Введение
Паровоз Роберта Стивенсона 1829 года.
«Ракета» Стивенсона – ранний паровоз с колесной формулой 0-2-2. Он был построен для участия и выиграл испытания в Рейнхилле на Ливерпульской и Манчестерской железной дороге (L&MR), проходившие в октябре 1829 года, чтобы продемонстрировать, что усовершенствованные локомотивы более эффективны, чем стационарные паровые машины. «Ракета» была спроектирована и построена Робертом Стивенсоном в 1829 году на заводе Forth Street Works его компании в Ньюкасле-на-Тайне. Хотя «Ракета» и не была первым паровозом, она стала первым, объединившим несколько инноваций и создавшим самый передовой локомотив своего времени. Это самый известный пример эволюционирующей конструкции локомотивов Стивенсона, которая на следующие 150 лет стала образцом для большинства паровозов. Локомотив был сохранен и экспонировался в Музее науки в Лондоне до 2018 года, после чего ненадолго выставлялся в различных местах Великобритании, пока не был передан в Национальный железнодорожный музей в Йорке. С 2023 года он находится в Музее «Локомоушен» в Шилдоне.
Предыдущие события
Ракета была построена в период бурного развития паровой техники. Она была создана на основе опыта, полученного при разработке более ранних моделей Джорджа и Роберта Стивенсона, таких как локомотив Killingworth Blücher (1814), Locomotion (1825) и Lancashire Witch (1828).
Концепция
Были разногласия относительно того, кому следует отдать приоритет в разработке "Ракеты". Джордж Стивенсон спроектировал несколько локомотивов ранее, но ни один из них не был настолько передовым, как "Ракета". В то время, когда "Ракета" проектировалась и строилась на заводе Forth Banks Works, он жил в Ливерпуле, осуществляя надзор за строительством железной дороги Ливерпуль-Манчестер. Его сын Роберт недавно вернулся из работы в Южной Америке и вновь занял должность управляющего директора Robert Stephenson and Company. Он ежедневно руководил проектированием и строительством нового локомотива. Хотя он часто поддерживал связь со своим отцом в Ливерпуле и, вероятно, получал от него советы, сложно не отдать основную заслугу в разработке Роберту. Третьим человеком, который, возможно, заслуживает значительного признания, является Генри Бут, казначей железной дороги Ливерпуль-Манчестер. Считается, что он предложил Роберту Стивенсону использовать многотрубный котел. Стивенсон разработал "Ракету" специально для испытаний в Рейнхилле, учитывая конкретные правила этого соревнования. Поскольку это была первая железная дорога, предназначенная в первую очередь для пассажирских перевозок, правила делали акцент на скорости и надежности, но также строго ограничивали вес локомотива. Шестиколесные локомотивы были ограничены шестью тоннами, четырехколесные – четырьмя с половиной тоннами. В частности, вес поезда, который должен был тянуть локомотив, не должен был превышать фактический вес локомотива более чем в три раза. Стивенсон понял, что независимо от размеров ранее успешных локомотивов, в этом новом соревновании преимущество будет у быстрого, легкого локомотива с умеренной тяговой мощностью.
