♫ – OFF TOPIC – Trzy wieki wykorzystania pary. (część 6. Tory kolejowe…)



Ilość torów kolejowych w Anglii (1825-1860)…
Źródło https://mudraya-ptica.livejournal.com/315257.html
http://www.historyhome.co.uk/peel/railways/expans.htm

♫ – OFF TOPIC – Trzy wieki wykorzystania pary. (część 6. Tory kolejowe…)

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”.

Tory kolejowe

Tory kolejowe – wstęp

Przez kolejne części niniejszej opowieści o silnikach parowych (do których jeszcze powrócę szczegółowo w kolejnym rozdziale o lokomotywach), wspominałem o tarciu i torach kolejowych.

Skupmy się więc teraz na nich.

Zapewniam, że w jednym z odcinków tory te zaprowadzą nas na Kongres Wiedeński, poprzez Petersburg, Berlin, Warszawę, Kraków, Wiedeń, Triest, Holandię i nawet przez Watykan i rewolucyjną Moskwę – aż do Polski odrodzonej w roku 1919. Bo wszystko to jest ciekawie powiązane. I ze sobą wzajemnie, i z katastrofą jaka dotknęła Europę Środkową.

Wspomnę jedynie taką informację z Wikipedii.

Źródło to mówi, że w roku 1815 odbył się jeden z kilku „kongresów” ustalających granice „Nowej Europy”, Kongres Wiedeński.

Postanowienia tego Kongresu można podsumować w zaledwie dwóch punktach:

.1. Na terenie Europy Środkowej ma powstać Królestwo Polskie.

.2. Ma powstać linia kolejowa łącząca Wiedeń (a w zasadzie Triest), z Petersburgiem – przechodząc przez Kraków i Warszawę.

Kolej taka powstaje 30 lat później, i co ciekawe ma rozstaw szyn „Stephensonowski”, czyli równy 1435 mm. Do wybuchu I WŚ linie kolejowe na terenie formalnie byłego Królestwa Polskiego (bo Królestwo włączono w skład Cesarstwa Rosyjskiego w roku 1865 – choć nie całkiem do końca), miały rozstaw „europejski”, w przeciwieństwie do rozstawu szyn na terenie pozostałej części Cesarstwa.

Wnioski zostawiam Państwu i przystępuję do rzeczonych torów i szyn…

Jak widać z załączonej na wstępie tabelki, w roku 1825 było w Anglii 27 mil linii kolejowych. W roku 1860 zaś 10433 mile (około 16800 km). W chwili obecnej (wiek XXI) w Anglii jest 16200 km szlaków kolejowych. W ostatnim półwieczu wiele linii zlikwidowano – jak wylicza „Mudraya Ptica”, przed II WŚ było w Anglii około 33 tysiące km szlaków kolejowych.

Policzmy ile budowali Anglicy linii kolejowych do roku 1855. Było wtedy 8280 mil linii. Czyli w ciągu 30 lat (1855 – 1825) wybudowano 8253 mile torów. Czyli rocznie 275 mil, czyli 440 kilometrów.

A jak było w USA?

Linkowałem Państwu rocznik Scientific American 1855, gdzie opisano nieprawdopodobny rozwój kolejnictwa w USA.

W roku 1828 były 3 mile torów kolejowych (!!!), a w roku 1855 jest już 20 tysięcy mil!!!

Czyli – przez 27 lat budowali 740 mil (1190 km) torów kolejowych rocznie!

Podawano też koszt budowania jednej mili torów – wynosił 20 tysięcy dolarów.

Dodatkowo SA-1855 podaje że:

W Anglii jest w tym czasie „tylko” 8280 mil linii kolejowych (DOKŁADNIE tyle ile w tabelce angielskiej z roku 1860). W 1850 zbudowano w Anglii 477 mil kolei, w Szkocji 104 mile, w Irlandii 44 mile (razem 625 mil).

Tabelka wstępna podaje ilość szlaków kolejowych w Anglii: rok 1848 – 5127, 1849 – 6031, 1850 – 6621.
Czyli w roku 1849 zbudowano 904 mile, rok później 590 mil.

Rząd wielkości budowanych kolei w Anglii mniej więcej się zgadza z tym co podaje SA1855, nie mniej jednak widzimy ponad dwu – trzykrotnie większe tempo budowy linii kolejowych w USA jak w Anglii. Notatka SA-1855, mówiąca, że na linii zmierzającej do Chicago układa się dziennie 20 mil torów (32 kilometry) – wzbudza niedowierzanie.

Mamy też notatkę SA-1855 mówiącą o tym, że brytyjskie linie kolejowe przewożą (rocznie ?) ponad 18 mln pasażerów po 7300 milach torów, co daje 2604 osoby na milę. Piszą też, że długość linii kolejowych w Wlk. Brytanii stanowi 1/3 długości linii kolejowych w USA, zaś ich koszt budowy jest 3 razy wyższy niż w USA. Czyli – w USA budują linie kolejowe niemal 3 razy taniej, a do tego układają w USA niemal 3 razy więcej torów jak w Anglii w tym samym okresie!

Według SA-1855 kanadyjska linia Great Trunk Railway ma już 1100 mil długości, zaś długość linii kolejowych we Francji liczy 1169 „french leagues”.

Jak napisałem przy omawianiu „SA-1855”, prawdziwą bombą jest informacja, że podkłady kolejowe są złej jakości i zupełnie nieimpregnowane, co powoduje konieczność ich wymiany co 3 do 5 lat! Mało tego! Nasypy kolejowe są nieodporne na deszcze i warunki zimowe, a importowane szyny żelazne są tak złej jakości, że należy je wymieniać co 3-4 lata!

Powtarzam!

Na 20 tysiącach mil amerykańskich kolei, najdalej co 4 lata wymieniają wszystkie szyny, a co 5 lat wszystkie podkłady!

Mało tego! „Żelazne” szyny zużywały się niemal dwa razy szybciej jak niekonserwowane podkłady kolejowe!

Żaden kraj nie jest w stanie udźwignąć takich kosztów!

Może warto w tym miejscu przypomnieć kilka dodatkowych informacji z SA-1855?

W 1852 Kongres ustawowo nakazuje zmniejszyć ciśnienie w kotłach statków parowych.

Powstają pierwsze patenty na parowe zawory bezpieczeństwa. Pojawiają się pierwsze pomysły na nalewanie wody do kotła parowego lokomotywy. Jak to robili do tej pory? Czekali aż woda się całkiem wygotuje?

W USA zaczynają budować pierwsze lokomotywy na węgiel, które mają być lepsze (sprawniejsze) niż opalane drewnem. Trwają eksperymenty nad użyciem węgla zamiast drewna w lokomotywach. Drewno jest chyba tańsze i ma za sobą lobby „drzewne”. Węgiel wymaga lepszych silników parowych (kotłów)
Problemem są kotły, które są miedziane (zarówno w statkach parowych, jak i parowozach). Zastosowanie w nich węgla kamiennego pociąga za sobą przebudowę tych wszystkich kotłów. Koleje liczą na redukcję kosztów utrzymania po dostosowaniu kotłów do spalania węgla zamiast drewna.

Kiedyś inżynierowie wykonywali silniki parowe o masie „12 tuns” i ciśnieniu pary 45 lbs / na cal kwadratowy (3 bary), teraz (1855) wykonują silniki o masie 40 „tuns” i ciśnieniu 120 lbs /cal2 (8,3 bara). Ktoś dochodzi do wniosku, że kotły cylindryczne są lepsze dla większych ciśnień.

Kolejny artykuł mówi o ekonomiczności kotłów w zależności od stosowanego paliwa oraz ich wielkości (kształtu). Okazuje się że nie istnieją znane zasady jakie by stosowano przy budowie kotłów. Piszą, że 15 lat temu tylko jeden kocioł na 15 zbudowanych miał płaską powierzchnię grzewczą kotła. Należy prowadzić badania nad optymalizacją powierzchni grzewczych kotłów. Temperatura wody /pary/ w kotłach = 400 stopni (?????). A temperatura spalania paliwa to 1500-2000 stopni, i jest tak duża że powoduje topienie się metalu kotła – czyli miedzi z jakiej wykonuje się kotły. Ciśnienie w kotłach ma od 10 do 150 funtów na cal kwadratowy (0,7 bara do 10,3 bara). Trwają prace nad optymalizacją stosunku ciśnienia pary w stosunku do wymiarów silnika (średnica cylindra i skok tłoka).

Autor artykułu redakcyjnego chwali się dużą ilością silników parowych pokazywanych na wystawie w NY w 1855 roku, są one bardzo nowoczesne bo „podwójnego działania” – czyli para uderza raz na jedną, raz na druga stroną tłoka. Kolejna notatka mówi że zaczyna się produkować silniki z tłokiem podwójnego działania ale to nie przynosi zmniejszania zużycia paliwa. Silniki parowe z tłokiem jednostronnego działania są tańsze ale wymagają większego koła zamachowego. Próbuje się stosować sprzężone dwa silniki z tłokami jednostronnego działania by pracowało wszystko „regularnie”.

