Что изобрел стефенсон в 19 веке
Джордж Стефенсон
George Stephenson
Британский инженер-механик.
Является изобретателем паровоза. Один из «отцов» железных дорог.
Джордж Стефенсон родился 9 июня 1781 года в городе Уилэм, Великобритания. Мальчик вырос в бедной шахтерской семье. Работать начал с десяти лет. Сначала пас коров, потом служил погонщиком лошадей на шахте, а затем, в возрасте семнадцати лет, приставлен к обслуживанию парового насоса. Юноша быстро ознакомился с действием всех механизмов и устройств находившихся на шахте, так что в случае нужды умел быстро исправить их повреждения. Вскоре Джордж научился даже чинить часы, Сэкономленные деньги расходовал на обучение чтению и письму. Позднее получил специальность «механик по паровым машинам».
Необыкновенные технические способности и изобретательность Стефенсона, обратили на него внимание начальства, поэтому уже в 1812 году руководство шахты назначило его главным механиком Киллингуортских угольных копей с жалованием 100 фунтов в год. Наибольшие трудности в те времена представляла транспортировка угля.
Первое его достижение на этом поприще: установка паровой машины, которая с помощью каната передвигала вагоны по пути из шахты в Киллингуорт, порт, находящийся на расстоянии около 14 километров. В своих работах по использованию пара на транспорте Стефенсон опирался на труды Ричарда Тревитика, который еще в начале XIX века утверждал, вопреки господствовавшему тогда мнению, что будущее принадлежит железнодорожному транспорту. Джордж являлся сторонником идей Тревитика и на протяжении всей своей жизни последовательно внедрял железнодорожное сообщение в практику промышленности.
В 1814 году Стефенсон построил первый паровой локомотив «Блюхер», который тянул за собой поезд из восьми вагонеток общим весом 30 тонн, со скоростью 6,4 км/час. Данный результат со всей очевидностью показал рентабельность нового транспортного средства и вскоре примеру Киллингуорта последовали другие угольные копи Англии. Что касается Стефенсона, то он, постепенно улучшая и совершенствуя свои паровозы, стал известен в промышленных кругах Англии как изобретатель и талантливый конструктор.
Далее, в 1823 году Стефенсону поручили строительство железной дороги с конной тягой для перевозки пассажиров и товаров между городами Стоктон и Дарлингтон. Ученый убедил акционеров, финансировавших это строительство, допустить кроме конной тяги, паровую. Строительство закончено в 1825 году, причем на дороге одновременно существовали три вида тяги: конная, паровозная и канатная при помощи стационарной паровой машины.
На этой же линии инженер впервые в истории техники построил железнодорожный мост из железа. Новая линия открыта 27 сентября 1825 года. Поезд из 34 вагонеток общим весом 90 тонн с паровым локомотивом Стефенсона «Передвижение» прошел со скоростью, доходившей до 20 км/час. Именно этот день считается днем основания железнодорожного сообщения. Изобретатель выбрал для этой линии ширину колеи 1435 мм.
Первая железная дорога работала превосходно, поэтому Джорджу предложили построить новую железнодорожную линию Ливерпуль-Манчестер и провести соответствующие изыскания. Стефенсон превратился в высококвалифицированного инженера путей сообщения: определял будущую трассу железнодорожных линий, продольный и поперечный профили, решал вопросы преодоления препятствий. В 1826 году на линии Ливерпуль-Манчестер построил первый железнодорожный туннель. Являясь одновременно конструктором паровозов, стал универсальным экспертом по всем проблемам нового вида транспорта.
В 1836 году Стефенсон организовал проектную контору в Лондоне. К 1840 году, общая протяженность железнодорожных линий в мире превысила 9000 километров. В том числе в Англии 3500 км, Германии 580 км, Франции 500 км, в США 4500 км. В развитии железных дорог деятельное участие принимал и Стефенсон. Вместе со своим сыном Робертом построил железнодорожные линии в Англии, консультировал подобные строительства в Бельгии и Испании. В 1847 году Джордж стал первым президентом Института инженеров-механиков.
Джордж Стефенсон скончался 12 августа 1848 года в городе Тэптон-хаус.
