История колеса. От гончарного круга до шасси авиалайнера

Состав из трёх вагонеток тянула одна лошадь, перевозя за один день до 65 т руды, затрачивая на путь в оба конца полтора часа. Транспортировка такого же количества руды по грунтовой дороге требовала 25 лошадей. Руководство с удовлетворением отмечало, что на Змеиногорской дороге «выгода к перевозке руд против обыкновенной перевозки столь очевидна, что делает честь основателю оной».

Бурно развивающейся промышленности не хватало энергии, которую давали сила падающей воды, ветра и мускулы лошади. Технический прогресс, сама жизнь настоятельно требовали создания новых, более сильных двигателей, не зависящих от внешних условий. Такой двигатель дал человечеству горный мастер Иван Ползунов, родившийся в 1728 году в Екатеринбурге. Закончив заводскую школу, он работал в должности «механического ученика». Семнадцатилетним юношей Ползунов в 1745 году попадает на Алтай, на Колывано-Воскресенские заводы. Здесь, почувствовав требования производства, он решил «пресечь водное руководство» и задумал построить «огненную машину», которая была бы «способной по воле нашей, что будет потребной справлять».

Несколько лет упорного труда и изобретательских поисков дали результат — в 1763 году был готов проект уникальной паровой машины. За три года он совместно с двумя юношами-учениками построил первую в мире паровую машину. Она имела высоту с трёхэтажный дом. Для получения пара вода подогревалась в склепанном из медных листов котле. Через специальные распределительные устройства пар поступал в два трёхметровых цилиндра, поршни которых были соединены с коромыслами. Эти коромысла приводили в движение меха, нагнетавшие воздух в рудоплавильные печи, и водяные насосы, питающие водой котел. Так на Алтае появилась машина, которой в будущем было суждено стать неотъемлемой частью железных дорог.

Идея паровой машины зародилась и у англичанина Джеймса Уатта, когда он наблюдал за прыгающей крышкой кипящего горшка. Это наблюдение привело его к изобретению паровой машины, которая имела удивительную по тем временам мощность — 40 лошадиных сил. В ней были использованы новшества: применен конденсатор, сила давления пара осуществляла возвратное движение поршня, что увеличивало мощность двигателя.

Изобретение парового двигателя дало мощный толчок развитию транспорта. Так, в 1769 году французский артиллерийский офицер Жозеф Кюньо изобрел первую паровую повозку для передвижения тяжёлых орудий, а Ульям Мердок решил поставить на колёса двигатель Уатта.

В 1803 году Тревитик решил использовать свой автомобиль для замены конной тяги на рельсовых путях. Но конструкцию машины Тревитик изменил — он сделал паровоз. Его паровой автомобиль, скорость которого при движении с грохотом и чадом достигала 10 км/ч, пугал пешеходов. На двухосной раме с четырьмя колёсами находился паровой котел с одной паровой трубой внутри. В котле над паровой трубой горизонтально размещался рабочий цилиндр. Шток поршня далеко выдавался вперёд и поддерживался кронштейном. Движение поршня передавалось колёсам при помощи кривошипа и зубчатых колёс. Имелось и маховое колесо. Особенность автомобиля Тревитика заключалась в том, что он сделал огромные ведущие колёса, что позволило обеспечить скорость и плавность движения по плохим дорогам.

Этот паровоз короткое время работал на одной из рудничных дорог. Чугунные рельсы быстро выходили из строя под тяжестью паровоза. Вместо того чтобы заменить слабые рельсы более прочными, отказались от паровоза.

Многие изобретатели пытались создать паровоз. В 1811 году по чертежам изобретателя Д. Бленкинсона механиком Мурреем был построен паровоз с зубчатыми ведущими колёсами, которые, вращаясь, зацеплялись своими зубьями за зубья рейки, уложенной посередине колеи вдоль пути.

В 1812 году появился шагающий паровоз инженера Брентона с ногами, похожий на гигантского кузнечика. К днищу котла паровоза были пристроены две механические ноги, упирающиеся в полотно рельсового пути и толкающие состав поезда, обеспечивая его движение. В 1813 году У. Хедли установил на повозке сдвоенную паровую машину, назвав паровоз «Пыхтящий Билли».

Однако не суждено было паровозу с зубчатым зацеплением колёс и шагающему паровозу благополучно пройти испытания и быть использованными в качестве движущей силы на железных дорогах, так как зубья часто ломались. Такие конструкции появились потому, что мало были изучены законы сцепления колёс с рельсами и люди думали, что колёса самодвижущейся повозки будут скользить по гладкой поверхности рельсов, вращаясь на одном и том же месте.

Постепенно рельсовые пути выходили за пределы рудничного двора. Их стали прокладывать до водных артерий, где груз перекладывался на суда и дальше перемещался водным путём.