Coraz większym problemem jest ogromne zużycie olejów do smarowania maszyn i urządzeń – szczególnie na kolejach USA.

Prezentacja nowych dwóch silników parowych. Jeden ma dwa cylindry średnicy 70 cali i o skoku 10 stóp – pompuje wodę pompą o średnicy 30 cali i skoku 8,75 cala. To najbardziej ekonomiczne pompy i silniki na świecie! To najlepiej wypolerowane silniki w USA. Oba silniki są bliźniaczo podobne, w najdrobniejszych szczegółach. (Pierwsza produkcja seryjna?) Ich belki (kiwony) ważą po 30 tuns. Pompy będą tłoczyć wodę z jeziora na wysokość 170 stóp do zbiornika, skąd grawitacyjnie będzie spływać na dół do miasta Kotły mają dużą powierzchnię grzewczą – według planów Cornish’a – są wysokociśnieniowe. Wszystkie elementy silników i pomp są bardzo dobrze odlane.

Wybuchy na kopalniach spowodowały że myśli się o oświetlaniu kopalni gazem spalanym w specjalnych lampach wyposażonych w siatki Davy’ego. Przypomnę, że w Anglii używa się lamp Davego lub lepszych (bezpieczniejszych) lamp George’a Stephensona od ponad 25 lat!

Wracając do torów i szyn. Oszałamiające tempo budowy torowisk (pod Chicago 32 km dziennie), średnio rocznie w Anglii 440 km a w USA 1190 km, oraz całkowita wymiana szyn i torowisk na 20 tysiącach mil torów w USA, raz na 3-5 lat, wskazuje na to, że do połowy XIX wieku szyny były drewniane!

Dodam, że w 1832 roku w stanie New Jersey w Ameryce Północnej, zaczął kursować sprowadzony z Anglii parowóz „John Bull”. Była to pierwsza lokomotywa w USA!

Znalezisko archeologiczne pod Newcastle


W roku 2013, angielscy archeolodzy poszukiwali rzymskich zabytków nad brzegiem rzeki Tyne (Newcastle). Ku ich zaskoczeniu, odkryli pod warstwą mułu i gliny, dobrze zachowany odcinek torowiska. Stwierdzono, że te świetnie zachowane drewniane tory pochodzą sprzed „wieku pary”, czyli z wieku XVIII (określono rok 1790). Zdziwienie ich wzbudził rozstaw szyn „standardowy” („Stephensona” = 1435 mm). Nie wzbudziło zdziwienia istnienie poprzecznych podkładów pomiędzy szynami – co absolutnie wykluczało „napęd koński”.

Czyli – nie są to tory tak zwanego „tramwaju końskiego”, ale jedna z pierwszych linii kolejowych budowana WYŁĄCZNIE „pod parowe lokomotywy”!

http://www.dailymail.co.uk/news/article-2379064/Wooden-railway-built-200-years-ago-discovered-near-colliery.html
http://www.thejournal.co.uk/news/north-east-news/race-preserve-historic-wood-track-5373076
https://www.chroniclelive.co.uk/news/north-east-news/tyneside-railway-believed-among-worlds-11732984
http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4740014/Railway-200-years-ago-unveiled-Newcastle.html
bigges main ww excavation 11B (2)
http://beamishtransportonline.co.uk/2013/07/the-mysterious-wooden-waggonway/

Drewniane tory „tramwajów konnych” i lokomotyw parowych

Podobno, pierwsza kolej szynowa (drewniana) powstała w Shropshire (Broseley) w 1605 roku, zbudowana przez Richarda Wilcoxa i Williama Wellsa, do przewozu węgla. Była to oczywiście „kolej końska”, miała pół mili – prowadziła od kopalni węgla w Birch Leasows przez Birch Batch do Calcutts i River Severn (przez miejscowych nazywana była „Jackfield Rails”). Linia przechodziła przez tereny niejakiego Jamesa Clifforda, więc ten wysłał swoich ludzi którzy zniszczyli położone tory i zbudowali własne. Wilcox zlikwidował te tory i położył kolejne własne. Przepychanka trwała przez rok czy dwa lata, w końcu obie linie zostały połączone. Ze znalezionych opisów wynika, że tory służyły do staczania z pochyłości wagonów z węglem, od kopalni do rzeki Calcutts. W drugiej połowie XVII wieku zbudowano w tej okolicy „wiele takich drewnianych linii”.

Dla porządku przytoczę spis drewnianych linii tramwajów konnych:

.1686 – “Benthall Rails” from mines at Benthall to the River Severn
.1692 – 1,500 yards from Lane Pit to the River Severn
.1692 – from mines in Madeley Wood to the River Severn
.1702 – by Richard Manning and Lancelot Taylor from Broseley to the river via Tarbatch Dingle
.1706 – from a pit in Lloyds Dingle to the River Severn, with a ‚wind’ and chain to let coal and ironstone waggons down the steep hillside
.1700s – from Broseley, west of Corbatch Dingle to the Tuckies
.1728 – by William Forester and William Hayward to carry ironstone from Little Wenlock to Meadow wharf on the River Severn
.1730s – J U Smitheman was buying large numbers of iron wheels for railway waggons from the Coalbrookdale Company to be used in Madeley
.1741 – from Lane Pits to Ludford Wharf. The waggons on this used iron axles and wheels.
.1747 – from the Horsepasture Mines to a wharf on Watling Street.
.1747 – 8 miles from Hollinswood to Sutton Wharf on the River Severn
.1747 – to the Shrewsbury Canal west of the Trench inclined plane
.1747 – from Priorslee to the Wrockwardine Wood inclined plane
.1748 – by the Coalbrookdale Company at Lake Head
.1748 – by John Wilkinson from Willey Furnace to River Severn
.1750 – 2 miles by the Coalbrookdale Company from Forester’s mines at Coalmoor to the Coalbrookdale Furnaces
.1755 – by the Coalbrookdale Company from Horsehay Furnaces to Coalbrookdale Ironworks via Dawley and Coalmoor. There was a 112 yard gravity incline at Jigger’s Bank.
.1755 – by the Coalbrookdale Company from Horsehay Furnaces to mines at Lawley and Ketley. This was 16ft wide and ran from Horsehay, northwest of Dawley Green and via Dawley Bank
.1757 – by the Coalbrookdale Company between Horsehay Furnace and Ketley Furnace
.1758 – three by the Coalbrookdale Company from coal and ironstone pits to the Madeley Wood ironworks
.1769 – by the Coalbrookdale Company to Park Furnace
.1786 – 1,000ft by William Reynolds in the Tar Tunnel
.1788 – by the Coalbrookdale company from Horsehay Furnaces to mines at Donnington Wood. By this time the Company had over 20 miles of iron railways.
.1794 – by the Coalbrookdale Company from the bottom of Brierly Hill, along Lincoln Hill to the River Severn
.1799 – by Thomas Botfield from Hollinswood to Sutton Wharf on the River Severn
.1799 – from the Shropshire Canal to Bedlam Furnaces, Lloyds Pit, Meadow Pit (via an inclined plane), Shaw’s Pit, Madeley Court Pit, Tweedale Ironworks and Hales Pits
.1800 – from Lincoln Hill Limeworks to Bedlam Furnaces, via a tunnel
.1800s – in a sandstone mine at Madeley Wood and an ironstone mine at Ironbridge, from the latter an inclined plane ran down to the River Severn.
.1800s – from Doseley Wharf on the Shropshire Canal to Deepfield Colliery at Little Dawley
.1800s – from Horsehay Furnaces to Dawley Castle Furnaces, running over Pool Hill Bank across the Pool Fields in front of Dawley Church.
.1801 – from the top of Brierly Hill incline to Horsehay Furnaces.
.1812 – from Old Park Ironworks to the Shropshire Canal at Hinkshay
.1810 – by the Coalbrookdale Company from Coalbrookdale Ironworks to the Shropshire Canal near Dawley Castle via the Lightmoor valley.
.1817 – by the Coalbrookdale Company from Brandlee to the Shropshire Canal near Dawley Castle, with feeders from Portley and Deepfield Collieries
.1820 – by the Coalbrookdale Company from Horsehay Furnaces to Coalbrookdale Ironworks via Lightmoor Dingle
.1824 – by the Madeley Wood Company from Gleedon Hill to the River Severn about ½ mile west of Buildwas Bridge
.1827 – along the riverside at Jackfield connecting several lines running to the river from the area east of Broseley
.1844 – 1 mile by the Lilleshall Company from the Shrewsbury & Newport Canal at Lubstree Wharf to the company’s various works
.1849 – the main line railways from Shrewsbury to Birmingham and Stafford were laid through East Shropshire and steam locomotives had arrived. It would not have been long before horse-drawn transport on all the tramways would have been replaced.
Between 1851-55, the Lilleshall Company began to replace its extensive tramway system with a private standard-gauge railway network, linking Priorslee and Snedshill Furnaces with the company’s other works. By the First World War, there were 26 miles of track that carried 1½ million tons of goods a year. It linked with the Great Western Railway at Oakengates and the London & North Western Railway at Donnington. The network was closed in 1959.