Построенный в 1825 году паровоз Стефенсона «Локомоушн № 1» уцелел до настоящего времени. Он использовался по назначению до 1857 года, а сейчас экспонируется в Дарлингтонском железнодорожном музее.
В 1979 году, в честь 150-летия создания паровоза «Ракета», в Англии построена его действующая копия. Она немного отличается от оригинала укороченной дымовой трубой. Это вызвано тем, что за прошедшие полтора столетия высота насыпи в Рэйнхилле (англ. Rainhill ) заметно увеличилась, оставив меньший просвет под мостом.
Портрет Джорджа Стефенсона помещен на банкнотах серии Е Государственного банка Великобритании достоинством 5 фунтов стерлингов. В обращении эти купюры находились с 7 июня 1990 по 21 ноября 2003 года.
Что на самом деле изобрел Стефенсон
Что на самом деле изобрел Стефенсон
Слово tramway, которое жители больших городов узнали в середине XIX века, было известно англичанам еще с XVI столетия — так в Дерби называли вагонетки с рудой, перекатываемые по деревянному настилу.
С XVIII века «золотом нации» стал уголь, и это слово пришло в Нортамберленд — там колеи укрепляли деревянными «рельсами», по которым вагонетки доставляли уголь из шахт к ближайшему порту, в Ньюкасл.
Вдоль этой дороги (протяженностью до 10 миль) играли дети шахтеров, среди которых был и Джордж Стефенсон, (конечно же, не знавший тогда, что этот прообраз железных дорог — то, с чем ему предстоит связать свою жизнь и что это именно то, что он радикально изменит), главной обязанностью которого тогда, по словам его позднейших биографов, было выхватывать его младших братьев и сестер из-под колес вагонеток.
Впрочем, детство его, как и всех его сверстников, было недолгим: уже в 8 лет он получает свою первую работу — сортировщика угля на шахте.
Вагонетки с деревянными направляющими (сложно назвать их «рельсами», хотя это именно так!) известны, как минимум, с XV века
На шахте же Стефенсон увидел первый механизм, который просто поразил его: это был паровой насос Ньюкомена, откачивавший воду из шахты.
Мальчика тянуло к этой загадочной технике, и в 17 лет он, наконец, добивается места машиниста паровой машины.
Тут самое время пуститься в рассуждение о талантах настоящих, которые точно пробьют себе дорогу, не смотря на обстоятельства, или о том, что талант есть в каждом, просто не всегда раскрывается, но можно и не рассуждать об этом вовсе или отложить эти рассуждения на конец нашей истории.
Нам, людям начала XXI века, невероятно сложно представить себе тот социальный лифт, которой мог бы вознести 17-летнего безграмотного парня к вершинам славы и богатства (правда, и в наше время остается же еще спорт, война и криминал), но, тем не менее, удивительное восхождение этого человека началось.
Впрочем, вряд ли о каком-то своем таланте или славе размышлял сам Стефенсон — наверное, он просто жил тем, что его интересовало.
В 18 лет он понял, что ему не хватает образования, и вложил свои скромные заработки в себя, научившись читать, писать и считать, чему были не обучены люди в шахтерских городках, в том числе, конечно, и родители Стефенсона.
Это паровая машина Уатта, которая послужила толчком для создания множества новых отраслей. Но самое первое и самое распространенное её применение при жизни её изобретателя — это присоединение к машине гидравлического насоса для откачивания воды из шахт. Именно такими механизмами и управлял Стефенсон
Он все еще находится на самом социальном дне — родители его невесты, фермеры, отказывают шахтеру в руке своей дочери — это, с их точки зрения, неравный брак, а его работа в шахте — «слишком скромный статус» для того, чтобы стать зятем даже весьма небогатого фермера.
В скором времени наш герой приобретает квалификацию механика паровой машины. Паровых машин вокруг становится много (кроме несовершенной машины Ньюкомена, которая там очаровала Джорджа-ребенка, на шахтах Нортамберленда во множестве уже используют совершенный двигатель Уатта), профессия была востребована, механики были наперечет и нарасхват, и следующие пятнадцать лет Стефенсон совершенствует свои знания. Между прочим, в 1811 году он получает даже звание инженера, отличившись при ремонте паровых механизмов на шахте, а это звание уже — гигантское отличие от простого шахтера.
