Паровоз

Сергей Григорьев

Паровоз

Научно-Педагогической Секцией Государственного Ученого Совета допущено для школьных библиотек

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

МОСКВА 1926 ЛЕНИНГРАД

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.

Современные паровозы

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.

Рис. 1. Французский паровоз выпуска 1925 года — типа «Микадо», дороги Париж — Лион — Марсель, и паровоз «Пьеро» 1846 года. На рисунке видно, насколько больше современный паровоз по сравнению с первым.

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.

Рис. 2. Паровоз серии С 1–3–1, системы «Прери́», Сормовского завода.

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.

Рис. 3. Паровоз системы Гарра́, для дорог с малым радиусом закруглений.

Вода для паровозного котла

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.

Топливо

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.

Рис. 4. Форсунка для сжигания нефти в топке паровоза. Состоит (см. рис. внизу) из двух сопл: нефтяного — b и парового — а. Пар, вырываясь из сопла а, распыляет нефть и вдувает ее в топку. На рисунке вверху: А — форсунка, В — вентиль, регулирующий приток нефти, С — паровой клапан, D — сводики из огнеупорного кирпича, раскаляемые пламенем и служащие для лучшего сгорания топлива. Е — канал для притока воздуха в топку.

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.

Паровозный котел

Чтобы понять, как происходит парообразование в локомотиве, надо познакомиться с устройством его котла.

Паровозный котел состоит из четырех главных — частей: 1) топки, 2) тела котла, 3) дымовой коробки и 4) пароперегревателя.

Тело котла имеет вид широкой лежачей круглой трубы или, как говорят, имеет цилиндрическую форму. У паровоза, который работает, котел покрыт для лучшего сохранения тепла кожухом из тонких стальных или железных листов — под этой одеждой бывает иногда для утепления изоляция, слой асбеста или особой кошмы (войлока) — вообще материалов, которые плохо проводят тепло, или же между одеждой котла и его стенками оставляется промежуток воздуха, потому что и сухой воздух плохой проводник тепла. Это сделано для того, чтобы котел меньше терял тепла через свои стенки. Если снять с паровозного котла его окрашенную и покрытую лаком одежду, то мы увидим, что котел склепан из довольно толстых изогнутых листов железа или стали и составлен из трех или четырех барабанов, входящих слегка один в другой. Сзади к котлу приклепана стальная же прямоугольная коробка, открытая снизу; это — топочный кожух. Спереди к котлу приклепан более широкий барабан круглой же дымовой коробки, спереди плотно закрытой на винтах большою круглой дверью. Цилиндрическая часть котла спереди отделена от дымовой коробки круглым дном из солидного листа стали. В нем проделано несколько десятков отверстий, расположенных правильными рядами. В верхних рядах отверстия имеют большие размеры, чем в нижних.

Топочный кожух

В топочный кожух вставлена коробка той же формы, но меньших размеров. Передняя и задняя стенки коробки плоские, эта коробка делается почти всегда из красной меди, которая лучше чем сталь проводит тепло и труднее разрушается огнем. Внизу между стенками кожуха и топочной коробки вводится прямоугольная брусчатая рама, ее называют обвязочным кольцом. К нему наглухо приклепываются стенки топочного кожуха и топочной коробки. Задние стенки кожуха и топочной коробки прорезаны овальным отверстием, которое также имеет обвязочное кольцо, наглухо приклепанное между стенкой кожуха и топки. Это отверстие служит для забрасывания и помешивания топлива и закрывается толстой железной дверкой, открываемой наружу. Передняя стенка топочной коробки, называемая «топочной решеткой», с такими же отверстиями, как и передняя стенка котла, выходящая в дымовую коробку: расположение отверстий, их величина и число и тут и там совершенно одинаковы, в каждое из них вставлено по трубе. Тонкие трубы называют дымогарными, а более широкие жаровыми; концы труб, выходящие в дымовые коробки, «раскатаны», т.-е. особым инструментом на заводе расширены и плотно придавлены в холодном состоянии к краям отверстий в стенках, чтобы не пропускали воды и пара. Между стенками кожуха и топки вставлены для прочности многочисленные болты, называемые связями.

Сухопарник

На верху котла над прорезанным ближе к переднему его концу отверстием приклепан колпак — так называемый сухопарник (рис. 5); внутри его находится паровая труба; она верхним своим концом почти доходит до потолка сухопарника, а внизу его изогнута коленом и через стенку колпака выходит наружу, затем изгибается коленом вниз и проникает в дымовую коробку к перегревателю. Верхнее отверстие паровой трубы закрывается клапаном, который приводится в движение от вала, проведенного из колпака внутри котла в будку машиниста. Здесь к валу присоединена рукоятка. Поворачивая рукоятку от себя и к себе, машинист может открывать и прикрывать клапан паровой трубы в сухопарнике и тем самым впускает через паровую трубу пар котла в машину или прекращает доступ его туда. Все это устройство называется регулятором, потому что при его посредстве машинист регулирует ход паровозной машины, т.-е. управляет ею.

