♫ – OFF TOPIC – Trzy wieki wykorzystania pary. (część 5. Konkurs „Rainhill Trials”…)



Replika „Rakiety” Stephensonów, pochodząca z końca XIX wieku. Przekrój cylindra i zaworu pary…
Zaręczam Państwu, iż jest to artystyczno-futurystyczna wizja, która nie nic wspólnego z realiami roku 1829 i lokomotywą Stephensona…

♫ – OFF TOPIC – Trzy wieki wykorzystania pary. (część 5. Konkurs „Rainhill Trials”…)

UWAGA.

Niniejsza praca jest rodzajem „wykładu popularno-naukowego”, dlatego zawiera wiele skrótów, pomija też niektóre szczegóły technologiczne.

Prawie wszystkie poniższe informacje pochodzą z Wikipedii, więc mają „papiesko-naukowy imprimatur”.

Chciałbym jeszcze podkreślić, że występuje ogromny brak źródeł i opisów szczegółów technicznych pierwszych maszyn parowych, dotyczy to także lokomotyw i parostatków, zaś prezentowane informacje są niewiarygodne i zupełnie zaprzeczają zdrowemu rozsądkowi – co wykażę poniżej…

Parowozy

Konkurs Rainhill Trials

W roku 1829 na ukończeniu była linia Liverpool Manchester Railway (L&MR). Właściciele linii postanowili wybrać w drodze konkursu lokomotywę, która by kursowała na tej linii. Nie wiemy dlaczego wybrano miejscowość Rainhill jako miejsce, gdzie miały się odbyć publiczne wyścigi. Można się domyślać, że chodziło o sprawdzenie dzielności maszyn na odcinku, który w części „biegł pod górę”. Jak wiemy, cała linia L&MR była prowadzona „łagodnym profilem” podłużnym 1 do 2000, oba podjazdy do Rainhill miały profil podłużny (spadek) 1:100 (=1% = 10 promili), zaś odcinek koło doków Liverpoolu miał profil 1 do 50.

Nie wiemy kiedy ogłoszono „postępowanie przetargowe”. Prawdopodobnie nastąpiło to wiosną 1829 lub raczej jesienią 1828. Każdy z twórców swych parowozów liczył na duży kontrakt, powstawały więc pojazdy które miały być nie tylko trwałe i niezawodne, ale wybiegające na przód swą nowoczesnością.

Nie będę przytaczał za Wikipedią i innymi źródłami ogólnie znanych warunków konkursu. Istotne jest to, że lokomotywy były dokładnie ważone. Jednak nigdzie nie znalazłem informacji, jakie było narzucone ograniczenie wagowe.

Sędziami wybrano Johna Kennedy’ego, Johna Rastricka i Nicholasa Wooda. Zwycięzca miał otrzymać nagrodę w wysokości 500 funtów, niezależnie od tego, która lokomotywa zostanie ostatecznie wybrana przez zarząd linii do jej obsługi.

Za Wikipedią:

Do konkursu przystąpiło dziesięć parowozów, ostatecznie w zawodach w dniu 6 października 1829 wystartowało tylko pięć lokomotyw. Dodam, że konkurs zakończono 14.10.1829.


Engineers and Mechanics Encyclopedia 1839: Railways: Nicholas Wood’s Report of the Rainhill Trials
https://www.gracesguide.co.uk/Engineers_and_Mechanics_Encyclopedia_1839:_Railways:_Nicholas_Wood%27s_Report_of_the_Rainhill_Trials

.1. Cycloped – skonstruowana przez Thomasa Brandretha.

.2. Perseverance (z ang. Wytrwałość) – zbudowana przez Timothy’ego Burstalla.

.3. Sans Pareil (z fr. Niezrównana – The name is French and means ‚peerless’ or ‚without equal’.) – zbudowana przez Timothy’ego Hackwortha i Williama Hedley’a.

.4. Novelty (z ang. Nowość) – skonstruowana przez Johna Ericssona i Johna Braithwaite’a.

.5. Rocket – skonstruowana przez George’a i Roberta Stephensonów.

Lokomotywy wykonywały dwa lub trzy kursy dziennie, a każda z maszyn w ciągu kilku dni poddawana była wielu próbom.

„Cycloped”


Model „Cycloped”.

Pierwszy z konkursu, po awarii, wypadł Cycloped. Angielska Wikipedia opisuje to tak:
„Cycloped was the first to drop out of the competition. Built with „legacy technology”, it used a horse walking on a drive belt for power, and was withdrawn after an accident caused the horse to burst through the floor of the engine.”

Krótko mówiąc, „Cycloped” wykorzystywał napęd konia, który chodził po rodzaju bieżni znajdującej się w „lokomotywie”. Maszynę „końsko-kolejową” wycofano po wypadku, polegającym na opuszczeniu przez konia „wybiegu”. Inni piszą, że koń po prostu odmówił współpracy, inne źródła z kolei, że koń rozbił kopytami podłogę ruchomej bieżni.

https://en.wikipedia.org/wiki/Cycloped
https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Shaw_Brandreth
https://en.wikipedia.org/wiki/Dandy_waggon



Flying Dutchman of the South Carolina Canal and Railroad Company, 1829

„Perseverance”


Perseverance

Następny odpadł z konkurencji Perseverance. Po awarii w czasie konkursu, Burstall naprawiał go przez pięć dni. Kiedy podczas pierwszych testów nie zdołał osiągnąć wymaganych 10 mil na godzinę, następnego dnia został wycofany z konkursu. Przyznano konstruktorowi 25 funtów nagrody pocieszenia.

„Sans Pareil”


Drawing of Sans Pareil from 1829


.https://www.gracesguide.co.uk/images/c/c3/Im1923TimHack-Sanspareil3.jpg
1829. Copy of Original Drawing

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/32/Sans_Pareil_-geograph.org.uk-_2532040.jpg


The original Sans Pareil steam locomotive built by Timothy Hackworth which took part in the 1829 Rainhill Trials on the Liverpool and Manchester Railway.