Jak widać, linie końskie (tramwajowe), których szyny były drewniane, były budowane co najmniej do roku 1850. Na początku były to pnie „okrąglaki”, później zaczęto stosować belki drewniane o przekroju prostokątnym.

Takie szyny stosowane były jeszcze na przełomie XIX i XX wieku. Stosowano te rozwiązania w obu Amerykach. A nawet podczas II WŚ w Europie.





https://www.finescalerr.com/smf/index.php?PHPSESSID=2kk64kkjhsf2uuk177c7plrdu5&action=dlattach;topic=440.0;attach=3715;image








Źródła piszą, że najczęściej stosowano drewniane odcinki szyn o średnich wymiarach 6 stóp (182 cm) x 8 cali x 4 cale – były też standardy długości wynoszące 5 oraz 5,5 stopy.

Tory drewniane, belki o przekroju prostokątnym. Ameryka Północna i Południowa, przełom XIX i XX wieku:

.http://www.mendorailhistory.org/images/railroads/strap_rail_2.jpg
.https://gardenrails.org/forum/myff/1943695/b12922.jpg
.https://gardenrails.org/forum/myff/1943696/b18404.jpg


.https://gardenrails.org/forum/myff/1943702/GPNB.1055.jpg
.https://gardenrails.org/forum/myff/1943703/wood.jpg
.https://gardenrails.org/forum/myff/1943705/Wooden+track+c+3foot.jpg
.https://gardenrails.org/forum/myff/1943707/Wooden_NG.jpg
.https://gardenrails.org/forum/myff/1943691/p12238pc.jpg

Drewniane tory o przekroju prostokątnym, wzmacniane paskami żelaznego płaskownika.





http://lexhistory.org/sites/default/files/styles/large/public/L%26O%20Track.jpg?itok=0f340Gm9

Aby zmniejszyć zużycie szyn, niektóre szyny zostały wyposażone w metalowe paski na górze, chociaż oznaczało to z kolei, szybkie zużycie koła. USA, rok 1854. Komentarz do powyższego rysunku z amerykańskiego źródła

Zaczem zaczęto obijać drewniane koła paskami metalu, a podobno w roku 1729, Huta w Coalbrookdale zaczęła produkować koła żelazne, z wewnętrznym kołnierzem biegnącym po szynach. Niebawem Huta Horsehay rozpoczęła produkcję metalowych osi.. Wagoniki w tym czasie miały 10 stóp długości i 4 stopy szerokości, były ciągnięte przez 3 konie i przewoziły ładunek 2½ tony.

Taka masa powodowała z kolei, że drewniane szyny, nawet obite od góry paskiem metalu, zaczynały się łamać. Szczególnie, gdy koła były też obite paskami metalu.

https://chasewaterstuff.files.wordpress.com/2013/05/4.jpg?w=1000&h=
Napęd 1-konny. Lata 30-ste XX wieku. Szyny „krawędziowe”.

Następnie Wikipedyści i inni historycy twierdzą tak:

Kolejnym etapem było zastąpienie drewnianych szyn, szynami żelaznymi, wykonanymi całkowicie z żelaza, i pomysł ten przypisuje się Richardowi Reynoldsowi, który celowo tego nie opatentował, aby mógł go używać każdy. Eksperymentował najpierw na podwórku w Hucie Żelaznej w Coalbrookdale, a w księdze głównej w listopadzie 1767 roku zapisano „100 żelaznych szyn 111 cwt. 2Qtr. 11 lbs”.

Eksperyment zakończył się sukcesem i od sierpnia 1768 roku firma Coalbrookdale Company regularnie produkowała żelazne prowadnice („szyny krawędziowe”). Bez wątpienia firma zastąpiła najpierw własne drewniane szyny i wykorzystała je, aby przekonać klientów do ich zakupu. Wydaje się, że istnieją dwa rodzaje szyn żelaznych, jeden typ ma długość 6 stóp, szerokości 3 3/4 cala i grubości 1 1/4 cala, z czterema wystającymi końcówkami (3 cale x 3 3/4 cale), aby umożliwić ich zamocowanie do podkładów. Drugi typ miał tylko 3 stopy długości i 2 cale szerokości. Ten rodzaj szyny był znany jako „szyna krawędziowa” i przylegała do kołnierza kola wagonu. Kolejną zmianą było zastąpienie drewnianych podkładów blokami kamiennymi, które były mocniejsze.

Kolejny typ szyny został wymyślony przez Johna Curra z Sheffield, który nazwano „plateway”. Były to żelazne szyny w kształcie litery L lub płyty (płaskownika) o długości 3 stóp i szerokości 4 cali, posiadające po wewnętrznej stronie pionową „półkę” lub kołnierz, o wysokości 3 cali w środku i zwężające się do wysokości 2 cali na końcach. Celem tego było utrzymanie płaskich kół wagonu na torze. Ponieważ szyny „plateway” były tańsze niż szyny krawędziowe, oba typy były używane do początku XIX wieku, kiedy uznano, że koło z kołnierzem ma lepszą pewność jazdy na zakrętach.

Późniejsza innowacja na początku XIX wieku, zwana „Birkenshaw Rail”, miała przekrój poprzeczny w kształcie litery „T” i była bardzo podobna do używanych do dzisiaj szyn. Jednak oprócz wykorzystania tego rodzaju szyn na linii konnej między Hutą Madeley Court a lokalnymi kopalniami, innowacja ta nie przyjęła się. W międzyczasie budowano nadal kolejne tramwaje konne.

Teraz moje tłumaczenie z „historycznego na nasze”, bo Wikipedia potwornie wszystko plącze, a „techniczny opis kątownika” woła o pomstę do nieba…

Wydaje się, że mimo iż w roku 1830 zakończono budowę i uruchomiono linię L&MR, którą projektowano i budowano jako pierwszą na świecie linię obsługiwaną tylko przez parowozy a nie konie, jeszcze przez kolejnych 20 lat buduje się linie „tramwajowe”, czyli konne.

A takie tory NIE MOGĄ mieć podkładów! Bo koń tak jak człowiek, po podkładach kolejowych nie lubi chodzić!

Koszty wykonywania elementów metalowych szyn były niezwykle wysokie, i wydaje się, że kruche i niewytrzymałe 3-stopowe szyny żeliwne, jakie prawdopodobnie zastosowano na linii L&MR jeszcze przez długi czas „się nie przyjęły”. Należało poczekać na rozpoczęcie produkcji stali lub pierwszych walcarek, co na jedno wychodzi!

Należy pamiętać, że jak pisze Wikipedia, „The early wagons had 4 wooden wheels 1 foot in diameter.”. Czyli koło typowego wagonika miało średnicę jednej stopy! Stąd problemy z szynami drewnianymi! By „felgowe koło” się nie ślizgało, zwiększano obciążenie wagonika. Ale to powodowało wyginanie się drewnianych szyn. Powstawał uskok na „łączeniu” z kolejną „szyną”. Duże kółko by taki uskok pokonało! Ale kółka były małe! A dlaczego były małe kółka? Bo wykonywano je z przecinanych na „plasterki” pni. Wystarczyło tylko wyrzeźbić na obwodzie „rowek” i wuala! Mogło się toczyć po okrągłym pniu „szyny”.

Przy tym, później nie zmieniano tej ustalonej średnicy, bo producenci takich kół mieli już odpowiedni „park maszyn”, przystosowany do masowej produkcji kółek. Po drugie – wagonik był niski, a dzięki nisko położonemu środkowi ciężkości był stabilny, nie trzeba było dużego wysiłku by wrzucić na pokład urobek. A dzięki demontowanym czy opuszczanym burtom, następował łatwy rozładunek. Proszę zwrócić uwagę, że nawet w czasach, gdy zaczęto kółka wagoników odlewać z żeliwa, pozostawiono ich małą średnicę! A do tego dochodziły koszty! Przy dużej średnicy koła, „nie szło” ich robić z przecinanych pni! Trzeba było zatrudnić kołodzieja – specjalistę od kół! A do tego by trzeba z kolei całkowicie innych torów kolejowych!

W związku z tym, że zwiększano ładowność wózków ciągniętych przez 3 konie do niemal 3 ton (wózek też swoje ważył), sześciostopowe (182 cm, czasem piszą, że były też standardy 5 oraz 5,5 stopy), odcinki torów drewnianych nie wytrzymywały tego obciążenia (belka drewniana się wyginała i robił się ten „schodek” pomiędzy kolejnymi szynami). Zaczęto więc łączyć krawędzie szyn paskami metalu „od góry”. Ale to powodowało szybkie wyrobienie drewnianej „bieżni” koła, które przypominało wtedy felgę współczesnego koła samochodowego.

Można przypuszczać, że zwiększanie obciążenia wagonów, wynikało z tego, że przy mniejszej sile nacisku koła się ślizgały. Smarowano osie, a smar czy olej kapał na drewniane szyny i po jakimś czasie należało wymienić drewniane belki lub zwiększyć siłę nacisku.

