat în 1842 de William Howe
- injectorul automat cu abur, inventat de Henri Giffard (1825 - 1882), care avea rolul de a antrena apa din tender în cazan, cât și preîncălzirea acesteia
- motorul cu abur cu dublă expansiune, brevetat la 13 iulie 1781 de englezul Jonathan Hornblower (1735 - 1815) , perfecționat de Arthur Woolf în 1803 și adaptat la locomotivă de către inginerul francez, de origine elvețiană, Anatole Mallet (1837 - 1919).
- sistemul compound; prima locomotivă compound a fost construită în 1876, după proiectele lui Mallet.
- supraîncălzirea aburului: una dintre cele mai importante imbunătățiri aduse locomotivei de-a lungul evoluției sale. Continuând încercările realizate de mai mulți inaintași, germanul Wilhelm Schmidt realizează, în 1897, primul supraîncălzitor efiace.
- cilindrul de frână, alimentat cu aburi, care să acționeze asupra roților prin saboți, introdus de Stephenson în 1833. Ulterior acesta este înlocuit de sistemul de frânare cu aer comprimat, inventat de George Westinghouse în 1869.sursa:wikipedia
-->
Răspunsuri