I jeszcze taki rysunek


Widok kotła


Replika wykonana na wystawę w Chicago. 1893

Parametry:
Średnica kół napędowych: 54 cale (1372 mm)
Rozstaw osi /zmierzyłem na podstawie rysunków/ – około 1414 mm
Masa: 4.25 long tons (4.32 t; 4.76 short tons)
Dwa cylindry o wymiarach: 7 in × 18 in (178 mm × 457 mm)

Sans Pareil prawie ukończyła próby, mimo że pojawiła się wątpliwość, czy jest dozwolone, by mogła współzawodniczyć, przy nadwadze trzystu funtów (136 kg). Niemniej przejechała osiem kursów, zanim roztrzaskał się cylinder. Pomimo niepowodzenia została nabyta przez kolej Liverpool-Manchester, gdzie służyła przez dwa lata, zanim ją wypożyczono kolei Bolton-Leigh.

Wbrew temu co piszą różne źródła / i wbrew opinii Wooda/, wydaje się, że lokomotywa miała dość nowocześnie i ciekawie rozwiązany kocioł oraz palenisko. Zamiast kotła rurowego, jak Rocket, z paleniskiem i znajdującym się nad nim kominem, Sans Pareil, miała kocioł o dużej powierzchni, dzięki temu, że spaliny z paleniska szły dwoma rurami połączonymi na końcu. Spaliny wychodziły z paleniska jedną rurą, zawracały i wtedy dopiero uchodziły do komina znajdującego się obok paleniska. Uzyskano w ten sposób nie tylko większą powierzchnię kotła, ale tak duży ciąg kominowy, że duża część niespalonego węgla wylatywała przez komin. Uważano to za poważną wadę tej konstrukcji.

Sans Pareil odpadła z konkursu z przyczyn technicznych. Powodem było pęknięcie cylindra. Dla tej lokomotywy, zostało specjalnie odlanych 20 cylindrów w zakładach Stephensonów, dlatego pojawiły się plotki, że wykonano je w sposób złośliwy wadliwie. Zwolennicy Hackworth’a krzyczeli „to obrzydliwe”!

Jednak z tych 20 specjalnie odlanych cylindrów, Hackworth wybrał do parowozu dwa najlepsze cylindry. Jeden z nich pękł podczas konkursu. Okazało się, że cylinder powinien posiadać grubość ścianki 1 ¾ cala (44 mm), a miał tylko 5/8 cala (16 mm).

Jak piszą, Sans Pareil spisał się na torze bardzo dobrze, ale „miał dziwny kołyszący się chód spowodowany przez pionowo umieszczone cylindry”.

W roku 1837 lokomotywa Sans Pareil została przebudowana, zwiększono wymiary cylindrów i kontynuowała pracę na kolei do 1844 roku. Lokomotywę następnie wydzierżawiono do kopalni, która wykorzystywała ją jako silnik stacjonarny do 1863 roku. Parowóz Sans Pareil został następnie odrestaurowana przez Soho Iron Works w Bolton i w 1865 roku został przekazany do Muzeum South Kensington.


Sans Pareil ne 2. Rok 1849. Jak widać, parowóz ma już wszystkie składniki jakie powinna posiadać lokomotywa.

„Novelty”


Novelty

Parametry
Masa: 2 long tons 3 cwt (4,800 lb or 2.2 t)
Jeden cylinder. Brak informacji o wymiarach.


Transverse section through the boiler of ‚Novelty’ , showing the S-shaped firetube.




Dwucylindrowe repliki Novelty

Ostatnią maszyną, która wypadła z konkursu, była jednocylindrowa lokomotywa Novelty. Była zupełnym przeciwieństwem Cyclopedu, „zbyt nowatorska jak na rok 1829”, lżejsza i znacznie szybsza niż inne lokomotywy w konkurencji. To był prawdziwy ulubieniec tłumu. Osiągając w pierwszym dniu konkursu zaskakującą jak na owe czasy prędkość 28 mph (45 km/h), później doznała uszkodzenia rury w kotle, która nie mogła zostać naprawiona „w sposób właściwy” na miejscu „w krótkim czasie”.

Jak pisze Wikipedia, ówczesne kotły oraz rury z wodą uszczelniano rodzajem cementu, który twardniał kilka dni, a czasem kilka tygodni. Dlatego lokomotywę unieruchomiła pęknięta rura doprowadzająca wodę do kotła i nic nie wyszło z próby naprawy.

(At the time, the boilers were sealed with a cement-like substance which required days – if not weeks – to set properly. Time would not allow this and the seal quickly failed once the trial runs were restarted.)

Niemniej jednak, kontynuowała próby następnego dnia, osiągając tylko 15 mil na godzinę (24 km/h), ulegając ponownemu uszkodzeniu kotła (znów nieszczelna rura z wodą), wypadając ostatecznie z konkursu.

Novelty posiadała kilka nowatorskich cen konstrukcyjnych. Była pierwszą lokomotywą – tendrzakiem, czyli że nie posiadała doczepionego wózka-wagonu, na którym znajdował się węgiel i woda. Wszystko znajdowało się na podwoziu dwuosiowej lokomotywy (która mimo to była dwa razy lżejsza od konkurencji!).

Mimo awarii kotła, wydaje się on, tak jak i palenisko, niezwykle nowatorski. Takie kotły po wielu latach znajdą się na wszystkich lokomotywach.

Podczas zawodów (zanim Novelty uległa awarii), Stephensonowie głośno ją chwalili. Uważali jednak, że jest za lekka do praktycznego użytku jako parowóz ciągnący wagony o dużej masie.

Po wykluczeniu z konkursu, Novelty jednak została naprawiona. Już poza konkursem przeprowadzono wiele pokazowych jazd, jednak było już za późno by zmienić wyniki zawodów. Niektóre ówczesne gazety twierdziły, że w czasie tych jazd pokazowych, Novelty osiągała szybkości dochodzące do 60 mil na godzinę (97 km/h).