Wymyślono więc wykonywanie kół takich jak mają wozy chłopskie i karety.. Ale wtedy koło takie spadało by z toru.
Dlatego wpierw zaczęto zamieniać drewniane okrąglaki szyn na drewniane belki o przekroju prostokątnym, które obijano paskami metalu z ich boku. To rozwiązało jeden problem. Koło „od karety” nie spadało. Ale drewniane koło zaczęło się niszczyć o boczną krawędź metalową drewnianej szyny i łączenie paskiem metali dwóch szyn. Wprowadzono więc innowację i zaczęto dodatkowo wzmacniając krawędź koła paskiem metalu – obręczą.

Ale metalowa obręcz koła ślizgała się po drewnianej szynie. Dlatego zaczęto obijać szyny wpierw płaskownikami a następnie kawałkami metalu przekutymi w rodzaj kątownika.

Wydaje się, że wpierw szyny „kątownikowe” stosowano jedynie do zwiększenia nośności torów, mocując jedną powierzchnią do drewnianej powierzchni szyny, gdy druga, zagięta część „kątownika” zwisała w dół. Można było wtedy dalej stosować koła „felgowe”. Gdy zaczęto stosować koła „od karet”, lub koła drewniane bez „rowków” – wystarczyło obrócić kątowniki o 180 stopni uzyskując to, że koło nie spadało z toru. Takie sposoby układania odcinków kątownikowych szyn widać na wielu rysunkach i zdjęciach z epoki.

https://vignette.wikia.nocookie.net/ttte/images/b/bb/CoalbrookdaleLocomotivereplica.png/revision/latest?cb=20161104164139
Replika lokomotywy Trevithick’a ustawiona na współczesnych kątownikach. Jeżeli tak faktycznie wyglądał oryginał (koła!), to nie mógł on powstać przed rokiem 1820!

Trzeba zwrócić uwagę, że te wszystkie działania powodowały powstawanie dodatkowych kosztów wykonywania szyn drewnianych jako równe belki a nie okrąglaki. Nie wspominając o dużych ilościach potrzebnego a cennego żelaza!

A zastanówmy się, kiedy można było drewniane koło wyposażyć w metalową obręcz? Podpowiada nam to podobieństwo obręczy stosowanej w kołach, wykonywanych przez kołodziejów, do obręczy metalowych, jakimi „spajali” beczki bednarze.

Do roku 1855 (SA-1855) mamy jeszcze wszystkie beczki z obręczami wykonanymi z lin! W roku 1859 po raz pierwszy zastosowano takie beczki do przewożenia ropy naftowej (USA). Historia przemysłu naftowego notuje, że koło roku 1870, lub „nieco wcześniej”, zaczęto wytwarzać beczki z metalową bednarką, czyli paskiem metalu łączonym nitami! I beczki takie wpierw wykonywano na zamówienie „nafciarzy”! Stąd można wysnuć wniosek, że i drewniane koła karet, wagonów czy lokomotyw zaczęto wyposażać w żelazne obręcze pomiędzy rokiem 1860 a 1870.
http://www.petroleumhistory.org/OilHistory/pages/Barrels/making_barrels.html

Należy jeszcze raz podkreślić, że tory budowane „dla koni” NIE MOGŁY posiadać poprzecznych podkładów! Rozwiązywano to w ten sposób, że wbijano wzdłuż toru drewniane pale, do których przybijano drewniane szyny.

Potem ta zasada budowy przez dziesiątki lat się nie zmieniała, zmieniła się technologia. Zaczęto układać szyny „na kamieniach”, a jak wykażę dalej, w momencie rozpoczęcia produkcji 3-stopowych szyn żeliwnych, układano je nad wywierconymi w ziemi dziurami, które zalewano betonem. Po takim torowisku i koń mógł ciągnąć wagony i parowóz także!

Jak widać na zdjęciach „rzymskich wykopalisk” z Newcastle, drewniane tory mają podkłady! Stąd wynika, iż zbudowane zostały nie pod „tramwaj konny”, ale tylko i wyłącznie pod parowóz! Czyli, tym samym, możemy je datować na lata 1830-1850. Bo rzekomo powstała do roku 1830 linia L&NR była pierwszą linią z podkładami, czyli bez możliwości jazdy konnej! Co więcej – pojazdy jakie jeździły po tej „rzymskiej linii” z Newcastle musiały posiadać jeszcze drewniane koła „felgowe”!

Na terenie Czech i Austrii koleje konne budowano jeszcze w roku 1842. Drewniane tory konne zamieniano tam na „parowozowe”, począwszy od lat 1855-1856. Ostatni pociąg konny, koło Budziejowic zaprzestał kursowania w roku 1872


Jahrhundert im Deutschen Technikmuseum Berlin. Wagen und Bahn wurden 1889 aus der Goldgrube Apostelgrube Brad-Siebenbürgen entnommen. Die Spurweite beträgt etwa 48 Zentimeter.
Szyny i wózek z kopalni złota w Transylwanii. Rok wykonania 1889.


Rysunek z około 1850 roku (według historyków około 1830) – pierwsza kolej w Prusach. Elementy metalowe na niebiesko. Reszta drewno. Szyny drewniane, obite paskiem żelaza. Długość szyny – prawdopodobnie około 11 stóp (niecałe 4 metry). Koła już nowoczesne, „z flanszą” metalową.


Replika wagonu kolei Hattingen (według historyków z roku 1787) – Czechy.

Wróćmy do informacji z Wikipedii. Przy okazji życiorysu John’a Blenkinsop’a, znajdujemy takie informacje:

W 1758 r. Brandlingowie zbudowali drewnianą linię kolejową do przewozu węgla do Leeds, korzystając z pojazdów konnych, znaną obecnie jako kolejka Middleton. Ponieważ tory wiodły nie tylko przez tereny będące własnością Bradlingów, powstała specjalna ustawa angielskiego parlamentu, rozgraniczająca prawa własności. Była to prawdopodobnie pierwsza angielska „ustawa kolejowa”.

Dalej:

W roku 1805 Trevithick zbudował parowóz dla kopalni Wylam (Wylam Colliery). Jednak drewniane szyny łamały się pod lokomotywą i z niej zrezygnowano.

Ale dalej kontynuowano prace nad rozwojem lokomotyw. Brak koni i paszy spowodowany wojnami napoleońskimi sprawił, że trakcja parowa stała się bardzo atrakcyjną propozycją i zachęciła do dalszego rozwoju kolei. Co więcej, szyny krawędziowe, wykonane w całości z żelaza, ułożone na kolei Middleton od około 1799 r. okazały się mocniejsze niż drewniane.

Tu Wikiepdia lekko fantazjuje, bo „szyny krawędziowe”, jak było wyżej opisane, to kawałki płaskowników przybijanych do drewnianych szyn, co zapobiegało spadaniu kół z torów, więc tory nie były „wykonane całkowicie z żelaza”. W wielu miejscach Wikipedia określa nazwą „szyny krawędziowe” zarówno szyny „kątownikowe” typu „L” jak i płaskowniki metalowe przybijane z boku drewnianej szyny, które zapobiegały spadaniu z szyn „kół od karety”.

Dalej mamy tak:

Podczas gdy wielu ludzi, takich jak William Hedley, uważało, że adhezja powinna być wystarczająca dla lokomotywy ważącej około pięciu ton, Blenkinsop był mniej optymistyczny. W 1811 opatentował (nr 3431), system zębatek do lokomotywy i torowiska, który zaprojektował i zbudował Matthew Murray z firmy „Fenton, Murray i Wood” w Holbeck.

Według powszechnej ówczesnej opinii, lokomotywa jest w stanie uciągnąć masę równą czterokrotnej masie własnej, dzięki samej przyczepności do torów (zakładając dobre warunki), ale Blenkinsop chciał więcej, a jego lokomotywa ważąca pięć ton regularnie ciągnęła /dzięki układowi zębatek/ ładunek o wadze dziewięćdziesięciu ton.

Jak wiemy z wcześniejszych części, jedną z kilku takich lokomotyw „zębatkowych” była Salamanca z roku 1812. Zbudowano jeszcze co najmniej 5 takich parowozów.

Wikipedia dodaje przy tym informacje o wspaniałych niemieckich odlewnikach.

Dwie lokomotywy tego typu (jak Salamanca), zostały również wykonane przez Royal Iron Foundry w Berlinie. Chociaż pracowali /tam/ dobrze podczas testów w odlewni, nie można było nic zrobić, aby /lokomotywy/ działały prawidłowo w zamierzonym miejscu pracy, a obie zakończyły swoje dni jako silniki stacjonarne. Czyli – Niemcom nie udało się powtórzyć wyczynu Anglików i odlać zazębiające się o siebie – płaską zębatkę i koło zębate!

Lokomotywy Murray / Blenkinsop miały pierwsze cylindry dwustronnego działania, i w przeciwieństwie do modelu Trevithicka, nie miały koła zamachowego. Cylindry napędzały koło zębate, które łączyło się z zębatką obok jednej szyny. Jedna ze specjalnie zaprojektowanych lokomotyw została opisana jako mająca dwa cylindry 8 „x 20”, napędzające koła przez korby. Głowice tłokowe pracowały w prowadnicach, a nie sterowane ruchem równoległym, jak większość wczesnych lokomotyw. Dzięki temu, lokomotywy te pracowały przez kolejne 20 lat.