Пробы в Рейнхилле
20 апреля 1829 года совет директоров проекта Ливерпульской и Манчестерской железной дороги принял решение о проведении конкурса, чтобы доказать возможность надежной эксплуатации железной дороги паровозами, поскольку влиятельные инженеры того времени полагали, что потребуются стационарные двигатели. Для стимулирования победителя был предложен приз в размере 500 фунтов стерлингов, при этом локомотив должен был соответствовать строгим условиям для участия в испытаниях. 5 сентября 1829 года Роберт Стивенсон сообщил Генри Буту, что Rocket успешно прошел первоначальные заводские испытания в Киллингворте. Rocket был разобран в Ньюкасле и начал долгий путь в Рейнхилл: сначала конной повозкой до Карлайла, затем баржей до Порт-Карлайла, а оттуда пароходом «Камберленд» до Ливерпуля, где 18 сентября 1829 года его вновь собрали. Rocket превзошел требование испытаний по достижению средней скорости более 70 миль (113 км) более чем на 40 процентов. Во время демонстраций Rocket также стабильно и легко тянул вагон с более чем 20 пассажирами вверх по склону Уистон, превышая отметку в 300 метров, а также демонстрировал скорость легкого хода около 100 км/ч. Ни один другой локомотив на испытаниях не смог надежно достичь подобного уровня производительности, и партнеры Бут и Стивенсон разделили выигрыш в 500 фунтов стерлингов. Что еще более важно, необходимость в стационарных двигателях была признана излишней, что убедило таких скептиков, как Растрик.
Операция
Церемония открытия L&MR 15 сентября 1830 года стала значительным событием, собрав выдающихся деятелей из правительства и промышленности, включая премьер-министра, герцога Веллингтона. День начался с парада из восьми поездов, отправляющихся из Ливерпуля в Манчестер. Шествие возглавлял «Нортумбриан», которым управлял Джордж Стивенсон, в состав парада также вошли «Феникс», управляемый его сыном Робертом, «Северная звезда», управляемая его братом Робертом-старшим, и «Ракета», управляемая помощником инженера Джозефом Локком. День был омрачен смертью Уильяма Хассиксона, члена парламента от Ливерпуля, который был сбит и убит «Ракетой» в Парксайде. Построенный как прототип для победы в испытаниях скорости, локомотив вскоре уступил место более совершенным конструкциям, таким как «Нортумбриан» и «Планета» Стивенсона, обе разработанные в 1830 году. В течение нескольких лет сама «Ракета» была значительно модифицирована, чтобы стать похожей на локомотивы класса «Нортумбриан». Цилиндры были переведены в почти горизонтальное положение по сравнению с угловым расположением в первоначальной конструкции; объем топки был увеличен, а форма упрощена; и локомотив получил дымовую коробку цилиндрической формы. Эти изменения можно увидеть на локомотиве и сегодня. Настолько сильно изменился локомотив с 1829 года, что журнал The Engineer, примерно в 1884 году, заключил, что «кажется нам неоспоримым, что «Ракета» 1829 и 1830 годов были совершенно разными машинами». В 1834 году локомотив был выбран для дальнейших (неудачных) модификаций с целью испытания недавно разработанного роторного парового двигателя, спроектированного адмиралом, 10-м графом Дандональдом. За почти 80 фунтов стерлингов цилиндры и тяговые штанги «Ракеты» были сняты, и два двигателя были установлены непосредственно на его ведущую ось с промежуточным насосом для подачи воды. 22 октября того же года было проведено испытание, результаты которого оказались неудовлетворительными; один из свидетелей отметил, что «локомотив не смог привести в движение состав пустых вагонов». Из-за присущих конструкции недостатков и инженерных трудностей, связанных с их разработкой, двигатели лорда Дандональда оказались слишком слабы для этой задачи. В 1836 году «Ракета» была продана за 300 фунтов стерлингов и поступила на службу на железную дорогу Брэмптона, минеральную железную дорогу в Камберленде, которая недавно перешла на ширину колеи Стивенсона. После службы он оставался здесь, в Тиндейле, до 1862 года, когда был передан в Музей патентного ведомства в Лондоне.
Дизайн
Локомотив имел высокий дымоход высотой 16 футов спереди, цилиндрический котел в середине и отдельную топку сзади. Большая передняя пара деревянных колес приводилась в движение двумя внешними цилиндрами, установленными под углом 38°. Меньшие задние колеса не были связаны с ведущими, что давало колесную формулу 0-2-2. Он имел большую нагрузку на ось, чем у Sans Pareil, хотя 0-4-0 был тяжелее в целом – 5 тонн, и был официально дисквалифицирован за превышение лимита в 4,5 тонны. Ранние конструкторы локомотивов опасались, что сцепление ведущих колес окажется недостаточным, но опыт Стивенсона убедил его в обратном, особенно с учетом легких составов соревновательных испытаний.