Po zawodach Rainhill Trials, Ericsson i Braithwait budują dwie kolejne lokomotywy o nazwach William IV i Queen Adelaide, które różniły się od Novelty wieloma szczegółami. Posiadały podobno specjalny ciąg ssący, przez który spaliny były zasysane z paleniska do komina. Obie lokomotywy zostały sprawdzone na linii L&MR, ale nie zostały zakupione. Novelty przez kilka lat pracowała na linii „St Helens and Runcorn Gap Railway”. Około roku 1833 została przebudowana, dostała nowy kocioł i dwa cylindry. W roku 1929 odnaleziono oryginalne koła oraz cylinder pierwszej wersji lokomotywy. Znajdują się one na ekspozycji w Muzeum Nauki i Przemysłu w Manchesterze.

Wikipedia dodaje o Novelty:
„No other British locomotives are known to have been built in this style. Comparisons are made with 20th-century vertical-boilered engines…”

„Rocket”


A contemporary drawing of Rocket. Replika. Rysunek z około 1870



1829. The Rocket.


1829.


1876.


Replika. Nieznany rok.


Replika. Nieznany rok.


1880


1887. Shown at the Liverpool Show.

Parametry
Ciśnienie w kotle – 50 lbf/in2 (3,40 bar)
Cylindry – dwa, montowane z zewnątrz kotła
Wymiary cylindrów – 8 in × 17 in (203 mm × 432 mm)
Średnica koła osi napędzanej – 4 ft 8 1⁄2 in (1.44 m)
Średnica kół pozostałych – 2 ft 6 in (0.76 m)
Nacisk osi – 2 long tons 12 cwt 1 qr (5,850 lb or 2.65 t)
Masa: 4 long tons 5 cwt (9,500 lb or 4.3 t)
Prawdopodobnie masa lokomotywy biorącej udział w zawodach była mniejsza, bo podawana przez Wikipedię masa / patrz wyżej/ jest niemal równa masie Sans Pareil, która miała „nadwagę” trzysta funtów (136 kg).

Tak więc Rocket (Rakieta) była jedyną lokomotywą, która wytrzymała próby. Osiągała przeciętnie 12 mil na godzinę, ciągnąc 13 ton, lub 29 mil na godzinę bez obciążenia – wygrywając 500 funtów nagrody. Stephensonowie otrzymali kontrakt na produkcję lokomotyw dla kolei Liverpool – Manchester.

Tyle pisze polska i angielska Wikipedia.

Dodam, że w czasie oficjalnego otwarcia linii kolejowej 15 września 1830, podczas pierwszego przejazdu „Rakiety”, śmierć poniósł poseł William Huskisson.
Opis tego chyba pierwszego wypadku śmiertelnego, spowodowanego pociągiem, znajda Państwo tutaj:
https://en.wikipedia.org/wiki/Opening_of_the_Liverpool_and_Manchester_Railway
https://www.gracesguide.co.uk/Robert_Stephenson_and_Co:_Rocket

„Rakieta” pozostała się na linii L&MR jako lokomotywa używana do celów serwisowych, po roku 1834 używana była do badań z nowymi systemami przenoszenia napędu. W 1836 roku została sprzedana za 300 funtów do kopalni Midgeholme Colliery i wykorzystywana do roku 1844 do wywozu węgla na linii kolejowej Lorda Carlisle’a „Brampton Railway” w pobliżu wioski Tindale ( Cumberland).

W 1862 r. przekazano ją jako darowiznę do Muzeum Patentowego w Londynie. Lokomotywa nadal istnieje, ale w znacznie zmodyfikowanej formie w porównaniu do stanu z Rainhill Trials. Cylindry zostały ustawione w pozycji poziomej, w porównaniu ze skośnymi ustawieniami początkowymi, wykonano też nowe palenisko i kocioł. Zmiany były tak duże w stosunku do stanu z roku 1829, że pismo „The Engineer” w roku 1884 napisało, że „wydaje nam się bezdyskusyjne, że „Rakieta” z roku 1829 i 1830 miała zupełnie inne silniki”.

Niemal po otwarciu linii L&MR, miejsce „Rakiety” na tej linii zajęła lokomotywa „Planet”, „która wytrzymywała większe obciążenia”.


A contemporary engraving of a locomotive „similar to the Planet”, though with some differences in detail.
https://en.wikipedia.org/wiki/Planet_(locomotive)

Parametry lokomotywy „Planet” (trudno powiedzieć czy to są parametry pierwszej lokomotywy tej serii):

Rok produkcji 1830
Dwuosiowa, napędzana druga oś (2-2-0)
Obciążenie osi (Axle load) – 2 long tons 3 cwt 0 qr (4,820 lb or 2.18 t)
Masa: 4 long tons 5 cwt 0 qr (9,520 lb or 4.32 t)

Dodam, że w latach 1833-1834, firma Stephensonów zaczyna produkować kolejną serię lokomotyw „Patentee”.
https://en.wikipedia.org/wiki/Patentee_(locomotive)

Parametry „Patentee”:
To powiększona lokomotywa „Planet”. Posiada trzy osie. Napędzana jest oś środkowa. (2-2-2).
Lokomotywy te były eksportowane po roku 1835 do Niemiec, Rosji, Holandii, Włoch i do USA.
Po roku 1838 model ten stał się standardową lokomotywą firmy Stephensonów.

Dodam od siebie, że na temat lokomotyw produkowanych seryjnie przez firmę Stephensonów (seria „Planet” oraz „Patentee”) jest zadziwiająco mało informacji…

Wracając do zwycięzcy zawodów, czyli lokomotywy „Rocket”.

Dodatkowym problemem dla historyków techniki jest powstawanie równolegle w roku 1829 co najmniej jeszcze jednej lokomotywy o nazwie „Rakieta”. Obie, bliźniacze „Rakiety” brały udział w uroczystym otwarciu linii kolejowej L&MR w roku 1830.

Mamy taki zapis: „parowóz nr 7 zbudowany przez „Robert Stephenson & Co.” dla linii Stockton i Darlington (S&DR). Projektantem parowozu był James Stephenson.

James Stephenson? Hmmm…

George miał tylko syna Roberta. Robert nie miał dzieci.