Рис. 5. Регулятор «Вара». Клапан регулятора прижимается давлением пара к седлу; если площадь клапана велика — приходится прилагать большую силу, чтобы поднять его. В регуляторе «Вара» это затруднение избегнуто следующим образом: открывая регулятор, мы поднимаем сперва маленький клапан, не оказывающий большого сопротивления. Открытие маленького клапана дает возможность пару проникнуть под клапан регулятора, давления снаружи и снутри уравниваются, и регулятор открывается легко.

Кроме большого сухопарника есть еще второй малый, ближе к будке машиниста. В стенках котла имеются несколько отверстий, наглухо закрытых во время работы котла крышками, припертыми изнутри на винтах; это — так называемые люки для осмотра и очистки внутренности котла. Кроме того для промывки котла есть еще несколько малых отверстий, закрываемых пробками на винтах. Иногда из люков бывает один такого размера, чтобы в него мог пролезть человек. Это «лаз» для осмотра котла внутри, когда он охлажден и выпущена вода. Наконец, в котельных стенках есть отверстия для труб, подводящих воду, и паровых, а также «патрубки» или «штуцера», к которым прилаживаются разные приборы. В верху дымовой коробки сделано отверстие; над ним поставлена дымовая труба. Внизу топки на обвязочном кольце лежит решетка с продольными сквозными щелями; это — «колосники». Под топкой ниже колосников приклепан «зольник», имеющий две дверцы, открываемые и закрываемые из будки машиниста; это — «поддувало», через них в топку поступает необходимый для горения воздух.

Раньше, чем описывать устройство пароперегревателя, посмотрим, как бы работал паровозный котел без него. Дело в том, что еще недавно паровозы строились без пароперегревателя и работали без перегрева пара. Всякий такой паровоз может быть снабжен после переделок пароперегревателем. И наоборот, пароперегреватель можно вынуть из современного паровоза и после небольших переделок пустить в ход без пароперегревателя.

Заправка паровоза

Посмотрим теперь, как заправляется, т.-е. приготовляется к поездке паровоз. После промывки и закрытия люков и пробок паровозный котел наполняется водою, немного более половины его высоты. Для того, чтобы судить об уровне воды в котле, в передней стенке топочного кожуха сделаны три крана, так же как в тендере, на разной высоте. Кроме того есть и водомерное стекло, похожее на нефтемерное у нефтяного бака. Нижнее колено водомерного стекла проникает в топочную коробку, ниже уровня воды в котле, а верхнее колено — в верхней части над водою, поэтому вода проникает в стеклянную трубку и держится в ней на одном уровне с котлом. Пока мой помощник осматривает и смазывает машину, я затопляю паровоз. Дело это не мое, а относится к обязанностям помощника, но мы на паровозе не считаемся и часто исполняем работу другого, что, впрочем, не снимает с меня ответственности за паровоз; здесь за все отвечаю я, потому что паровоз вверен мне.

Посмотрев на уровень воды в стекле (рис. 6), я проверяю еще его, открывая один вслед за другим и водомерные краны: стекло может-быть засорилось, а уж «краник не обманет». Затопить котел без воды или с малым количеством ее, опасно, потому что не охлаждаемая водою топочная коробка от действия пламени тотчас раскалится, покоробится и растрескается потом. Словом, затопить паровоз без воды — все равно, что поставить без воды самовар. Такие случаи бывают и с паровозами, вот почему я и делаю это всегда сам. Затем я закрываю регулятор и принимаю еще ряд мер, чтобы пар котла не мог войти в машину и привести паровоз в движение помимо нашей воли. Такое нечаянное движение паровоза бывает — и угрожает жизни людей, которые кончают заправку паровоза и возятся около него. Для большей верности я накрепко заторможу тендер паровоза ручным тормозом. Наш паровоз, конечно, оборудован и воздушным тормозом. О нем нам нужно будет сказать подробнее потом.

Рис. 6. Водомерное стекло иногда лопается, почему и защищено еще футляром из литого с проволочной сеткой стекла. Чтобы при взрыве стекла не обварило паром, от кранов стекла проведена длинная общая рукоятка, которою можно закрыть пар безопасно. В манометре мембрана — круглая с волнистыми изгибами пластинка — под давлением пара изгибается, и по величине этого изгиба, отмечаемого стрелкой, судят о величине давления пара.