Według Wikipedii, walcowana szyna żelazna, która mogła wytrzymać „cięższe lokomotywy przyczepnościowe”, została wprowadzona w 1820 roku. Została ona szybko przyjęta przez George’a Stephensona oraz innych twórców maszyn parowych. Jest to twierdzenie nieprawdziwe, co wykażę niżej…

A ciekawe ile by trzeba lat by opanować produkcję produkcję szyn „kątownikowych”, bo mowa raczej o walcowanym płaskowniku jakim obijano od góry drewniane tory.

Wikipedii mieszają się lata i epoki, ale przyjmijmy, że wykonywanie płaskowników (do tego walcowanych!!!) do obijania drewnianych szyn zaczęło się po roku 1820. Czyli, teoretycznie od roku 1820 można by zacząć produkować płaskownik – bednarkę do beczek i na obręcze drewnianych kół karet, pociągów i wagonów.

Gdyby tak było, po roku 1820 można było przejść z kół typu „felga” na „koła od karety”.

Szyny „kątownikowe”

Wikipedia i historycy techniki stosują także nazwę „Plateway” – która oznacza też szyny „kątownikowe”, ale także czasem jest nazwą ogólną szyn „żelaznych”, czyli nie wykonanych z drewna. Te różne źródła twierdzą, że szyny kątownikowe (typu „L”), zaczęto produkować po roku 1830. Prawdopodobnie chodzi o szyny odlewane z żeliwa a nie żelazne kątowniki.

Przypomnę, że linkowałem pomysł patentowy Stephensona z roku 1816 na odlewanie zachodzących na siebie żeliwnych odcinków szynowych. Jednak mimo prób, jakie nastąpiły kilka lat później, tak skomplikowanych szyn nigdy nie produkowano. Przed rokiem 1830 zaczęto produkować 3-stopowe szyny typu „fishbelly edge rails”, które stykały się czołami swych końców.

W innym miejscu Wikipedia potwierdza nasze rozważania:
The earliest tracks consisted of wooden rails on transverse wooden sleepers, which helped maintain the spacing of the rails. Various developments followed, with cast iron plates laid on top of the wooden rails and later wrought iron plates or wrought iron angle plates (angle iron as L-shaped plate rails). Rails were also individually fixed to rows of stone blocks, without any cross ties to maintain correct separation. This system also led to problems, as the blocks could individually move. The first version of Isambard Kingdom Brunel’s 7 ft (2,134 mm) broad gauge system used rails laid on longitudinal sleepers whose rail gauge and elevation were pinned down by being tied to piles (conceptually akin to a pile bridge), but this arrangement was expensive and Brunel soon replaced it with what became the classic broad gauge track, in which the piles were forgone and transoms, similar to sleepers, maintained the rail gauge. Today, most rail track uses the standard system of rail and sleepers; ladder track is used in a few applications.

Czyli, że wpierw na drewnianych torach układano odcinki szyn / pasków metalu/ żeliwnych (?). Potem zamieniono je na kątowniki żeliwne typu „Fishbelly edge rails”. Chyba miały one za małą nośność, bo zostały zamieniane na żelazne kątowniku „typu L”.

Jeżeli w roku 1830 linia L&M posiadała tory wykonane z 3-stopowych odcinków żeliwnych typu „Fishbelly”, to w następnym etapie / później/, powstawały tory „kątownikowe”. Wiązało się to ze zmianą kół wszystkich pojazdów szynowych!

https://www.plaskynastoncanalgroup.org/s/cc_images/cache_2457096937.JPG?t=1455288139
https://www.plaskynastoncanalgroup.org/s/cc_images/cache_2457096966.JPG?t=1455288343
https://www.plaskynastoncanalgroup.org/s/cc_images/cache_2457096974.JPG?t=1455288400
https://www.plaskynastoncanalgroup.org/s/cc_images/cache_2457099734.JPG?t=1455293180

Znalazłem informację mówiącą, że pierwszą linię tramwaju końskiego z torami o szynach kątownikowych typu „L” zbudował niejaki William Jessop, około roku 1802 / 1808. W innych miejscach znalazłem informacje, że szyny kątownikowe Jessop zastosował już w roku 1789 przy budowie „Charnwood Forest Canal” pomiędzy Loughborough i Nanpantan w Leicestershire.

Znów, najprawdopodobniej chodzi o elementy odlewane z żeliwa.

Linia tramwajowa Jessop’a została zamieniona na „kolejową” – czyli wymieniono szyny z kątowników na znane nam „teowniki”, po roku 1860. Jeżeli ta informacja jest prawdziwa, to już wiemy, że około tego roku opanowano walcowanie żelaza…

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Stevenston_-Plateway_Rail_detail.JPG/456px-Stevenston-_Plateway_Rail_detail.JPG
Plateway rail section, Stevenston Canal waggonway, Stevenston, North Ayrshire, Scotland. Found in old mine waste.

Przy okazji opisu kolei Jessop’a, mamy opis budowy takich torów:

Szyny w kształcie litery „L” były wsparte przez kamienne bloki ustawione na ziemi, a wiele z tych kamiennych bloków wciąż można znaleźć w okolicach Cefn Mawr, niektóre nadal ustawione na miejscu /dawnej linii kolejowej/, a inne używane obecnie w kamiennych murach wioski. Kamienie wydobywane w kamieniołomie były elastyczne i była to bardzo przydatna cecha dla kamieniarzy w kamieniołomach podczas ich obróbki. Zespół kamieniarzy mógł wykonać kamienie dla akweduktu w ciągu jednego tygodnia. Po wycięciu i ukształtowaniu /taki/ kamień /blok kamienny/ zostaje następnie załadowany i szczelnie zapakowany do wagonu w celu transportu na miejsce.

Interesujące! Po co „szczelnie pakowali” kamienne bloki podczas transportu? Bo zaczynały twardnieć?

Bardzo dziwny zapis dotyczący bardzo łatwego wydobywania i obróbki boków kamiennych, z których wykonywano wiadukty i „podkłady” kolejowe. Wrócę do tego poniżej, sygnalizując, że zupełnie nie mam pojęcia jak w obrobionych w kamieniołomie blokach kamiennych wykonywano równiutkie otwory do których mocowano szyny!

Z opisu „wikipedystycznego” wynika, że „szyny L opierały się na kamiennych blokach lub podkładach, które służyły do rozłożenia ciężaru na ziemią i do utrzymywania skrajni (odległości między szynami ). Elementy łączące obie szyny były zwykle wykonane z żeliwa i miały różne przekroje w zależności od producenta. Często były bardzo krótkie, zazwyczaj około 3 stopy (914 mm), były w stanie rozciągać się tylko z jednego bloku na drugi.”

Czyli, po naszemu – rozstaw szyn był uwarunkowany długością żeliwnych elementów jakie co pewien odcinek toru łączyły kamienne podkłady! I najczęściej stosowano takie elementy łączące kamienne podkłady na jakich wspierały się szyny o długości 3 stóp!

W kolejnym miejscu znajdujemy:

Szyna o przekroju L, została wprowadzona do użytku przez Johna Curra z Sheffield Park Colliery około 1787 r. Joseph Butler z Wingerworth koło Chesterfield, skonstruował linię z podobnymi kołnierzowymi płytkami w 1788 r. Wiodącym rzecznikiem szyny płytowej (L) był Benjamin Outram, którego pierwsza linia wychodziła z kamieniołomów w Crich do Bullbridge Wharf na kanale Cromford. Wczesne szyny „L” miały skłonność do pękania, więc stosowano różne przekroje, takie jak drugi kołnierz pod spodem.

William Jessop użył szyn krawędziowych odlanych na długości trzech stóp, z „fish-bellying”, aby nadać większą wytrzymałość wzdłuż linii na linii między Nanpantan i Loughborough, Leicestershire w 1789 roku. Jednak po tym, jak został partnerem w Benjamin Outram i Company (Butterley Iron Works) zaprojektował Surrey Iron Railway oraz Kilmarnock and Troon Railway jako plateways (kątowniki „L”).

Z tego zapisu wynika z kolei, że kątownikowe szyny odlewane z żeliwa miały zbyt słabą nośność i powrócono do torów drewnianych, wzmacnianych kątownikiem żelaznym! Dlatego, chyba nie sprzeczności w informacjach, na pozór sprzecznych o tym co było pierwsze – kątownik żelazny czy odlew żeliwny (też o kształcie kątownika). Prawdopodobnie pierwsze były odlewy żeliwnych odcinków torów. Jednak pękały, więc zaczęto obmyślać konstrukcje kątownikowe z żelaza. Tam gdzie udało się odlać „mocne tory” żeliwne, zostawały one na dłużej. Gdy pękały, wymieniano je na żelazne kątowniki.

Można domniemywać, że przed rokiem 1829 („Rainhill Trials”), opanowano produkcję żeliwnych odcinków szynowych, które wytrzymywały nacisk lokomotywy o masie 4 tony. Bo z takich odcinków szynowych zbudowano linię L&MR, i ograniczenie masy lokomotyw do 4 ton było warunkiem konkursowym.