Może to syn George Roberta Stephenson’a – brata „naszego” Georga? A okazuje się, że młodszy brat Georga – Georg Robert Stephenson miał 6 dzieci. Co ciekawe – Robert zmarł w kilka dni po śmierci Brunela i praktycznie cały jego ogromny majątek został zapisany właśnie stryjkowi, George Robertowi Stephensonowi.
Możliwe że George Robert Stephenson był synem młodszego brata Georga Stephensona, czyli kuzynem Roberta. Wikipedia pisze o tym niejednoznacznie.

https://en.wikipedia.org/wiki/George_Robert_Stephenson
20 October 1819 – 26 October 1905

O śmierci Roberta pisze Wikipedia tak:

Robert’s death was deeply mourned throughout the country, especially since it happened just a few days after the death of Brunel. His funeral cortege was given permission by the Queen to pass through Hyde Park, an honour previously reserved for royalty. Two thousand tickets were issued, but 3000 men were admitted to the service at Westminster Abbey, where he was buried beside Thomas Telford. Ships on the Thames, Tyne, Wear and Tees placed their flags at half mast. Work stopped at midday on Tyneside, and the 1,500 employees of Robert Stephenson & Co. marched through the streets of Newcastle to their own memorial service.Robert left about £400,000: the Newcastle locomotive works, Snibstone collieries and £50,000 went to his cousin George Robert Stephenson, the only son of George’s younger brother Robert, £10,000 was left to Parker, Bidder and the Newcastle Infirmary, and the rest was left to friends or as legacies to institutions. One of the bequests, which was for £2,000, was to the fund from which the North of England Institute of Mining and Mechanical Engineers was anticipating the creation of its permanent Newcastle Headquarters. Robert was a member of this institute.

Wracając ponownie do „Rakiety”.

Inne źródła twierdzą, że powstawały równocześnie aż trzy lokomotywy „Rakieta”, których pierwowzorem była „Lancashire Witch” (zbudowana rok wcześniej). Lokomotywy różniły się między sobą ilością osi oraz ustawieniem cylindrów. Podczas prac nad „Rakietą”, George’a Stephenson’a wspomagał kreślarz i konstruktor, Henry Phipps.

Informacje wydają się bardzo prawdopodobne. W końcu, wygranie konkursu Rainhill Trials, to nie tylko przyszła sława ale wielkie pieniądze. Dlatego, budowa równoczesna dwóch czy trzech lokomotyw o tej samej nazwie wydaje się uzasadniona. Pewnie do ostatniej chwili przez konkursem trwały testy porównawcze, w wyniku których wybrano najbardziej skuteczną i niezawodną „Rakietę”…

A może w konkursie brały udział dwie, bliźniaczo wykonane „Rakiety” i nawet nikt nie zauważył podmian?


Dla porównania lokomotywa „Lancashire Witch” z roku 1828

1845 „57 Lion” (ciśnienie pary w kotle 3,4 bara)
https://en.wikipedia.org/wiki/LMR_57_Lion

Dla porównania, lokomotywa „Lyons” lub „Lyon” z roku 1852, przebudowana (unowocześniona) w roku 1882. (ciśnienie pary w kotle 5,5 bara)
https://en.wikipedia.org/wiki/Lyons,_Hetton_colliery_railway

Dodam, że zupełnie zbija z tropu zapis w angielskiej Wikipedii, dotyczący „Rakiety” – prawdopodobnie „bliźniaczki” tej biorącej udział w konkursie:

Participated in Opening Ceremony, driven by Joseph Locke. Sold to Lord Carlisle, donated to Patent Office Museum in 1862. Preserved. Contrary to popular belief, George Stephenson had nothing to do with the design or building of this locomotive.

Czyli – „George Stephenson nie miał nic wspólnego z budowa tej lokomotywy”. KTÓRY George?

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Liverpool_and_Manchester_Railway_locomotives

Moje małe podsumowanie

.1. Do czasu „Konkursu Rainhill Trials”, budowano lokomotywy „kopalniane” o masach 6-8 ton. Warunki „Konkursu” narzuciły maksymalną masę lokomotywy do około 4 ton (maksymalnie).

Dlaczego? Czy nie dlatego, że na nowej linii L&MR zastosowano po raz pierwszy jako szyny kolejowe, zamiast belek drewnianych, 3-stopowe, żeliwne szyny typu „fishbelly edge rails”?

.2. Wszystkie parowozy były dwuosiowe. Wydaje się że wszystkie parowozy miały napędzana oś przednią. Wygląda na to, że rozstaw osi nie przekraczał 1,8 metra, czyli dwukrotności długości trzystopowego odcinka ówczesnej szyny żeliwnej. (Rozwinę to w kolejnej części). Żaden z parowozów nie miał kotła na ciśnienie wyższe niż 3,5 bara.

W roku 1845 nadal buduje się lokomotywy z takim ciśnieniem w kotle. Dopiero w roku 1852 ciśnienie pary w kotle ma 5,5 bara. Jednak kocioł lokomotywy „Lyons” lub „Lyon” z roku 1852 niebawem wybucha, a zawór bezpieczeństwa ta lokomotywa dostaje dopiero podczas jej przebudowy w roku 1882.

Do roku 1829 wszystkie elementy wodne i parowe (połączenie rur z kotłem i z cylindrami) łączono (klejono) „rodzajem cementu, który wysychał kilka dni a nawet tygodni”.

.3. Brak informacji oraz dowodów na rysunkach, że tłoki w cylindrach były dwustronnego działania. Na rysunkach „z epoki” brak zaznaczonych zaworów rozdziału pary oraz ich sterowania mimośrodowego z kół. Dodam, że formalnie istnieje już patent na zawór rozdzielający. Przypomnę, że w roku 1799 William Murdoch, który pracował dla firmy Boulton and Watt, wynalazł nowy typ zaworu parowego rozdzielającego, zwany zaworem suwakowym (zastawkowym typu D – https://en.wikipedia.org/wiki/Slide_valve#Murdoch’s_D_slide_valve ).

Zawór ten umożliwiał wpuszczanie do cylindra pary raz z jednej strony tłoka, a raz ze strony przeciwnej. Uważam, że wykonanie takiego zaworu w pierwszej połowie XIX wieku było niemożliwe, z uwagi na brak odpowiednich maszyn, na przykład szlifierek do płaszczyzn czy tokarek.