Ручной тормоз

Но на тендере всегда есть и ручной тормоз. Устройство его очень просто. Я вращаю рукоятку длинного и прямого винта и по его виткам тяну вверх гайку. К гайке приделаны тяги, проведенные под тендером к тормозным колодкам, они и зажимают каждое колесо тендера, не позволяя ему вращаться. Вот, наконец, я могу и затопить мой паровоз. Для этого мне нужно занять пара у его товарища, потому что форсунка работает паром. «Деповский» слесарь подает мне с дежурного паровоза (он всегда готов) тонкую длинную медную трубку; я привинчиваю ее конец к форсунке; слесарь пускает с дежурного паровоза в трубку пар, и я, продув форсунку паром, бросаю в топку комок зажженной промасленной обтирки и открываю нефть. Сейчас же вспыхивает в топке бурное пламя. Так паровозы занимают у своих товарищей пар, подобно тому, как курильщики — огонь. Мы не раз могли бы убедиться в том, что паровозы связаны между собою более товарищеским отношением, чем, например, автомобили: это и понятно — для автомобиля открыты все направления, а паровозы живут бок-о-бок, тесною семьей на стальных рельсах.

Механическая топка

Если бы паровоз был на дровяном или угольном отоплении, то для растопки нам понадобилась бы помощь кочегара. Пришлось бы разжигать на колосниковой решетке в топке сначала маленький костер из мелко наколотых дров; когда он разгорится, забрасывать уголь. Это тяжелый физический труд на большом паровозе, и теперь делают на мощных паровозах механические топки, в которые топливо подается из тендера транспортерами, основанными чаще всего на примере бесконечного ремня, бегущего через два шкива. С нефтью дело проще — ни хлопот, ни пыли и прекрасная регулировка пламени при очень высокой теплотворной способности.

Парообразование

Что же теперь происходит в наглухо закрытом паровозном котле? Вода быстро нагревается и испаряется. О том, как бурно протекают испарения воды в котле, можно судить по тому, что в водомерном стекле вода начинает «играть» — подыматься и опускаться — это значит, что и в котле вода колышется. Для пара нет выхода, но топочное пространство наполнено огнем; раскаленные газы, которые получаются при горении топлива, уносятся в жаровые и дымогарные трубы, через них в дымовую коробку, а из нее через трубу в воздух. Горение продолжается, вода в котле и пар (смешанный еще с бывшим тут над водою воздухом) нагревается все сильнее. А так как водяной пар занимает бо́льший объем, чем вода, из которой он образовался, то пар оказывает на стенки котла давление, стремясь расширяться. Машинисты говорят: «пар в котле подымается». О том, каково в котле давление пара, мы судим по манометру (рис. 6), составляющему неотъемлемый прибор котла.

Манометр

Пар, проникая в манометр через трубочку, давит на устроенную в нем перегородку, мембрану, из тонкого металлического листа, и выгибает ее вверх. Этот выгиб мы могли бы уравновесить, нагружая сверху пластинку гирями. Давление пара и измеряется весом, который приходится на единицу площади, так, если бы пластинка манометра была размером в один квадратный сантиметр, то давление пара мы бы выражали в килограммах на квадратный сантиметр. Понятно, что чем больше изгиб пластинки, тем больше мы ее должны нагрузить, чтобы уравновесить давление пара. Поэтому о величине давления можно судить по изгибу пластинки, но пластинка изгибается еле заметно на-глаз. Чтобы степень изгиба была яснее видна, прибегают к обычному в измерительных приборах способу, заставляя пластинку действовать на стрелку через несколько неравноплечих рычагов, отчего самое малое смещение пластинки становится заметным. Стрелка движется по кругу, на котором обычно ставят цифры, которые отвечают давлению, испытанному пластинкой со стороны пара. Если мы видим на кругу манометра порядок цифр 0, 15, 30, 45,…135, 150 — то манометр указывает давление в английских фунтах на квадратный дюйм, что до сих пор делается и у нас. Во Франции и Германии на манометрах пишут давление в килограммах на квадратный сантиметр. Давление атмосферы на кв. дюйм равно, примерно, 15 фунтам. Поэтому часто давление пара в котле выражают в атмосферах. Давление в 150 фунтов все равно, что давление в 10 атмосфер.

Когда давление в котле достигнет 11/₂ атмосфер, я могу питать форсунку собственным паром, выключив трубочку с дежурного паровоза. Теперь давление в котле быстро подымается. И стрелка манометра приближается к красной черте. На циферблате манометра красною чертою обозначается рабочее давление котла, выше которого давление поднимать запрещено. Вы слышали, конечно, о взрывах паровых котлов. Отчего случаются такие несчастия? Дело в том, что прочность котла не беспредельна. Он склепан из отдельных железных или стальных листов толщиною в 14–15 миллиметров и при такой толщине стенок, в зависимости от величины своей, может выдержать определенную наибольшую величину внутреннего давления; если ее превысить, то пар находит «слабину» в котле: чаще всего плохо склепанный и зачеканенный шов или лист с незамеченным на заводе пороком, и прорывает, ища выхода, котел в этом месте.