Его интерес к паровым двигателям — это уже не детское очарование чудом, оно приобретает вполне прагматические очертания, Стифенсон понимает, какие необыкновенные возможности сулит чудо пара, и в 1814 году он уговаривает руководство своей шахты на эксперимент, обещая невиданное: построить машину, которая станет тащить вагонетки сама.
Он убедителен, ему верят, но первый его локомотив движется со скоростью около километра в час, а всего через месяц и вовсе буквально рассыпается — от тряски.
Но это не останавливает (пожалуй, только подстегивает) изобретателя, его задача — построить машину, которая двигалась бы значительно быстрее лошади и могла бы тащить намного больше груза.
Позже Стефенсон скажет, что, если бы он предполагал, насколько далеко уведет его от любимых паровых машин его эксперимент с перемещением грузов силой пара, то, наверное, он бы испугался и всю свою жизнь провел бы в шахте.
Но в тот момент он еще не знал, сколько гениальных решений ему предстоит найти для того, чтобы мир покрылся сетью железных дорог.
Уоллатонская вагонная дорога — первое в истории наземное сооружение с использованием подложки для колес и перемещения по ней тележек с углем. Около Ноттингема, 1603-1604 г.г.
На смену первой его, не очень удачной модели, появляется локомотив «Блюхер» (названный в честь прусского генерала, героя Ватерлоо), который мог тянуть целых 30 тонн груза.
Одновременно возникла проблема дорог — деревянные настилы в колее просто не выдерживала эту тяжесть и рассыпалась, и Стефенсон предложил заменить её чугунными рельсами — так появилось недостающее инфраструктурное звено, и в течении нескольких следующих лет Стефенсон производит еще 16 паровозов, постоянно совершенствуя их конструкцию, устройство рельсов, механизм сцепки, колесные пары, соединительные конструкции.
И еще — стандарты. Понимая перспективы железнодорожного строительства, Стефенсон с самого начала говорит о четких стандартах во всем, касающемся железнодорожного дела, он сразу видит, что все дороги должны иметь стандартную колею, для удобства строительства подвижного состава и перемещения локомотивов по разным путям.
Locomotion No 1, одна из первых и лучших разработок Стефенсона, давшая название всем машинам тяги на железных дорогах в мире
Тема паровозов неизбежно должна была привести к теме строительства железных дорог — без инфраструктурных изменений его изобретению не жить.
Прообразом железной дороги стала спроектированная и построенная Стефенсоном 13-километровая линия от шахты Хэттон до Сандерленда, ставшая первой в мире дорогой, где мускульная сила не использовалась: в одну сторону вагонетки просто катились сами, по склону, а обратно их затягивал паровоз.
Но этот крохотный проект чисто технической и мало загруженной дороги был всего лишь предвестником железнодорожного бума, который совсем скоро охватит сначала всю Англию, а за ней — весь мир, и изменит его кардинально: то, что было далеким, станет вдруг близким, люди и товары станут перемещаться быстро и дешево, мировая экономика вступит на путь тех самых постоянных перемен, все ускоряющиеся волны которых мы наблюдаем и сегодня.
В 1821 году несколько английских джентльменов, обладающих некоторым состоянием (весьма немалым), решило построить железную дорогу Стоктон — Дарлингтон.
Фантазии джентльменам, в отличии от денег, недоставало: предполагалось, что вагоны с грузами и пассажирами будут двигать лошади.
Стефенсон убедил акционеров в преимуществе паровой тяги, и был назначен директором нового строительства.
Продвигалась стройка сложно — например, выяснилось, что хрупкие чугунные рельсы не годились и Стефенсон уговорил компаньонов заменить их более дорогими, стальными, а попутно изменил их конструкцию для обеспечения большей устойчивости состава.
Кроме того, им была изобретена шпала, и железная дорога обрела весьма близкий к современной вид.