Котельная
Ракета использует многотрубную конструкцию котла. Предыдущие локомотивные котлы состояли из одной трубы, окруженной водой (хотя у "Ланкаширской ведьмы" было две трубы). Ракета имела 25 медных жаровых труб, по которым горячие выхлопные газы из топки проходили через водяную часть котла к соплу и дымовой трубе. Такая конструкция привела к значительному увеличению площади контакта горячих труб с водой в котле по сравнению с одной большой трубой. Кроме того, лучистое тепло от увеличенной отдельной топки способствовало дальнейшему увеличению парообразования и, следовательно, повышению эффективности котла. Неясно, кто был первым изобретателем многотрубных жаровых труб – Стивенсон или Марк Сегюэн. Известно, что Сегюэн посетил Стивенсона, чтобы увидеть Locomotion, и что он также построил два многотрубных локомотива собственной конструкции для железной дороги Сент-Этьен – Лион до появления Rocket. Котел Rocket представлял собой более развитую конструкцию, с отдельной топкой и соплом для создания тяги, а не с громоздкими вентиляторами Сегюэна, но Rocket не был первым многотрубным котлом, хотя до сих пор неясно, чьим именно изобретением он является. Преимущества увеличения площади жаровых труб также были применены в "Novelty" Эриксона и Брейтвейта на соревнованиях в Рейнхилле. Однако их конструкция использовала одну жаровую трубу, согнутую втрое. Это обеспечило увеличение площади поверхности, но только за счет пропорционально увеличенной длины и, как следствие, плохого тяги в топке. Кроме того, такая конструкция затрудняла очистку труб. Преимущества многотрубных котлов были быстро признаны, даже для тяжелых и медленных грузовых локомотивов. К 1830 году бывший сотрудник Стивенсона, Тимоти Хакворт, переделал свой локомотив с обратной дымовой трубой "Royal George" в локомотив класса "Wilberforce" с обратными жаровыми трубами.
Выхлопная труба
Ракета также использовала взрывную трубу, направляя отработанный пар из цилиндров в основание дымохода для создания частичного вакуума и подсоса воздуха через топку. Авторство изобретения взрывной трубы оспаривается, хотя Стивенсон использовал её уже в 1814 году. Взрывная труба эффективно работала с многотрубным котлом "Ракета", но в более ранних конструкциях с одним дымоходом она создавала настолько сильное всасывание, что могла сорвать верхний слой топлива и выбросить горящие угли из дымохода, значительно увеличивая расход топлива.
Цилиндры и поршни
Как и у Lancashire Witch, у Rocket было два цилиндра, расположенных под углом к горизонту, а поршни приводили в движение пару колёс диаметром 1 метр. В большинстве предыдущих конструкций цилиндры располагались вертикально, что вызывало неравномерные колебания двигателей при движении по рельсам. Впоследствии Rocket был модифицирован таким образом, что цилиндры были установлены почти горизонтально, компоновка, оказавшая влияние на почти все последующие конструкции. Как и в случае с Lancashire Witch, поршни были соединены непосредственно с ведущими колёсами, что встречается и в более поздних паровозах. Топка была выполнена из огнеупорного кирпича, возможно, также и задняя стенка. При перестройке около 1831 года она была заменена задней стенкой и топкой из кованого железа, между которыми находилась обертка барабана (сейчас отсутствует), предположительно медная. Это обеспечило больший внутренний объём и способствовало более полному сгоранию в топке, а не внутри труб. Эти ранние топки формировали отдельное водное пространство, отличное от барабана котла, и соединялись с ним заметными внешними медными трубами.