Испытание котла

Каждый котел во избежание такого несчастия испытывается на заводе и в мастерских после капитального ремонта сильным давлением: котел, как мы говорим, «прессуют», накачивая в него воду под двойным давлением сравнительно с тем рабочим давлением, на какое котел рассчитан. При этом следят, чтобы нигде из швов или из-под заклепок не выступила роса. Такие испытания котла повторяются через небольшие сроки — не реже раза в два года, а манометр паровоза проверяется, верно ли он показывает, каждые три месяца. Разница между пробными и рабочими давлениями котла объясняется тем, что горячий котел несколько слабее, а главное — чтобы предотвратить несчастие от преступной небрежности котельной прислуги. Если в котле останется мало воды, то парообразование идет очень бурно, бывает при этом, что некоторые части котла, которые охватывает пламя, совсем обнажатся от воды и сильно раскаляются; если после этого вода зальет сразу раскаленную поверхность, она всей массой в очень короткий промежуток времени превратится в пар, давление сразу «вскакивает», и котел взрывается. Иногда бригада паровоза — машинист и его помощник — прозевают, что манометр на красной черте. Вот почему красная черта на манометре и ставится задолго до того давления, при котором котел может «взлететь», взорвавшись.

Предохранительный клапан

Для того же, чтобы давление в паровозном котле не заходило за красную черту, на котле — обычно, на сухопарниках — устанавливаются предохранительные клапаны; по закону их полагается на каждом паровом котле два. (Рис. 7.) Клапаны эти закрывают отверстия в сухопарнике коническими пробками, которые прижаты плотно к месту крепкой пружиной, иногда прямо, а иногда посредством рычага. Мы иногда называем эти приборы «весами», потому что и в самом деле их действие похоже на действие весов: пружина натянута или сдавлена в такой степени, что клапан может быть приподнят давлением или грузом, равным рабочему давлению пара: только иногда весы «качнутся», пробка приподымается, и пар из-под нее вырывается на волю шумною струей. Предохранительные клапаны фырчат так громко, что если мы и зазевались, не видя стрелки у красной черты, то слышим тотчас, что дело неладно. Пар улетает «на волю», и давление в котле от этого понижается, наконец пружина пересиливает и снова затыкает отверстие клапана пробкой. Все кончилось хорошо. Однако, мы не любим, чтобы паровозы парили через предохранительные клапаны: ведь вместе с паром для нас пропадает, улетая, тепло. Поэтому, если вы слышите, что паровозы долго «шипят» через предохранительные клапаны, — это знак недопустимого разгильдяйства бригад. Обычно мы спешим тотчас «унять» клапан. Прижать его мы не имеем права, да и не можем — клапаны пломбируются, чтобы никто не мог изменить предельного давления, ими указываемого. Уменьшение огня в топке сразу не достигнет цели и не всегда возможно, а иногда и вредно. Но у нас есть простое средство умерить пыл котла. Вы, вероятно, замечали, любуясь паровозом, готовым к отправлению поезда, что случается, когда фыркнет и запарит предохранительный клапан. Почти тотчас из-под будки машиниста вырывается облако пара и, пыхнув, пропадает, пролив из большого крана немного воды. И почти тотчас клапан на сухопарнике садится на свое место.

Рис. 7. Предохранительный клапан А прижимается к своему седлу рычагом Б, нагруженным пружиною В. Если давление в котле превзойдет допустимое, клапан поднимается и выпускает излишек пара наружу.