Первая в мире «настоящая» железная дорога, 1825 год
Проблема локомотивов и вагонов заставляет Стефенсона открыть в Ньюкасле первый в мире завод по производству паровозов и подвижного состава. Сам Джордж занимается проектированием, а производством на этом предприятии заведует его 20-летний сын Роберт (завод даже называется «Robert Stephenson and Company»).
Именно на этом заводе построен паровоз, названный Locomotion No 1 (прослуживший довольно долго) и парк вагонов, в который, кроме грузового, входил и открытый пассажирский — в нем, на открытии дороги, в 1825 году, проехала приемная комиссия, а управлял локомотивом сам Джодж Стефенсон.
9 миль пути поезд преодолел за два часа и перевез, кроме пассажиров, еще и 80 тонн груза.
Это был невероятный успех, слава о котором мгновенно облетела весь мир и сделала Джоджа Стефенсона, совсем еще недавно неграмотного шахтера из Дербишира, мировой знаменитостью.
Чертежи, сделанные на заводе Стефенсонов
Тут же появились решения о строительстве еще двух магистралей: Болтон — Ли и Ливерпуль — Манчестер, причем последняя стала знаковой, связав два самых быстрорастущих и самый промышленно развитых города страны.
Надо ли говорить, что обе дороги строились под руководством Стефенсона, равных которому по опыту и по изобретательности в мире тогда просто не могло существовать.
Он учитывает проблемы своего первого опыта — на склонах состав разгонялся так, что тормозить было практически невозможно, а в гору двигался еле-еле. Плюс крутизна изгибов дороги создавала проблемы и при прокладке магистрали, и при её эксплуатации (базового образования не хватало, очевидно, и многое приходилось компенсировать наблюдательностью и умением анализировать), и в дальнейшем и сам Стефенсон занимался проектированием всей магистрали: холмы срезались для прокладки железных дорог, мосты, эстакады и туннели «спрямляли» путь.
Кроме того, Стефенсон понял, что при проектировании дороги надо обязательно строить пункты для дозаправки локомотивов водой и углем, а так же предположил, что стоит создавать специальные площадки для погрузки и выгрузки грузов и для посадки и высадки пассажиров.
Депо, Лондон. Стефенсон создал не только паровоз, но и всё, что касается обслуживания, ремонта и контроля состояния техники и путей (разумеется, вся инфраструктура развивалась после него и продолжает развиваться сейчас)
В 1829 году владельцы дороги Ливерпуль — Манчестер решили провести конкурс на лучший локомотив, вошедший в историю как «Рейнхильские испытания», в котором участвовали целых пять паровозов (можете себе представить, насколько популярной стала идея их строительства в Англии — всего за несколько лет, прошедших с постройки первой железной дороги и особенно — учитывая тот факт, что им в те годы особенно просто негде было ездить!), но только паровоз Стефенсона прошел все испытания, поразив современников своей мощью: он развивал скорость почти в 20 км/час при нагрузке в 13 тонн, а максимальная его скорость достигла 48 км/час.
Историки утверждают, что этот паровоз, названный изобретателем «Ракетой», является самым знаменитым механизмом в истории техники. И я не уверен, что с этим, может быть, слишком решительным заявлением, есть смысл спорить.
Железнодорожный мост на дороге Стоктон — Дарлингтон. Массовое строительство железных дорог придало новую жизнь профессиям строителей мостов и туннелей — любые изгибы пути, подъемы и спуски были крайне нежелательны, потому что сильно усложняли управление поездом, отсюда — стремление «спрямить» любой путь. Железнодорожные моты, в отличии от своих предшественников, не «горбатые», а исключительно прямые
Стефенсон построил огромное количество дорог и механизмов, но в какой-то момент он, как сказали бы сейчас, ушел в консалтинг, открыв собственное проектное бюро, неизбежно выигрывая тендеры на проектирование дорог и поставку механизмов. Но в 1836 году он неожиданно для себя проигрывает конкурс на строительство одной из дорог своему ученику, Джозефу Локку, будущему знаменитому железнодорожному инженеру и члену парламента.