Murdoch wynalazł także bardzo prosty sposób zasilania cylindra parą (https://en.wikipedia.org/wiki/Oscillating_cylinder_steam_engine), jednak nigdzie nie ma śladu stosowania tego oczywistego rozwiązania. Prawdopodobnie także z braku możliwości otrzymania dokładnej płaszczyzny.

By wykorzystać parę z obu stron tłoka do jego „przepychania”, stosowano we wcześniejszych konstrukcjach zawodny i skomplikowany system cięgien – jak to opisuje angielska Wikipedia:

„During the 1830s the most popular valve drive for locomotives was known as gab motion in the U.K. and V-hook motion in the U.S.A. The gab motion incorporated two sets of eccentrics and rods for each cylinder; one eccentric was set to give forward and the other backwards motion to the engine and one or the other could accordingly engage with a pin driving the distribution valve by means of the gabs: – vee-shaped ends to the eccentric rods supposed to catch the rocker driving the valve rod whatever its position. It was a clumsy mechanism, difficult to operate, and only gave fixed valve events.”

Żadna z lokomotyw które brały udział w „Konkursie Rainhill Trials” nie posiadała takich widocznych na pierwszy rzut oka i zawodnych konstrukcji. Stąd wynika wniosek, iż wszystkie lokomotywy posiadały cylindry z tłokami jednostronnego działania.

Prawdopodobnie, lokomotywy te budowano specjalnie na „wyścigi Rainhill Trials”. Dlatego zrezygnowano z wszystkich stosowanych wcześniej innowacji, gdyż liczyła się przede wszystkim kilkudniowa niezawodność i pewność braku wystąpienia awarii.

O poziomie technologii tego okresu świadczy kilka razy przeze mnie podawany przykład uszkodzenia jednego z cylindrów lokomotywy „Sans Pareil”. Dla tej lokomotywy odlano 20 żeliwnych cylindrów, z których wybrano najlepsze dwie sztuki. Jeden z dwóch wyselekcjonowanych cylindrów uszkodził się po pierwszym dniu jazdy.

Mam w związku z tym proste pytanie. Muzea są pełne wspaniałych odlewów z brązu, misternie wykonanych metodą traconego wosku. Rzeźby te, często puste w środku, świadczą o mistrzostwie odlewników sumeryjskich, egipskich czy europejskich. Gdzie zniknęły te technologie, jeżeli w roku 1829 angielscy metalurdzy nie są w stanie odlać zwyczajnej, równej rury???

Dodam, że dopiero w roku 1841 dwaj inżynierowie firmy Stephensona wymyślili prosty, możliwy do realizacji, mimośrodowy system sterowania zaworem pary, sprzężony z ruchami tłoka. Dopiero od tej daty zaczyna się XIX wieczny rozwój parowozów i silników parowych.

.4. Żadna z lokomotyw które brały udział w zawodach nie została wdrożona do produkcji seryjnej!

Zbudowane na konkurs dwie „Rakiety” zostały wkrótce przerobione na wzór wcześniejszych modeli typu „Northumbrian” i „Planet”. Czyli z tłokami pionowo ustawionymi, których tłoczyska napędzały tylne koła (tylna oś). Po „Rainhill Trials” już nigdy nie budowano lokomotyw z napędem na przednią oś, poza jedną lokomotywą „Invicta”
https://en.wikipedia.org/wiki/Invicta_(locomotive)

Po roku 1830 na linię L&MR firma Stephensona wyprodukowała serię lokomotyw wzorowanych na parowozie „Planet”. Jak pisze Wikipedia, był to pierwszy na świecie seryjnie produkowany parowóz.

Moim osobistym zdaniem, parowozy serii „Planet”, jakie Stephenson budował po roku 1830, zawierały rozwiązania jakie miały parowozy jego konkurentów z zawodów „Rainhill Trials”. Dotyczy to szczególnie rozwiązań palenisk, kotłów i układu odprowadzania spalin.

Wydaje się, że celem konkursu „Rainhill Trials” było zdobycie informacji na temat rozwiązań technicznych stosowanych w parowozach wszystkich konkurentów Stephensona.

Raport Nicholasa Wood’a wskazuje na to, że szczegółowo mierzono i zapisywano wszystkie szczegóły techniczne każdej z lokomotyw. Zarówno Wood, jak i dwaj pozostali jurorzy, byli bardzo blisko związani z Georgem Stephensonem i z Edwardem Peasem.

.5. Zastanawiająca jest żywotność lokomotyw Stephensona, budowanych w latach 1825-1830. Zmieniano im cylindry, przebudowywano kotły, ale służyły wszystkie do lat 1852-1862.
„Invicta” z roku 1829 pracowała do roku 1881. Po „restauracji” w roku 1892 była pokazywana na wystawach światowych w latach 1900 i 1906.

Jak wytłumaczyć budowanie w roku 1852 tak archaicznej konstrukcji, jaką była lokomotywa „Lyons” lub „Lyon”. Lokomotywa ta pracowała do roku 1882. Wtedy została unowocześniona (dodano zawór bezpieczeństwa), by zakończyć służbę na kolei w roku 1908 lub 1912?
Dodam, że lokomotywa ta miała kocioł na ciśnienie pary 80 psi = 5,5 bara. A to rok 1852!
https://en.wikipedia.org/wiki/Lyons,_Hetton_colliery_railway

.6. Uwaga na zakończenie. Proszę zauważyć, że w roku 1759 Watt przystępuje do badań silnika Newcomena, jakiego działający model znajduje się na Uniwersytecie w Edynburgu.

Proszono go o to, gdyż „silnik parowy Newcomena istnieje już od pięćdziesięciu lat, znajdując zastosowanie głównie do pompowania wody z kopalni, ale przez cały ten czas nie został poprawiony, a bardzo niewielu ludzi rozumie zasadę jego działania.”

A 60-80 lat później, konstruktorzy tacy jak Stephenson, podobnie jak Watt podczas doświadczeń w Edynburgu, prace swe prowadzą metodą „prób i błędów”, nie znają żadnych zasad termodynamiki czy prostej fizyki, nie robią żadnych badań, z których wynikały by jakieś prawidła naukowe czy wzory. Wszyscy małpują jedno rozwiązanie, jakby nie znali do końca zasady działania pary i zjawisk fizycznych.