Инжекторы

Иногда мне приходилось слышать со стороны зрителей замечания: «Ишь ты, ему не стоится». И в самом деле паровоз, готовый к отправлению, похож в эти минуты на горячего коня, который порывается вперед. Вот мы и охлаждаем пыл нашего стального коня, пуская в ход пароструйный насос (инжектор); пыхнув клубом пара, он гонит в котел холодную воду и в течение минуты пар в котле садится до нормы. Инжекторы служат для пополнения котла водой по мере ее расхода. Их устраивают на каждом паровозе два: закапризничает один, не откажет другой. Инжекторы располагаются или над кожухом топки, или под паровозной будкой по обеим сторонам зольника, так что одним инжектором может распорядиться машинист, другим — его помощник. К инжектору вода идет самотеком из тендера через резиновый рукав. В инжекторе вода увлекается струей пара, приобретая большую скорость движения, при чем сам пар целиком превращается, охлаждаясь, в воду. Вода, подогретая паром, устремляется по питательной трубе в отдаленную от топки часть котла и здесь, преодолевая давление питательного клапана, приподымает его и вливается в котел. Обратите внимание, что вода поступает в котел в отдаленной от топки части. Здесь есть то, что называют «парадоксом», т.-е. видимой нелепостью. Ведь мы знаем из обихода, что хозяйка чугун с холодной водой старается поставить поближе к огню. И казалось бы, надо холодную воду вводить в котел около топки. Но этого делать нельзя. В топочном кожухе очень много связей и заклепок; подвергать их попеременно быстрому охлаждению и нагреванию — значит расшатывать котел, потому что мы знаем, что от нагревания и охлаждения металлы, как и все тела, расширяются и сокращаются. Это соображение из-за устройства котла. Но у нас есть и другие. Техника охлаждения и нагревания определенно остановилась на противотоке, как на лучшем способе передачи тепла. Такой противоток мы видим и в паровозе. Сгорание топлива в топке дает газы очень горячие, они имеют температуру более 1000 градусов; уносясь по жаровым и дымогарным трубам котла, эти газы постепенно отдают свое тепло воде, поступающей в котел около дымовой коробки. В дымовой коробке газы имеют уже температуру около 500–600°. Вода в открытом сосуде, мы знаем, кипит при ста градусах. Стало-быть, порядочное количество тепла, которым мы могли бы воспользоваться для испарения воды, т.-е. для получения пара, у нас улетает даром в трубу. Выгоднее было бы сделать котел подлиннее и начинать нагревание воды в самом дальнем его конце. Новейшие паровые котлы, очень экономные, строятся именно в расчете на использование противотока газовых продуктов горения и воды и получают из нее пар очень горячий. Вообще строители паровых котлов пришли к убеждению, что выгоднее работать паром высоких давлений и очень перегретым. Свойства водяного пара вообще очень меняются в зависимости от давления и степени нагрева, под которым пар находится. Мы различаем пар влажный, сухой и перегретый.

Перегрев пара

В паровозном котле с рабочим давлением в 13 атмосфер пар в котле образуется при нагреве, примерно, 192°. Можно измерить количество тепла, которое содержит один килограмм такого пара — оно, оказывается, равно 669 калориям. Если мы перегреем этот пар до 400°, то окажется, что килограмм его содержит уже 782 калории, т.-е. количество тепла в нем стало больше и, так как нам известно, что паровая машина работает за счет тепла, заключенного в водяном паре, то ясной становится выгода перегрева. Достичь такого перегрева в 400° можно, так как в нашем паровозе в трубу вылетают газы с нагревом в 600°. Вот жаром этих газов и пользуются для перегрева пара. В нашем паровозе перегреватель русского конструктора Ноткина (рис. 8), тогда как в других паровозах заграничной постройки ставится пароперегреватель системы Шмидта. Паровая труба, идущая из сухопарника, в дымовой коробке нашего паровоза разветвляется в три ряда тонких трубок, вставленных в верхние жаровые трубы котла, — их 24. Каждая из тонких паропроводных трубок проходит во всю длину жаровой трубы почти до топочной решетки и здесь кончается слепым концом, т.-е. закрыта наглухо пробкой. Внутрь этой трубки вставлена другая потоньше трубка, которая открыта у слепого конца первой трубки; сырой пар из регуляторной (паропроводной) трубы поступает в первую широкую трубку и по кольцевому промежутку течет навстречу горячим газам в жаровой трубе и, возвращаясь по внутренней трубке перегретым, входит через сборную коробку в паровую трубу, ведущую пар к машине.

Рис. 8. Схема пароперегревателя системы «Ноткин». Сырой пар из регулятора поступает в переднюю камеру сборной коробки, помещенной в дымовой коробке. Отсюда пар распределяется по трубкам, омываемым горячими газами, перегревается и возвращается в заднюю камеру сборной коробки, откуда и поступает в машину. Трубки перегревателя помещаются в дымогарных трубках, увеличенного диаметра, называемых жаровыми трубами.