Зато другой его ученик, его сын Роберт, продолжает делать то, чем занимался его отец — всего ему суждено будет построить 33 железные дороги, не только в Англии, но и еще почти в десятке стран.
Царскосельская железная дорога, 1837 год, одна из самый первых в мире, не имевших, впрочем, совершенно никакого промышленного значения и созданная исключительно в увеселительных целях. Проект австрийца Герстнера, считавшего себя учеником Стефенсона и до этого уже успевшего поучаствовать в строительстве железных дорог у себя на родине
В 1847 году Джордж Стефенсон открыл Институт инженеров-механиков, фактически просто легализовав то, чем занимался всю жизнь: он обучал всех железнодорожному делу. Мало того, он сам, всю свою жизнь, был институтом: рядом с ним постоянно находилось множество инженеров, причем не только из Англии — к нему приезжали американцы, французы, итальянцы, немцы — весь мир жадно впитывал совершенно новаторские идеи этого шахтера-самоучки.
Сам Стефенсон говорил, что ему очень помогали споры с образованными людьми, но секреты он передает только своим любимым ученикам, хотя… какие от образованных инженеров секреты?
При всем этом слава и авторитет Стефенсона были столь высоки, что почти весь XIX век, даже после смерти изобретателя (умер Стефенсон в 1848 году), ньюкастельские паровозы считались лучшими в мире и поставлялись по всей планете.
Начиная с середины XIX века мир стал медленно, но уверенно меняться: можно сказать, что его меняли железные дороги.
Они перекроили мировую экономику, поскольку до их появления в зоне экономической активности находилась, как принято считать, только стомильная морского прибрежья, так как определяла экономическую карту мира океанская торговля.
С появлением железных дорог люди стали проникать вглубь континентов, был найден остающийся и по сей день самым дешевым способ перемещения грузов и людей по суше.
Современная железная дорога, скоростной поезд. Качественно поменялось всё, но основные элементы, придуманные Стефенсоном, по-прежнему востребованы
Остается разве что рассеять популярное заблуждение насчет того, что Стефенсон изобрел паровоз — хотя он очень много чего в своей жизни изобрел, и паровоз, конечно, тоже, но все же главное создание его жизни — это железнодорожный транспорт, ставший новой отраслью и новым маркером цивилизации.
История науки: ракетостроитель XIX века
Памятник Джорджу Стефенсону на вокзале Честерфилда
Phil Sangwell/Wikimedia Commons
Как можно попасть в перестрелку, строя железную дорогу, какая «Ракета» оказалась лучше всех в XIX веке и что еще кроме паровоза изобрел Джордж Стефенсон, Indicator.Ru рассказывает в рубрике «История науки».
«В наш век, когда развелось такое множество беспомощных людей, которые, несмотря на полученное ими образование, могут обеспечивать свое существование исключительно при помощи «места» и «жалования», биография человека, обязанного исключительно собственному упорному труду, является особенно поучительной», — говорится о Джордже Стефенсоне в старом издании «ЖЗЛ», вышедшем в 1893 году, через 45 лет после смерти инженера.
В биографиях нашего героя часто пишут, что он является хорошим примером того, как многого можно добиться вопреки условиям и обстоятельствам. В целом это верно, хотя все его изобретения были связаны с тем, с чем он имел дело с самого рождения.
Дом, где вырос Стефенсон
E. Hodgson/Wikimedia Commons
Дело в том, что родился Стефенсон в семье шахтера, жившей в небольшом поселке рядом с Ньюкаслом — центром британской промышленности. Его фабрикам нужен был уголь, и семья нашего героя, его поселок, как и десятки таких же, жили работой в шахтах. Причем отец будущего изобретателя работал не только руками, но и головой: он обслуживал насос, выкачивающий воду из шахты.
Семья жила бедно, и уже в восемь лет Джорджу пришлось начать подрабатывать, присматривая за скотом. Конечно, в таких условиях о школе не могло идти и речи, но мальчика это особо не расстраивало: несложные обязанности оставляли ему достаточно времени, чтобы изучать мир вокруг, мастерить мельничные колеса, повозки и маленькие модели машин, которые использовались в шахтах. На его игрушечные механизмы, сделанные из подручных материалов и при этом действующие, собирались посмотреть соседи.