An example of cast iron plateway – in this case a worn piece of plateway, possibly from the Kilmarnock Foundry, found at Laigh Milton Viaduct on the Kilmarnock & Troon Railway Plateways were used by wagons drawn by teams of horses.
Szyny kolei Kilmarnock & Troon Railway, zbudowanej w Szkocji w roku 1816 (inne źródła podaja rok 1824), a przebudowanej w sposób wyżej zilustrowany w roku 1847-1848 przez John’a Miller’a. Kolej ta była z „napędem końskim”, mimo że w roku 1831 Miller zbudował inną linię „pod parowozy Stephensona”. Nie zaglądając nikomu do łoża małżeńskiego, dodam że Miller, tak jak inni inżynierowie „parowi” też poślubia starszą od siebie o 5 lat damę…

Kolejne cytaty:

Zalety i wady „plateways” (szyny „L”)

Wadą było dostawanie się na takie tory kamieni i żwiru, co prowadziło do ich szybkiego zużycia. Oczywiście – dotyczy to ułożenia takich szyn jedną krawędzią „do góry”.

Wprowadzone później szyny „teownikowe” rozwiązały ten problem.

Stosowanie kamiennych bloków /jako podkładów na których opierały się szyny/ miało przewagę nad drewnianymi podkładami, ponieważ pozostawiały na środku toru miejsce dla końskich kopyt.

Z kolei podkłady z drewna miały przewagę nad blokami kamiennych, ponieważ zapobiegały rozchodzeniu się toru /na boki – bo pewnie pale wbijano na dużą głębokość/, rozstaw niektórych torów wzrastał o kilka cali po dziesięcioleciach pracy koni przechodzących w środkowej części, ale ponieważ koła miały duże luzy na osiach, rozstaw kół można było zazwyczaj nieznacznie skorygować za pomocą podkładek.

Even older than plateways were wagonways which used wooden rails. Despite its ancient appearance, the Haytor Granite Tramway, the track with ledges cut in stone blocks to produce a similar effect as tram plates, was contemporary with plateways, being built in 1820.

Czyli że, jeszcze (już ?) w roku 1820 układano drewniane szyny na kamiennych blokach!

Według tego źródła: http://myweb.tiscali.co.uk/gansg/2-track/02track1.htm
Szyny typu „L” (kątownikowe), były powszechnie stosowane jeszcze w latach 70-tych XIX wieku, a w kopalniach na terenie Walii pojawiły się dopiero około roku 1890!

Krótkie podsumowanie. Wikipedia i inne źródła podają wiele sprzecznych informacji. Od połowy XVIII wieku, co jakiś czas – aż do roku 1820 – kolejny wynalazca wymyśla i opanowuje produkcję żeliwnych odcinków szynowych o takiej samej długości i kształcie!

Szyny „żelazne”, czyli od żeliwa do stali


Szyny Jessop’a, 1789


Railway with „Fish-bellied” Cast-iron Rails laid on Stone Blocks

https://media.gettyimages.com/photos/four-lengths-of-cast-iron-fishbelly-edge-rail-and-one-point-rail-with-picture-id90747717?s=594×594

.http://media.gettyimages.com/photos/length-of-castiron-fishbelly-rail-with-two-chairs-found-at-east-picture-id90747781?s=612x612http://gerald-massey.org.uk/Railway/images/Track/Stock_stone.jpg



Jak widać, rozstaw osi był na ogół mniejszy jak odcinek szyny… Lub mniejszy niż dwa odcinki szynowe.

Kolejne przykłady szyn „plateway” – „kątownikowe”:
https://southayrshirehistory.files.wordpress.com/2012/10/kttrack.jpg?w=500&h=375






.http://gerald-massey.org.uk/Railway/images/Track/Plate%202.jpg

https://chasewaterstuff.wordpress.com/2013/05/11/some-early-lines-early-tramroads-and-plateways/
https://chasewaterstuff.files.wordpress.com/2013/05/3.jpg?w=1000&h=
Another very early plateway, near Derby itself, was a line from Little Eaton to Kilburn and Denby, built in 1795 (the later Midland Railway Ripley branch followed more or less the same course) and in use until 1908. It was known as the Little Eaton Gangway.


the Gloucester & Cheltenham Tramroad had experimented with a steam locomotive in 1831 – przykład fałszowania hidtorii




A plateway is an early kind of railway or tramway or wagonway, with a cast iron rail. They were mainly used for about 50 years up to 1830, …

Pierwsze pomysły na zastosowanie koła „z flanszą”. Takie koła można było wykonywać po roku 1870.


Wikipedie twierdzą, że roku 1821 John Birkinshaw opatentował metodę walcowania surowego żelaza, która miała umożliwiać produkcję szyn kolejowych „teownikowych” o długości aż 15 stóp. Jednak przez kolejne kilkadziesiąt lat nie ma żadnego śladu na temat produkowania szyn tą metodą.

Jak pisze nam Szacowna Wikipedia, do czasu opracowania metody produkcji stali przez Bessemera, w roku 1856, odcinki torów kolejowych były odlewane jako żeliwne elementy o długości 3 stóp.

Jak już udowadniałem w jednym z wpisów, metoda produkcji stali, opracowana przez Bessemera okazała się nieprzydatna, z powodu typu rud żelaza dostępnych w Europie. Problem został rozwiązany dopiero w roku 1877 (. Sidney Gilchrist Thomas). I kilka lat później, zaczęto produkować (odlewać) stal!

Jak pisze Wikipedia: „przed rokiem 1856 stal była znana, ale bardzo droga i dostępna jedynie w małych ilościach”.

Po 10 latach żmudnych prób, w roku 1848 Robert Forester Mushet, uzyskał pierwsze próbki stali wytopionej z rudy znalezionej w Nadrenii. Problem wytworzenia większych ilości stali, związany był z koniecznością uzyskania większej temperatury. W roku 1856 Thomas Brown uzyskał pewną ilość stali (prawdopodobne z tej rudy „nadreńskiej”), w procesie Bessemera. Próbkę przesłał do Mushet’a, prosząc go o pomysły – jak uzyskać stal lepszej jakości. Mushet zabrał się znów do pracy – miał doświadczenie opracowując tak zwane ‚spiegel glanz’ (or spiegel eisen, i.e., looking-glass iron). Kolejne eksperymenty doprowadziły do uzyskania metody produkcji stali za pomocą procesu Bessemera. Tajemnica tkwiła nie tylko w temperaturze, ale w odpowiednich proporcjach składników stali i na dodawaniu tych składników w odpowiedniej kolejności. Gdy już Mushet zaczął osiągać pierwsze sukcesy, w roku 1866 ciężko zachorował. Z Bessemerem kontaktowała się więc 16-letnia córka Musheta. Dzięki jej wstawiennictwu, Bessemer wyznaczył roczną pensję dla Musheta, w wysokości 300 funtów, którą mu wypłacano przez kolejne 20 lat. Jak dalej pisze Wikipedia, „bez opracowania technologii przez Musheta, proces Bessemera był nieekonomiczny”.

Czyli, dopiero w roku 1866 posunięto się o kolejny krok na drodze do produkcji stali metodą Bessemera!

Aby było śmieszniej, w tym samym artykule poświęconym Mushetowi, Wikipedia twierdzi, że był on pierwszym producentem stalowych szyn, które jego metodą rozpoczęto produkować od roku 1857.

Szyny stalowe Mushet’a zastosowano po raz pierwszy na stacji o bardzo dużym ruchu pociągów – Derby Midland Railway Station w 1857.

Po sześciu latach, w roku 1863, szyny te, które zamieniły wcześniej ułożone tam szyny żelazne (żeliwne), nadal wyglądały jak nowe, mimo tego że przez stację przejeżdżało 700 pociągów dziennie! Wcześniej ułożone szyny żeliwne tak się zużywały, że wymieniano je co pół roku! Tory Musheta w Derby Midland wytrzymały 16 lat (do roku 1873). Przejechało po nich co najmniej 1,252 miliona parowozów.

Dodam, że Mushet opracował specjalne stopy stali, które umożliwiły produkcję stali narzędziowej, a więc narzędzi. Czyli od roku 1868, możemy zacząć mówić o prawdziwych frezarkach i tokarkach. W końcu pojawiły się narzędzia frezujące i skrawające metal!

Możliwe, że dopiero od tego momentu pojawiła się możliwość dokładnego wytaczania żeliwnych, odlewanych kół  („z flanszą”), które by jeździły po walcowanych szynach stalowych „teownikowych”. Mówię o szynach i kołach kolejowych jakie powszechnie znamy!

Kolejny przełom w stalach narzędziowych, nastąpił dopiero w roku 1894, za sprawą inżyniera o nazwisku Frederick Winslow Taylor. Jak się pewnie Państwo domyślają – Taylor, jak wielu pionierów przemysłu – był kwakrem.