В пароперегревателе, изобретенном немецким слесарем Шмидтом, сырой пар проводится в жаровой трубе по одной тонкой трубке; она проходит по всей длине жаровой трубы четыре раза, делая два колена (поворота) вблизи топки и одно колено около дымовой коробки — тут все трубки, пароперегревателя Шмидта как и в нашем перегревателе, снова сливаются в одну большую трубу, по которой пар идет в машину. Отсюда видно, что пар проходит по каждой трубке, помещенной в жаровой трубе котла, очень длинный путь. Горячие газы, протекающие в жаровой трубе, успевают нагреть пар до 400°, примерно. Как именно разветвляется паровая труба в ряды тонких трубок и потом они собираются в одну, мы не станем говорить, чтобы не удариться в лишние подробности довольно сложного устройства пароперегревателя. Заметим только, что пароперегреватель действует лишь тогда, когда по его трубкам из сухопарника проходит пар, т.-е. машина паровоза работает, и он находится в движении. А машинист, мы знаем, пускает пар из сухопарника, открывая регулятор, и останавливает машину, закрывая пар регулятором же. К регулятору-то и присоединены через особое приспособление заслонки, закрывающие в дымовой коробке жаровые трубы. Если регулятор открыт, то открыты и заслонки. Тогда по жаровым трубам проносятся раскаленные газы, а по трубкам перегревателя течет в машину пар, — перегреваясь сам, он уносит тепло, охлаждает самую трубку перегревателя, не давая ей раскалиться. Если регулятор закрыт, то закрыты и заслонки жаровых труб. И стало-быть нет по ним потока раскаленных газов из топки. Будь иначе, — тонкие трубки перегревателя, не охлажденные теперь током пара, скоро бы накалились, покоробились, а в части, близкой к топке, могли бы и прогореть, испортив все дело. Из этого видно, что пароперегреватель вещь довольно нежная и требует к себе большого внимания. Прежде чем затопить паровоз с пароперегревателем, надо не только поставить регулятор на «закрыто», но еще, открыв спереди большую крышку дымовой коробки, убедиться, что заслонки на жаровых трубах закрыты и «автомат», действующий от регулятора, исправен.

Пирометр

Чтобы можно было следить за работой перегревателя из будки машиниста, на трубе, собирающей пар из отдельных трубок перегревателя, ставится пирометр, т.-е. термометр для высоких степеней нагрева. Циферблат пирометра находится в будке машиниста перед его глазами. На нем написаны градусы от 150 до 400. Мы держим на паровозе «С» перегрев около 320°. Если на ходу паровоза перегрев заходит выше, мы можем прикрыть заслонки на жаровых трубах и не закрывая регулятора, т.-е. не останавливая машины, при помощи ручного привода из будки. Высокий перегрев угрожает не только перегаром трубок, но вреден еще и тем, что очень горячий пар сжигает смазку в машине: в паровом цилиндре и золотниковой коробке, а это может повлечь печальные последствия.

Взор наш теперь естественно обращается к паровой машине паровоза, куда нас приводит поток пара. В нашем паровозе, как и в большинстве паровозов — две паровые машины, расположенные впереди его по сторонам. Машины нашего паровоза совершенно одинаковы, поэтому всё, что мы скажем об одной, будет правильно и о другой. Раньше чем мы подойдем ближе к паровозной машине, окинем еще общим взглядом сделанный нами путь при изучении паровоза. В том, что мы описываем, можно разглядеть везде как бы ряд связанных друг с другом вещей, наших поступков и явлений. Словом «явление» ученые называют все, что совершается в мире и на что среди этих событий устремлено наше внимание. Паровоз так устроен, что в нем правильно повторяется ряд явлений, если мы будем сообразно действовать. Все это вместе взятое образует то, что называют рабочим процессом. Мы с вами изучаем рабочий процесс паровоза. Нам остается узнать действие машины паровоза, — чтобы его рабочий процесс понять от начала до конца.

Паровозная машина

Колеса паровоза вращаются паровой его машиной. Конечно, вы, разглядывая паровоз, не раз останавливали свое внимание на несколько соединенных с колесами и между собою полированных рычагах, которые на ходу паровоза так удивительно «играют» — все это вместе взятое мы, работники тяги, кратко называем «движением». Говоря: «смазано, ли движение» или «движение неправильно собрано», мы разумеем именно весь движущий механизм паровоза. Часть «движения» скрыта в цилиндре, который, конечно, привлекал и ваше внимание; стоит внимательно посмотреть на машину паровоза, чтобы сказать: тут и есть «все дело», в цилиндре паровой машины. Это будет правильно сказано: здесь пар совершает работу.

Цилиндр.

Цилиндр паровой машины отлит из чугуна и внутри очень точно обточен по кругу: открытый цилиндр паровоза сверкает внутри зеркалом. Когда новый паровоз принимается с завода, то приемщик забирается в вымытый керосином цилиндр с увеличительным стеклом в руке и осматривает через него, нет ли на зеркальной поверхности цилиндра задиров, раковинок (пустота при плохой отливке) и заделок.

Поршень.