Через несколько лет Стефенсон понял, что работы в поле, на которые его перевели, когда он немного подрос, не его, и постарался попасть в шахты. Это нашему герою удалось, он работал сортировщиком угля, погонщиком лошадей, помощником кочегара. С каждой переменой места он приближался к своей мечте — работать с машинами. К тому времени, как она осуществилась, Джорджу было всего 15 лет, но он уже понимал устройство машин не хуже отца. Он знал, что они несовершенны, но разобраться в чертежах, чтобы показать инженеру, что можно улучшить, он не мог, и это подтолкнуло будущего изобретателя заняться самообразованием. Он нашел себе и учителя, который помог овладеть грамотой и арифметикой.
Стефенсон набирался опыта, получал повышения, которые давали ему больший заработок и некоторое свободное время, женился, но не оставлял своих занятий. Как и многие инженеры, особенно самоучки, он задумывался над проблемой вечного двигателя, даже собрал один, который, конечно, не работал. Зато работали стенные часы, которые Стефенсону удалось починить, чем он заслужил известность среди соседей. Жизнь налаживалась, Стефенсоны жили относительно неплохо, у них родился сын. Но в 1806 году умерла жена изобретателя, и ему оставалось заботиться о сыне (тот, надо сказать, не разочаровал отца и пошел по его стопам, став известным инженером).
Первым значительным изобретением Стефенсона стала безопасная лампа для шахт, которой можно было заменить те лампы и свечи, которые иногда вызывали в шахтах взрывы, уносившие жизни горняков. Принцип работы этой лампы, в которой пламя было закрыто от окружающей среды (газов, скапливающихся в угольных шахтах) сеткой из проволоки, был практически одновременно со Стефенсоном предложен и знаменитым английским химиком Хэмфри Дэви. Благодаря известности последнего изобретение получило название «лампа Дэви» (хотя и его первенство оспаривается, своими идеями безопасной лампы с Дэви делился немецкий химик Теодор Гротгус).
Шахтерские лампы Хэмфри Дэви (слева) и Стефенсона (справа)
Samuel Smiles/Wikimedia Commons
В строгом смысле слова Стефенсон не был ни изобретателем железной дороги, ни создателем первого паровоза. С детства Джордж видел деревянные пути, по которым лошади таскали вагонетки с углем. У многих портов были проложены деревянные или железные пути, да и попытки заменить лошадей паровой машиной предпринимались еще до того, как этой проблемой занялся наш герой. Инженеры однако же сталкивались с массой проблем, среди которых была и вера в то, что сцепления между гладкими рельсами и гладкими колесами окажется мало, чтобы везти сколько-нибудь значительный груз, и обе поверхности нужно делать зубчатыми. Этого мнения придерживался и владелец шахт, на которых прошло детство Стефенсона. Будучи уже известным инженером-практиком, он вернулся в родные места, чтобы посмотреть на машину и сразу посоветовал сделать колеса и рельсы ровными. Владелец шахт его послушался и дело пошло лучше.
Так наш герой занялся тем, что более всего прославило его, — производством и совершенствованием паровозов. Он предложил максимально спрямлять железнодорожные пути, делая выемки и насыпи, класть под рельсы деревянные шпалы, снижавшие толчки и вибрацию, которые вредили механизмам. Хотя первый его паровоз был собран в 1815 году, только через семь лет изобретением заинтересовались, и тоже владельцы шахт. Работа над железнодорожной веткой, в успешность которой многие не верили, закончилась триумфом Стефенсона: его паровозы ехали, и даже относительно быстро, везя в вагончиках уголь и членов комиссии, принимавшей работу.
Далее последовало сотрудничество с Эдвардом Писом, который собирался строить железнодорожную линию и пригласил Стефенсона главный инженером. Несмотря на противодействие властей и местных землевладельцев, не доверявших «проклятой машине», свой проект они осуществили (эта линия, Стоктон – Дарлингтон, стала первой, по которой возили пассажиров), а потом вместе же основали завод по производству паровозов, что позволило выпускать их в большем количестве и лучшего качества.