Другие локомотивы ракетно-космического типа
За «Ракетой» последовало несколько других локомотивов с аналогичной схемой 0-2-2 и цилиндрами, расположенными сзади, построенных для L&MR до открытия 15 сентября 1830 года, венец развития которых составил «Нортумбриан» (1830), к тому времени цилиндры уже были горизонтальными. К другим локомотивам конструкции «Ракета», поставленным на Ливерпульскую и Манчестерскую железную дорогу, относились «Арроу», «Комета», «Дарт» и «Метеор», все они были поставлены в 1830 году.
Последующие проекты
Примерно в то же время Стивенсон экспериментировал с цилиндрами, расположенными спереди. Неудачный локомотив 0-4-0 "Invicta", построенный в 1829 году сразу после "Rocket", все еще имел их под углом. Успешный локомотив 2-2-0 "Planet" (1830) был оснащен внутренними передними цилиндрами, установленными горизонтально. Локомотивы, построенные по проекту "Planet" и последующему проекту 2-2-2 "Patentee" 1833 года, сделали конструкцию "Rocket" устаревшей.
Реплики и модели
В 1923 году Бастер Китон построил действующую копию для фильма «Наше гостеприимство». Два года спустя эта реплика вновь использовалась в фильме Эла Сент-Джона «Железный мул», режиссёром которого был наставник Китона, Роско «Толстяк» Арбакл. Дальнейшая судьба реплики неизвестна. Однако в США существует как минимум две другие копии «Ракеты», обе построенные компанией Robert Stephenson and Hawthorns в 1929 году: одна находится в Музее Генри Форда в пригороде Дирборн, штат Мичиган, а другая – в Музее науки и промышленности в Чикаго. Самая ранняя полноразмерная реплика «Ракеты», по всей видимости, была изображена на открытке Лондонской и Северо-Западной железной дороги (следовательно, до 1923 года). В 1935 году была построена статичная копия в разрезе, которая в течение многих лет экспонировалась рядом с оригиналом в Лондонском научном музее. В 1979 году компания Locomotion Enterprises построила ещё одну рабочую копию «Ракеты» в мастерских Springwell на железной дороге Боуза к празднованию 150-летия. Она впервые была представлена публике на коротком участке пути перед Мемориалом Альберта в Кенсингтон Гарденс с 25 августа по 2 сентября 1979 года, после чего отправилась в Ньюкасл 9 сентября, в Йорк 16 октября и прошла «измеренную милю» между Лиа Грин и Рейнхилл в последние два дня празднования Rocket 150 с 24 по 26 мая 1980 года. У неё более короткая труба, чем у оригинала, чтобы обеспечить проход под мостом в Рейнхилле: последовательное добавление балласта и использование более тяжелых рельсов привели к поднятию пути, что уменьшило габарит по высоте по сравнению с XIX веком. По состоянию на 2022 год обе эти реплики находились в Национальном железнодорожном музее в Йорке вместе с оригинальной «Ракетой». В 1963 году компания Triang Railways выпустила модель «Ракеты» масштаба 00, включающую три вагона и членов экипажа. Она производилась до 1969 года компанией Triang Hornby. В 1982–1983 годах она была вновь включена в ассортимент Hornby в упаковке Hornby Railways. Однако эта модель, вновь выпущенная в 1982 году, не была включена в каталог и была доступна только через эксклюзивных розничных продавцов и непосредственно от Hornby. В 1980 году, в рамках празднования 150-летия «Ракеты», Hornby выпустила паровоз «Ракеты» масштаба 3,5 дюйма, с дополнительными путями и вагонами, доступными отдельно. В 2020 году Hornby анонсировала новую модель «Ракеты» Стивенсона масштаба 00 с тремя вагонами и членами экипажа в рамках своей юбилейной линейки. Она была доступна как стандартная модель и ограниченное издание с памятным сертификатом подлинности в ретро-упаковке Hornby Centenary Triang Railways образца 1963 года.