Внутрь цилиндра вдвигается надетый на круглую скалку, называемую также штоком, наглухо круглый поршень; он пригоняется к цилиндру настолько плотно, что между ним и стенками цилиндра нельзя продуть ни пара, ни воздуха, но все-таки есть почти неуловимый зазор, позволяющий поршню скользить по тончайшему слою смазочного масла, покрывающему стенки цилиндра. Благодаря этой смазке тяжелый поршень при сборке, когда еще цилиндр открыт, мы можем двигать взад и вперед одной рукой. Такая легкость хода при точной вместе с тем пригонке достигается благодаря тому, что на поршень надеты слегка пружинящие разрезные кольца из чугуна. С концов цилиндр закрыт крышками на винтах. В задней крышке сделано отверстие, в которое ныряет скалка (поршневой шток), когда поршень движется взад и вперед в цилиндре. Тут надо тоже добиться такого плотного соединения, чтобы пар не выпихивал наружу, но чтобы и сильного трения не было.

Сальник.

Для этого на передней крышке устраивается сальник: когда-то это был медный с отверстием надетый на шток колпачок, внутрь которого вкладывалось плетеное из пеньки кольцо, обильно пропитанное твердым говяжьим салом — отчего прибор получил и хранит свое имя до сих пор. Колпачок плотно притягивался к крышке цилиндра двумя болтиками, отчего пеньковое сальное кольцо уплотнялось вокруг штока и, не пропуская пара, в то же время давало возможность легко скользить штоку поршня. В нашем паровозе от перегретого пара такой «сальник» живо бы сгорел и пропарил, а шток заело бы тотчас. Хотя мы теперь и говорим сальник, но только по старой памяти. Искусство заправить сальник было раньше немаловажным делом помощника машиниста. Теперь сальники паровоза заключают в себе несколько колец, надетых на шток одно за другим; кольца эти отлиты или из свинца, или из особого «антифрикционного» (против трения) сплава; вместо сала кольца эти обильно смазываются тончайшим порошком графита. И попрежнему состояние сальника — главная забота машиниста: если сальник в поезде пропарил, ничего другого не остается, как вызывать на помощь резервный паровоз: срам! С нынешними сальниками это, впрочем, случается редко.

Золотниковая коробка.

Около крышек внутри цилиндра мы видим узкие прорезы — это паровпускные и выпускные окна — от них начинаются каналы в теле цилиндра, которые выводятся вверх в золотниковую или «шиберную» коробку. В старинных паровозах золотниковая коробка и оправдывала свое название, напоминая коробку, опрокинутую над цилиндром. В нашем паровозе золотниковая коробка круглой цилиндрической формы. На рис. 9 она, как и цилиндр, изображена в разрезе по оси. Чтобы понять, что в чертежах называется «разрезом по оси», лучше всего произвести такой опыт: вырежьте из толстой бумаги прямоугольную рамку, подобную разрезу золотникового цилиндра, проденьте посредине коротких сторон иглой тонкую веревочку; натяните ее, держа за концы, в руках, и быстро крутите веревочку пальцами — тогда вы будете видеть и вырезанный из бумаги разрез и цилиндр, который получается от вращения «разреза по оси» — веревочка тут и служит осью. В цилиндрической золотниковой коробке движется цилиндрический же золотник (или «шибер» по-немецки). Он изображен на рисунке 9 в разрезе и состоит из двух поршеньков (дисков), надетых на шток. Поршеньки золотника своим устройством похожи на поршень парового цилиндра, а шток (скалка) золотника выходит из золотниковой коробки через втулку и сальник, подобный сальнику парового цилиндра. Так устроенный золотник может двигаться в своей коробке взад и вперед. В движение он приводится тягой от кулиссного механизма; как, именно — мы потом узнаем подробно. В пространстве между поршеньками (их называют еще дисками) золотника вводится перегретый пар через окно (В), отверстие, к которому присоединена паровая труба; так что между дисками золотника всегда полно́ перегретым паром. По сторонам от поршеньков золотника сделаны в золотниковой коробке паровыпускные окна (С, С). От них идут две широкие трубы, соединяясь в одну, которая в дымовой коробке, в свою очередь, соединяется с такою же трубой, идущей с другой стороны от золотниковой коробки второго парового цилиндра, в месте соединения трубы оканчиваются направленным вверх в трубу соплом, которое называют «форсовым конусом», потому что он служит для «форсирования», т.-е. усиления тяги в топке. Золотниковая коробка сообщается с паровым цилиндром каналами в его теле, о которых мы упоминали раньше. Эти каналы (D, D) видны в разрезе на нашем рисунке; там, где эти каналы открываются в золотниковую коробку, в ее теле проточены кольцевые углубления. Таково в общих чертах устройство паровой машины паровоза. И на нашем рисунке 9 она показана в общих чертах, в упрощенном виде. Теперь можно объяснить, как действует паровозная машина.

Рис. 9.

При своем движении золотник попеременно впускает пар каналами D, D то в правую, то в левую половину цилиндра. Размеры золотника так подогнаны, что если впускается пар в правую (переднюю) сторону цилиндра, то левая (задняя) сторона цилиндра сообщается с выпускным окном и, наоборот, если пар впускается в левую сторону цилиндра, то правая сообщается с выпускным окном.