Na ich obronę można dopowiedzieć, że Carnot napisał pierwszą pracę w roku 1824, pierwsze prace Joule’a to lata 1843-1845, zaś prace Kelvina ( William Thomson ) to dopiero rok 1854. Wtedy też skonstruowano pierwsze automatyczne zawory do cylindrów silników parowych, wtedy też zaczęto produkować szyny po których mogły poruszać się lokomotywy…

Nie mniej jednak, wygląda to dziwnie. To tak jakby w latach 50 tych i 60-tych XX wieku, wiele państw starało się wysłać na ziemską orbitę sztucznego satelitę, by dopiero po 30-50 latach, powiedzmy w roku 2010, pojawili się naukowcy, będący w stanie policzyć pierwszą prędkość kosmiczną, odległość Ziemia – Księżyc czy opracowali zasadę działania silnika rakietowego.

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics#Classical_thermodynamics
https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_thermodynamics

.7. Kim byli Stephensonowie?

George Stephenson, syn Roberta (1781-1848). Gdyby żył w Rosji, nazywał by się Georg Robertowicz Stephenson

George Stephenson był drugim dzieckiem Roberta i Mabel Stephensonów.

Robert Stephenson, syn Georga (1803 – 1859). Gdyby żył w Rosji, nazywał by się Robert Georgijewicz Stephenson

Ale był jeszcze…

Młodszy brat Georga – Georg Robert Stephenson (1809-1905). Wiki pisze „He married Jane Brown in 1846 and had six children. After Jane died in 1884 he soon remarried to Sarah Harrison who died in 1893”.

W innym miejscu Georg Robert Stephenson jest kuzynem Roberta (syna George’a), a jedynym synem młodszego brata George’a, który miał na imię Robert!

Jeżeli tak, to po rosyjsku by się pewnie nazywał Georg Robert Robertowicz Stephenson…

Angielska Wikipedia pisze o kuzynie Roberta (Georg Robert Stephenson) tak:
Stephenson was born to Robert Stephenson Senior (brother of the famed George Stephenson) in Newcastle upon Tyne. In a family of civil engineers, his father was engineer of Pendleton Colliery and Nantlle Railway, while his uncle George Stephenson and cousin Robert Stephenson were prolific railway engineers. He was educated at King William’s College, Isle of Man. It was with Robert that he collaborated most, working together on the South Eastern Railway. Upon Robert’s death in 1859 he took over his locomotive works and several collieries.
https://en.wikipedia.org/wiki/George_Robert_Stephenson

Z tego by wynikało, że młodszy brat „naszego” Georga miał na imię Robert.

Kim byli Stephensonowie? Szczególnie, że śmierć Georga w roku 1848 przeszła jakby niezauważalnie, zaś śmierć jego syna Roberta w roku 1859 była powodem ogólnonarodowej żałoby w Anglii.

Dodam, że rodzina Stephensonów związana była z kwakrami i metodystami, a ci zamieszkiwali Northumberland i byli powiązani z uciekinierami z Czech i Polski potomkami Husytów (Braci Czeskich) i Arian (Braci Polskich).

I taka ciekawostka
https://en.wikipedia.org/wiki/George_Stevenson_(editor)
Australijski George Stvenson. Inaczej pisze się nazwisko, ale pochodzi z okolic gdzie się urodził „nasz” George Stephenson.
George Stevenson (13 April 1799 – 19 October 1856) was a pioneer South Australian newspaper editor and horticulturist.

Stephensonowie działali także w Ameryce Północnej, tak jak na przykład Beniamin Stephenson (polityk działający w stanach Pensylwania, Virginia oraz Illinois). A jak wiemy stany te tworzyli i rozwijali kwakrzy…
https://en.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Stephenson_(politician)

Natomiast w Kanadzie splatają się nazwiska Stephenson i Bolton
https://en.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Robert_Stephenson
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Bolton_(Canadian_politician)

Dodatkowa ciekawostka.
Angielska Wikipedia podaje cały spis „Stephensonów” – https://en.wikipedia.org/wiki/Stephenson

Dodaje też takie wyjaśnienie (podpowiedź)
Meaning – „son of Stephen” – (from Greek „stephanos”, meaning „crown”)
Other names: Variant(s): De Stefano, Di Stefano, Estébanez, Esteves, Estévez, Estevez, Ştefănescu, Stefanov, Stefánsson, Stefansson, Stefanović, Stefanowicz, Stepanov, Stepanian, Stepanishvili, Stepanović, Stepanyan, Stephanopoulos, Steponavičius, Stevanović, Stevenson, Szczepanowicz, Estensoro, Estenssoro

Zakończę cytatem z Wikipedii na temat Roberta:

During his life he had become close friends with Brunel and Locke, and in 1857, although weak and ill, he responded to a plea for help from Brunel in launching the SS Great Eastern. Robert fell from the slipway into riverside mud, but continued without an overcoat until the end of his visit. The following day he was confined to his bed for two weeks with bronchitis.

In late 1858 Robert sailed with some friends to Alexandria, where he stayed on board Titania or at Shepheard’s Hotel in Cairo. He dined with his friend Brunel on Christmas Day before returning to London, arriving in February 1859. He was ill that summer, but sailed to Oslo in the company of George Parker Bidder to celebrate the opening of the Norwegian Trunk railway and to receive the Knight Grand Cross of the order of St. Olaf. He fell ill at the banquet on 3 September and returned to England on board Titania in the company of a doctor, but the journey took seven days after the yacht ran into a storm. As Robert landed in Suffolk, Brunel was already seriously ill following a stroke and died the following day. Robert rallied, but died on 12 October 1859. He was three years older than Brunel.