Szyny podwójne dla kół bez „flanszy”
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/00/Flangeless_wheels_-Bessbrook_and_Newry_Tramway.bmp.jpg/640px-Flangeless_wheels-_Bessbrook_and_Newry_Tramway.bmp.jpg

Wracając do szyn – po raz pierwszy szyny stalowe zostały zastosowane na linii Midland Railway w Derby w 1857 roku. Przetrwały tam 16 lat służby, do 1873.

I tu pojawiły się z tymi szynami problemy, bo szyny żeliwne były cenne, gdyż można je było przetopić a szyny z Midland okazały się nic nie warte nawet jako złom. Kolej nie chciała takich trwałych ale nie posiadających wartości szyn!

Dlatego z produkcją szyn stalowych należało poczekać aż staną się cennym surowcem do produkcji stali metodą martenowską! To znaczy – w roku 1873 jeszcze nie produkowano stali metodą Martena-Siemensa!

Do czasu I WŚ standardowe szyny miały długość około 30 stóp (9,1 m). Poprawienie metod walcowania stali podczas I WŚ pozwoliło na wydłużenie produkowanych szyn do 40 a potem 45 stóp (12,2 i 13,7 metra). Około roku 1930 standardem stała się długość szyny wynosząca 18,3 metra.

W latach 70. XIX wieku doszło do kilku wykolejeń spowodowanych łamaniem się szyn, firmy kolejowe obwiniały huty o złą jakość stali używanej do szyn i zasugerowały, że stal została osłabiona przez wyjątkowo zimną pogodę (mrozy). Brytyjski naukowiec Joule postanowił sprawdzić to podejrzenie. Do eksperymentów używał gwoździ i igieł, po raz pierwszy ktoś przeprowadził taki eksperyment, w którym użyto materiałów, które były pomniejszane, i debatowano dużo na temat ważności skalowania w ten sposób. Odkrył, że stal została wzmocniona przez zimną pogodę, kiedy doszło do większości wypadków, i że problem leży w projektowaniu torów.

W 1852 po raz pierwszy poprowadzono tory w mieście (stosując podwójne szyny).
One variation on standard track is ‚inset track’, where the track is set into the surface of road or yard area. The first use of this kind of track was in 1852 when Frenchman Emile Loubert used it for tram rails in the street.
.http://myweb.tiscali.co.uk/gansg/2-track/svih0ih8.jpg
Inset track could be laid using either pairs of standard rails (with one laid as an inner ‚check rail’) or specially rolled ‚tramway’ rail as shown in the drawing below. Note the ‚tram’ rail is actually a single rail with a groove in the top for the flange of the wheel. This flat bottomed rail is secured directly to the sleepers with steel spikes. Tram rails were not suitable for railway rolling stock as the groove was too shallow (the flange on tram wheels is much smaller than on a railway wheel). Specially produced inset rail suitable for railway wagons was used in some locations but as the railways had a plentiful supply of standard bull-head rail requiring only double versions of standard chairs the twin rail arrangement was common.

O profilach szyn oraz ich rozstawach napiszę jako rozdział wstępny w kolejnym odcinku, bo rozstaw szyn w sposób zaskakujący wiąże się z wymaganą powierzchnią kotła parowozu.

Teraz tylko przed podsumowaniem tego rozdziału wspomnę o szynach Barlow’a.

W roku 1849 William Henry Barlow wymyślił i opatentował nowy profil szyn walcowanych. 14.05.1850 przedstawił swój pomysł na posiedzeniu Stowarzyszenia Inżynierów Cywilnych w Londynie. Zapewnił że szyna taka została wykonana i przeszła testy. Przyznał że pojawiły się problemy produkcyjne (produkcji seryjnej) ale hutnicy z Middlesbrough już to rozwiązali. W zasadzie mało jest informacji o tym, że takie szyny produkowano i stosowano. Podobno zostały wykorzystane przez Brunela na kilku jego liniach w Australii (The South Wales Railway from Swansea to Carmarthen – 1852. Extended towards Milford Haven in 1854, New South Wales Railways – 1855 – Sydney to Parramatta).
Wikipedia pisze, że szyna Barlowa została szybko wycofana z produkcji a już wyprodukowana duża partia szyn była tania i dostępna jako towar „wyprzedażowy”. South Wales Railway (Australia) zaoferowała 400 ton tego produktu na sprzedaż w 1857 roku, z bezpłatną dostawą do dowolnego miejsca wzdłuż tej linii.
Szyny te były wykorzystywane przez miejscową ludność jako słupy ogrodzeniowe.

Należy domniemywać, że jeżeli nawet w roku 1857 zaistniały techniczne warunki do wyprodukowania takich szyn walcowanych, to zrozumiano że jeżeli nie zostaną zastosowane na kolei, nie będą miały nawet wartości złomu! Podobnie jak tory Musheta z Derby Midland, też wyprodukowane i ułożone w 1857, a które stały się bezwartościowe (nie nadające do przetwarzania jak elementy żeliwne) w roku 1873.

Zastanówmy się, dlaczego w roku 1849/1950 zaprojektowano taki kształt szyny kolejowej? Do tej pory rozwój szyn i kół wydawał się logicznym odzwierciedleniem postępu technologicznego. Ta szyna „tutaj nie pasuje”. Jakby w roku 1850 czy 1857 jeździło na terenie Anglii jeszcze tak dużo pociągów z kołami „felgowymi”, jeżdżącymi po torach z okrągłych bali drewnianych, że warto było wymyślić taki profil szyn i rozpocząć ich produkcję. Ponieważ materiał szyny okazał się „nieekologiczny”, czyli nie podlegał recyklingowi, szyny się nie przyjęły, a kolej w końcu zrezygnowała z drewnianych okrągłych szyn i „felg”…

Ważne przypomnienie!

Jeżeli w roku 1873 złom stalowy (lub walcowane żelazo) był bezwartościowy, to oznacza, że nie wdrożono jeszcze procesu martenowskiego do otrzymywania stali! Czyli możemy zbliżyć do naszych czasów kolejną datę przełomu technologicznego!

Podkłady kolejowe

W tym rozdziale tylko kilka zdjęć. Jak w kilku innych miejscach wspomniałem, wpierw drewniane belki szyn były mocowane do wbijanych w ziemię słupów. Wbijane głęboko w ziemię słupy dawały sporą stabilność toru. Nie powiązane ze sobą drewniane szyny „nie rozchodziły się na boki”.

Dopiero w drugiej połowie XIX wieku chemicy opracowali impregnaty kolejowe (kreozot węglowy, bo smoła drzewna nie nadawała się do impregnacji drewna), dzięki czemu można było stosować trwałe podkłady drewniane. Jak piszą źródła, około roku 1800, zaczęto wymieniać istniejące a przegniłe konstrukcje drewniane wsporcze szyn na „kamienie”.

Przymocowywano do nich zarówno belki drewniane jak i szyny żeliwne.

Przyznaję, że nie wiem jak to było robione. Teoretycznie jest wszystko proste. W kamieniołomie obrabiano takie „kamyki”, przywożono na miejsce budowanej czy remontowanej linii, zakopywano. I tu zaczyna się zagadka. Te wszystkie „kamienie” mają równo powiercone otwory pod szyny. Nie mam pojęcia jak to robili! Bo jak zakopali kamień w ziemi – to jak to poziomowali? Pierwszy przejazd lokomotywy wszystko by wzruszył. Jeżeli po zakopaniu wiercili jakimś tajemniczym sposobem otwory przez dziurki w szynie, to świeżo obsadzony w ziemi „kamyk” niewątpliwie tez by się „wzruszył” i nie trzymał linii z innymi. Jeżeli wiercili otwory w kamieniołomie to jak to tak precyzyjnie potem ustawiali? Innym problemem jest to, że nawet jak uzyskali otwory w kamieniu, to jak przykręcali do niego szynę. No, mogli wbić w dziurę kołek i przybić gwoździem. Ale jaki to wytrzymały kamień, że przymrozki angielskie tych podziurawionych kamyków nie rozsadziły?. Na załączonych zdjęciach (w sieci znajda Państwo tego ogromną ilość), widać że żeliwna podstawa na której wspierały się dwie szyny jest jakby „odciśnięta” w kamieniu. Wygląda, jakby był w czasie układania szyn miękki i podatny na nacisk. Beton?

Ja bym zrobił otwory w ziemi, rozciągnął poziomo ustawiony sznurek, nalał w dziury betonu, rozłożył szyny i wetknął w „mokry beton” zwykłe gwoździe, jakoś rozklepane na końcu by się trzymały w betonie. I po 2-3 godzinach kilkadziesiąt metrów bym sam mógł wykonać. Ale czy w roku 1800 mieli beton i to w takich ilościach? Do tego, dochodzi zagadkowy wpis o tym, że przygotowanie tych kamieni w kamieniołomie było łatwe, szybkie i proste, a transport na miejsce ich wykorzystania był w szczelnych „opakowaniach”. To oni w tych kamieniołomach mieli wytwórnię betonu? Liczą na jakieś pomysły Czytelników.

Z tym się też wiąże niebywała szybkość zbudowania w ciągu 2-3 lat, ponad 60-ciu mostów kamiennych i wiaduktów na szlaku linii L&MR. No, chyba że kamieniarze faktycznie dysponowali jakimś cudownym materiałem i niebywałymi narzędziami, co im pozwalało (jak wyżej cytowałem) przygotować materiał na jeden most kamienny w ciągu zaledwie jednego tygodnia!