Работа пара.

Рабочая сила пара, или, правильнее говоря, «запас энергии», заключенный в нем, зависит от его объема и давления. Пар, обладающий давлением, стремится расшириться и расширяясь, производит работу. Расширение пара происходит в паровом цилиндре. Чтобы лучше проследить то, что происходит в паровом цилиндре и золотниковой коробке при работе машины паровоза, я советую вам сделать следующее. Перечертите на лист бумаги, размером 30–25 сантиметров, рисунок 9 разреза машины и соблюдите указанные на нем размеры в миллиметрах. Особенно важно при этом, чтобы расстояние средин паровых каналов D, D от средней линии, делящей рисунок на левую и правую половину, было точно такое, как указано на рисунке, т.-е. 47 миллиметров. Затем отдельно из листка плотной бумаги вырежьте силуэт золотника на золотниковом штоке, соблюдая размеры в миллиметрах, указанные на рисунке 10, и также силуэт поршня парового цилиндра размерами 110 миллиметров в высоту и 25 миллиметров в ширину. Чтобы понять отношение этих силуэтов поршня и золотника к их виду в натуре, можно при помощи веревочки, продернутой по их оси, покрутить каждый из этих силуэтов, — и вы увидите легкий очерк тела и поршня, и золотника. А самые силуэты рисуют их «в разрезе». Эти два силуэта мы можем накладывать на рисунок «разреза» паровой машины в разных местах так, как будто золотник и поршень движутся на самом деле. Теперь у нас в руках подвижный рисунок или, как говорят, «модель»; с помощью ее мы можем проследить взаимные положения поршня и золотника при их рабочем движении. Мы будем различать в работе машины такие части (или, как говорят, «периоды») действия пара в цилиндре.

А. Пусть поршень находится в крайнем правом положении, обозначенном на рисунке 9 цифрой I. При этом положении поршня золотник должен быть так сдвинут от своего среднего положения, чтобы открыть доступ свежего пара из пространства между своими поршеньками в правый паровпускной канал. Заметим при этом, что поршень не прикасается к крышке цилиндра, а несколько до нее не доходит. Это пустое пространство в старых машинах старались сделать как можно меньше, считая его вредным — почему, вы сейчас узнаете. Свежий пар, входя каналом D в это пространство, расширяется и, давя на поршень, толкает его на нашем чертеже влево. Золотник в это время держит окно открытым, двигаясь вправо. Значит, в начале хода поршень и золотник движутся в разные стороны.

Рис. 10. Силуэт золотника паровоза «С».

Вспомним, что мы пользуемся для нашей машины перегретым паром. Он содержит в себе столько тепла, как только может выдержать, не сгорая, смазка. Проследите теперь путь пара, несущего тепло. Регулятор в сухопарнике открыт. Влажный пар по жаровой трубе устремляется в трубки перегревателя и расширяется, как бы ища выхода. По паровой трубе он поступает в золотниковую коробку между поршеньками золотника, а отсюда через паровпускной канал во «вредное» пространство цилиндра. Поршень уступает давлению пара, и свежий пар занимает освобожденный поршнем объем. Так образуется в паропроводе нашей машины поток пара. К сожалению, он на пути своём уже утратил часть своей работоспособности по двум причинам; стенки трубок, золотниковой коробки и цилиндра, штоки поршня и золотника, нагреваясь сами, отдают это тепло наружу; если в собирателе пара из отдельных трубок перегревателя он имеет нагрев до 320°, то в самом цилиндре температура пара будет всегда несколько ниже: часть тепла мы безвозвратно потеряем; кроме того на пути из сухопарника в цилиндр пар неизбежно мнется, так как ему приходится протекать с трением через узкие отверстия разного просвета и менять направления своего течения. Вы спросите, куда же девается при мятии пара его сила. Если вам покажут вскрытый цилиндр старого, долго работавшего паровоза, то вы увидите, что каналы, по которым протекал рабочий пар, «разработаны», т.-е. расширены, покрыты продольными бороздами, изменили приданную им ранее при постройке паровоза форму. Это сделал пар. Он длительным своим действием оказался способным разрушать форму, приданную стали и чугуну, — столь прочными, что на станках для резцов при их обработке приходится употреблять самые твердые сорта инструментальной стали. Так же срабатываются и крутые повороты труб и трубок паропровода и пароперегревателя, почему все эти колена делаются с утолщенными стенками. Можно сказать так, что пар ищет везде слабины, чтобы через них прорваться, а мы конструкцией предписываем ему определенный путь — из котла в машину. Когда в ее цилиндре пар выдвинет поршень достаточно, наступает второй период действия пара в цилиндре.