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

LINKI z których korzystałem

https://pl.wikipedia.org/wiki/Rainhill_Trials
https://en.wikipedia.org/wiki/Rainhill_Trials
https://www.gracesguide.co.uk/Rainhill_Trials
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Urpeth_Rastrick
https://en.wikipedia.org/wiki/Nicholas_Wood
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Kennedy_(manufacturer)
https://www.gracesguide.co.uk/Timothy_Burstall
https://en.wikipedia.org/wiki/Sans_Pareil
https://en.wikipedia.org/wiki/Timothy_Hackworth
https://en.wikipedia.org/wiki/William_Hedley
https://en.wikipedia.org/wiki/Novelty_(locomotive)
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Ericsson
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Braithwaite_(engineer)

https://www.gracesguide.co.uk/Engineers_and_Mechanics_Encyclopedia_1839:Railways:Nicholas_Wood%27s_Report_of_the_Rainhill_Trials
https://en.wikipedia.org/wiki/Liverpool_and_Manchester_Railway
https://en.wikipedia.org/wiki/Locomotion_No._1
https://en.wikipedia.org/wiki/Stephenson%27s_Rocket
https://en.wikipedia.org/wiki/Planet
(locomotive)
https://en.wikipedia.org/wiki/Invicta_(locomotive)
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Bull_(locomotive)
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Liverpool_and_Manchester_Railway_locomotives
https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Longridge_Gooch
https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Stephenson_and_Company
https://en.wikipedia.org/wiki/Opening_of_the_Liverpool_and_Manchester_Railway
https://en.wikipedia.org/wiki/Goldsworthy_Gurney#Gurney’s_steam_carriage
https://en.wikipedia.org/wiki/Grand_Junction_Railway
https://www.svrwiki.com/Gradient_profile_and_mileages
.https://www.svrwiki.com/File:SVR_Gradient_Profile.jpg
https://en.wikipedia.org/wiki/Track_geometry
https://en.wikipedia.org/wiki/Grade_(slope)#Railways


Zeichnung einer „Locomotivmaschine des Hrn. R. Stephenson“, abgebildet in Dinglers Polytechnisches Journal 1836, Band 59, Nr. LXVII
1836 Steam locomotive by George Stephenson

Ciąg dalszy nastąpi….

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

============================================
Do tłumaczenia tekstów można stosować na przykład:
http://free-website-translation.com/

============================================

Spis wcześniejszych zapisów

♫ – OFF TOPIC – SPIS TREŚCI tematów „OT”
https://kodluch.wordpress.com/2018/03/16/%e2%99%ab-off-topic-spis-tresci-tematow-ot/

https://kodluch.wordpress.com/about/

15 uwag do wpisu “♫ – OFF TOPIC – Trzy wieki wykorzystania pary. (część 5. Konkurs „Rainhill Trials”…)

  1. To że praktyka wyprzedza teorię nie powinno dziwić . Często tak się dzieje . Rakieta prochowa znana jest od tysięcy lat ale teoria lotu od niedawna .
    Jeszcze za komuny mój kolega pojechał do Libii zarobić parę dolarów . Był kierownikiem kotłowni w nowo budowanej garbiarni . Dostał ekipe prostych libijczyków, których Kadafi postanowił ucywilizować, i miał z nich zrobic pracowników kotłowni . Największym problemem , jak mówił, było zrozumienie przez nich że gotująca się woda w kotle może rozsadzić kocioł . Nie mogli tego pojać bo przecież gotują wodę w czajniku i nikomu czajnik nie wybuchł.

    Polubione przez 2 ludzi

  2. Dziękuję za wspaniałą robotę. Czekam z utęsknieniem na ciąg dalszy.

    Wstyd mi się przyznać, że ja, inżynier silnikowiec (co prawda od silników turbinowych) nie wiem jak mogły działać wczesne silniki parowe. Dokładnie przyglądałem się np. przekrojowi silnika Rakiety i NIE WIEM jak naprawdę toto działało – tylko przypuszczam jak.
    Silnik parowy w pełni jasny jest ten z klasycznych, znanych nam z parowozów, czyli tłok dwustronnego działania i suwadło.

    W jednym z odcinków pisał Pan, że dziwne jest dlaczego w lokomotywach dla przeniesienia napędu na koła, nie stosowano podobnych rozwiązań jak np. w windach kopalnianych.

    Widziałem kiedyś na jakiejś wycieczce (nie pamiętam gdzie – dzieckiem byłem) jak to robiono we wczesnośredniowiecznych kopalniach.
    Kierat, przekładnia kątowa (czyli dwa koła z powbijanymi w nie kołkami – w jednym równolegle do osi w drugim prostopadle.
    Metoda jest znana od stu-, jeśli nie tysiącleci.
    W mechanizmie windy musiały być zabezpieczenia. To też znano już od starożytności. Zapadka, używana np w maszynach bojowych jak balista, katapulta do ich napinania.
    W przypadku napędu parowego, tłok góra-dół, odpadała przekładnia kątowa.
    W dół (tak pokazywano nam w skansenie) winda zjeżdżała sama dzięki grawitacji, wyhamowywana jednie przez mechanizm zapadkowy.

    Pozdrawiam i jak pisałem wyżej czekam z utęsknieniem na ciąg dalszy.

    Polubione przez 2 ludzi

    • Witam i dziękuję!

      Przyznaję, że mnie z tropu wybijają rysunki lokomotyw w tymi skomplikowanymi konstrukcjami „na sobie”. Wikipedia twierdzi, że te konstrukcje służyły do sterowania zaworami rozdzielającymi parę w cylindrach o dwustronnym działaniu tłoka, za pomocą mimośrodu. Przegladnąłem dużą liczbę zdjęć i rysunków. Na ich podstawie, mam niemal pewność, że do momentu wynalezienia i zastosowania mimośrodowego „przesuwania się” rozdzielacza pary po roku 1841, napełnianie parą cylindrów odbywało się RĘCZNIE przez maszynistę. Stąd tyle na zdjęciach i rysunkach manetek jakimi manewrował maszynista. Metoda pracy maszynisty była dokładnie taka jak w silnikach Newcomena i Watta, gdzie jak opisuje to Wikipedia, maszynista stał na podeście i cały dzień w odpowiedniej sekwencji „manewrował” trzema czy czterema zaworami. Taką pracę jeszcze można sobie wyobrazić / choć z trudem/ przy silnikach wykonujących kilka – kilkanaście skoków (obrotów) na minutę. A więc w maszynach kopalnianych czy na parowcach (w kolejnej cześci omówię jeden znany parowiec z połowy XIX wieku, gdzie obrotów maszyna dawała 18/minutę, a silnik był niemal w niezmienionej formie produkowany do II WŚ (montowali go Amerykanie na dużej serii statków produkowanych w czasie II WŚ).

      Przy lokomotywach parowych w pewnym momencie zaczęto skracać ruch tłoka, by z proporcji czasów Stephensona średnica tłoka / skok = 1/4 – 1/3, dojśc do proporcji około 1/1. Ale to zwiększało szybkość działania silnika, a do „przerzucania pary” z jednej strony na drugą stronę tłoka nie wystarczało sterowanie ręczne – dlatego w końcu zastosowali suwadła – automatyzując proces. Omówię to w kolejnym odcinku…

      Dodam, że teraz uważam iż największym osiągnięciem mechaniczno-automatycznym XIX wieku był zawór suwakowy lokomotyw. To mył majstersztyk precyzji i automatyki, połaczenie samochodowego automatycznego kata wyprzedzenia zapłonu silnika z automatyczną skrzynią biegów. Polskie lokomotywy miały zastosowane suwaki Trofimowa – wymyślone w roku 1908.

      PS
      Od małego fascynowały mnie parowozy, teraz przywiozłem z domu rodzinnego dwie cegły na ten temat i doczytuję te prl-owskie opracowania po raz kolejny… 🙂

      PS2
      Mam pytanie natury ogólnej. Jak oni byli w stanie odlewać armaty (w początku XIX wieku), jezeli w roku 1829 nie potrafią odlać zwykłego cylindra – gdzie ciśnienia są przecież nieporównywalne!

      PS3
      Dla mnie, najbardziej szokująca jest informacja, że połączenia rur z kotłem i cylindrami kleili jakimś cementem. Stąd pewnie zawodność tych lokomotyw na nierównych torach. Cement pękał (silnik tez przecież drgał i się ruszał) i para szła w powietrze.
      Bawią mnie rysunki „Rakiety” Stephensona, na której graficy malują (powtarzają to „rekonstruktorzy” z końca XIX wieku) takie beleczki idące od tyłu maszyny do komina. Wygląda to jak zabezpieczenie komina przed wywróceniem się. A są to rury odprowadzające „przepracowaną” parę z każdego cylindra do komina. Pomysł Stephensona z lat 1815-1820. Znalazłem jeden rysunek którego autor wiedział o co w tym chodzi!

      PS4
      Z uwagi na stosowane proporcje (średnica tłoka do długości cylindra – np. 1:3) trudno było ustawić cylindry pionowo, bo maszynista nie sięgał by dłońmi do zaworów znajdujących się przy cylindrach. Dlatego, Stephenson pochylał cylindry i napędzał przednią oś, Przy tym musiał wydłużyć rozstaw pomiędzy osiami – w stosunku do konkurentów…

      Polubione przez 2 ludzi

        • Szczególnie, że wielu twórców silników parowych zaczynało jako zegarmistrze. Sam George Stephenson na początku kariery, gdy pracował w kopalniach jako obsługant maszyn parowych, dorabiał jako naprawiacz zegarów i butów. Tak pisze Wikipedia…

          Polubione przez 2 ludzi

      • Odlać grubościenną lufe jest dużo łatwiej niż cienkościenny cylinder o dość skomplikowanych kształtach zewnętrznych i wewnętrznych . Jeśli dodać do tego brak standaryzacji materiału odlewniczego to sztuka robi się jeszcze większa. Jamy skurczowe , pęknięcia , niedolania , pęcherze powietrza czy nadmierne gazowanie formy powodują wady dyskwalifikujące odlewy . Nie wspomnę już o strukturze i skłądzie chemicznym odlewu która w tamtych czasach była dość przypadkowa . Pewnie w dzisiejszych czasach nie jedna odlewnia też miała by problem z odlaniem prawidłowo takiego cylindra za pierwszym czy nawet dziesiątym razem a wiedza i technologia jest bez porównania większa niż kiedyś .Owszem, jak już dopracuje się formę i usunie wszystkie wady konstrukcyjne odlewu to można już seryjnie odlewać cylindry ale też nie każdy odlew będzie wolny od wad.

        Polubione przez 2 ludzi

        • Armata, to jest jeden wystrzał o ciśnieniu wielokrotnie większym niż ciśnienie w cylindrze silnika parowego.
          Ale ówczesne działo strzelało raz na kilka minut, a silnik parowy „strzela” kilkanaście/kilkadziesiąt razy na minutę.
          Fakt ciśnienie wielokrotnie mniejsze, ale częściej się zmienia. Występuje tzw. efekt zmęczenia materiału.

          Polubione przez 2 ludzi

          • Jakoś mnie to nie przekonuje do końca. Jak by nie było – lufy armat odlewali od dawna, nawet wykonywali je w postaci „bimetalicznej” – element otworu gdzie był lont wykonywany był z żelaza i po zalaniu brązem stanowił jedną całość z resztą. Odlewali lufy armat o ściśle okreslonych kalibrach. To była niemal standardowa, seryjna produkcja!

            A w 1829 mamy:
            „Sans Pareil odpadła z konkursu z przyczyn technicznych. Powodem było pęknięcie cylindra. Dla tej lokomotywy, zostało specjalnie odlanych 20 cylindrów w zakładach Stephensonów, dlatego pojawiły się plotki, że wykonano je w sposób złośliwy wadliwie. Zwolennicy Hackworth’a krzyczeli „to obrzydliwe”!

            Jednak z tych 20 specjalnie odlanych cylindrów, Hackworth wybrał do parowozu dwa najlepsze cylindry. Jeden z nich pękł podczas konkursu. Okazało się, że cylinder powinien posiadać grubość ścianki 1 ¾ cala (44 mm), a miał tylko 5/8 cala (16 mm).”

            Czy tego nie nalezy rozumieć, że każdy cylinder był inny? Bo jak można montować cylinder o grubości ścianej 44 mm a potem okazuje się że ma 16 mm?
            To tłoki też robili indywidualnie, dostosowując do tego „jak wyjdzie cylinder”?

            Polubione przez 2 ludzi

Dodaj komentarz

Proszę zalogować się jedną z tych metod aby dodawać swoje komentarze:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s