Niżej garść zdjęć.



https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e8/Brusselton_Incline_east_-geograph.org.uk-_1586140.jpg



https://astleygreenmuseum.files.wordpress.com/2017/04/img_89401.jpg?w=195&h=260

https://astleygreenmuseum.files.wordpress.com/2017/04/img_8943.jpg?w=399&h=299
The wooden Peg holes for the fishplate spikes







The sea wall and slipway are constructed from the stone sleepers of the original Stockton to Darlington railway (the worlds first steam hauled public railway) the footing can be seen in the stones

Moje małe podsumowanie

.1. Co najmniej do roku 1850 budowano i użytkowano drewniane tory kolejowe („końskie” i parowozowe). Możliwe, że jeszcze w roku 1850 było na terenie Anglii tak dużo linii z torami wykonanymi z okrągłych bali drewnianych, że opłacało się Williamowi Barlow inwestować w patent i produkcję specjalnych szyn mających zastąpić szyny z drewnianych bali. Wygląda na to, że w roku 1850 było jeszcze tak dużo taboru kolejowego z „felgami”, który jeździł po drewnianych „okrąglakach”, że taniej było wyprodukować pod istniejący tabor „okrągłe” szyny niż wymieniać wszystkie szyny na żeliwne kątowniki a koła „felgowe” zamieniać na „koła od karety”. Mimo agitacji Brunela, pomysł się nie przyjął, gdyż „walcowane szyny Barlow’a” okazały się „trudne do utylizacji” i nie można było ich przetapiać na nowo.

Co najmniej do roku 1873 stosowano przede wszystkim 3-stopowe szyny kątownikowe żeliwne. Takie szyny  w kopalniach na terenie Walii pojawiły się dopiero około roku 1890!

Linie kolejowe z takimi szynami były przystosowane do jazdy parowozowej oraz napędu końskiego. Świadczy o tym sposób układania tych szyn na „kamieniach”, bez poprzecznych podkładów. Czyli – do roku 1873 wszystkie linie kolejowe były przystosowane także dla koni.

By tory się „nie rozjeżdżały”, stosowano co pewien odcinek torów, żeliwny element łączący dwa kamienie leżące pod sąsiednimi szynami. Długość tych elementów spajających szyny rzutowała na rozstaw szyn. Czyli – rozstaw szyn dobierano do możliwości technicznych wykonania żeliwnych elementów poprzecznych.

.2. Do roku 1830 (Rainhill Trials i oddanie linii do użytku L&MR), masa lokomotyw wynosi 6-8 ton. Od „Rainhill Trials” masa się zmniejsza, bo wymagania konkursowe narzuciły maksymalną masę około 4 ton. Wynikało to najwyraźniej z mniejszej nośności 3-stopowych odcinków szyn żeliwnych, jakie zastosowano na linii L&M, w porównaniu z szynami wykonanymi z drewnianych okrąglaków.

Takie żeliwne szyny, produkowano co najmniej do roku 1873. Stąd wynika, że cięższe lokomotywy można było zacząć produkować dopiero po roku 1873.

.3. Na torach z bali drewnianych o przekroju okrągłym, stosowano drewniane koła „felgowe”. Na przełomie wieku XIX i XX dalej stosowano takie „szyny” – szczególnie przy wyrębie lasów. Produkowano specjalne koła „felgowe” do wagonów i lokomotyw.

.4. Koła wagoników miały średnicę jednej stopy (30-40 cm). Koła lokomotyw od roku 1829 mają średnice od 2 stóp (60 cm) do niecałych 5 stóp (1,5 metra – „Rocket”). Niemal wszystkie lokomotywy przed 1829 mają nie tylko małe kółka, ale napęd z silnika za pomocą przekładni na oś. Prawdopodobnie wynikało to właśnie ze stosowania małych kółek. Pewnie korzystano ze wzoru standardowego podwozia wózka kopalnianego, z kołami drewnianymi typu „felga”, więc nie było możliwości przełożenia napędu z silnika na koło za pomocą mechanizmu korbowego. Te pociągi kopalniane poruszały się po drewnianych, okrągłych szynach.

Rozstaw osi był prawdopodobnie dostosowany do długości odcinków standardowych szyn na danej linii. Chodziło o w miarę równe naciskanie osi na dwa sąsiednie odcinki szyny naraz, by nie powstała pod wpływem nacisku przerwa czy „schodek”.

.5. Prawdopodobnie od roku 1820 zaczęto produkować żelazne płaskowniki a od roku 1830 żelazne kątowniki. Choć należy powątpiewać w możliwość seryjnej produkcji przed rokiem 1850, żelaznych płaskowników o długości 3 stóp, które przekuwano na kątowniki.

Elementy te (płaskowniki i kątowniki „kolejowe”) nie mogły być walcowane, bo nabrały by własności „bezużytecznej” jeszcze w roku 1873 stali. Płaskowniki do roku 1850 były „klepane”, czyli wykuwane. Walcowanie żelaza rozpoczęto w latach 1850-1857.

Wydaje się, że żelazne elementy „kątownikowe” mogły być droższe w produkcji od żeliwnych, ale jeżeli je stosowano na istniejących torach drewnianych, to koszt remontu takiej linii mógł być niższy niż wymiana wszystkich elementów drewnianych, osadzanie kamieni podpierających szyny i koszt szyn żeliwnych. Tory „kątownikowe” (żeliwne i żelazne) pozwalały jeździć po nich na kołach takich jak koła do wozu czy karety. Takie koła z kolei wymagały żelaznych obręczy. Takie obręcze zaczęto najprawdopodobniej produkować w latach 1860-1870, bo w tych latach zaczęto produkować beczki z żelaznymi obręczami. Dlatego też, wydaje się pewne, że długie płaskowniki żelazne pojawiły się w produkcji w latach 1860-1870, bo dopiero wtedy rozpoczęła się masowa produkcja żelaznych obręczy do beczek.

Trudno określić co było pierwsze i co było częściej stosowane: kątowniki żelazne czy żeliwne. Wydaje się że żeliwne były stosowane na nowych liniach, kątowniki żelazne i żelazne płaskowniki na liniach drewnianych przeznaczonych do remontu.

.6. Szyny z żelaza walcowanego lub stali można było produkować i stosować dopiero po roku 1873, gdyż do tego roku złom stalowy (żelazo walcowane) nie miał żadnej wartości – mimo prób przeprowadzanych w latach 1850-1857. Do roku 1873 jedyną wartość przedstawiały szyny żeliwne, bo można było je ponownie przetapiać. W roku 1866 opanowano technologię procesu Bessemera – najprawdopodobniej używając rudy znad Renu. W roku 1877 opanowano technologię produkcji stali bessemerowskiej z rud dostępnych powszechnie w Europie. W roku 1873 jeszcze nie produkowano stali metodą Martena-Siemensa, gdzie w procesie produkcyjnym potrzebny jest złom stalowy (żelazo walcowane).

.7. Przypomnę grafiki.

Tak według XIX – wiecznych artystów-grafików wyglądały szyny i koła kolejowe:

1814. One of the Killingworth engines

1829

Tak wyglądały szyny żeliwne po roku 1850 (moim zdaniem, raczej po roku 1870). Mogły po nich jeździć jedynie koła z „flanszą” – takie jakie znamy z czasów obecnych.

https://media.gettyimages.com/photos/four-lengths-of-cast-iron-fishbelly-edge-rail-and-one-point-rail-with-picture-id90747717?s=594%C3%97594

A takie były realia:

Linki z których korzystałem oraz dodatkowe informacje


Trucks at Denby, 1908
Date: 1908-09-29
Place: Denby, Derbyshire, England


Coal trucks at Denby, 1908


Trevithick’s 1802 locomotive replica, Blists Hill


A section of L-shaped plate rails from a Welsh tramway in the Berlin Technical Museum


Section of timber track from a 16th-century gold mine in Siebenbürgen. The wagons were guided by the pronounced flange on the wooden wheels, and the narrow gauge of 480 mm (18 7⁄8 in) allowed the points to be altered by swinging the single switch rail.

http://shropshirehistory.com/railways/early.htm
http://www.honzikovyvlacky.cz/2015/12/07/historie-kolejove-dopravy-v-nemecku-i-dil/
http://www.honzikovyvlacky.cz/2011/08/11/kdyz-vlaky-tahaly-kone/
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Blenkinsop
https://de.wikipedia.org/wiki/Johann_Friedrich_Krigar
https://de.wikipedia.org/wiki/Dampfwagen_der_K%C3%B6niglichen_Eisengie%C3%9Ferei_Berlin
https://de.wikipedia.org/wiki/Dampfwagen_der_K%C3%B6niglichen_Eisengie%C3%9Ferei_Berlin
https://de.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Harkort
https://de.wikipedia.org/wiki/Friedrich_List
https://de.wikipedia.org/wiki/Schlebusch-Harkorter_Kohlenbahn
https://en.wikipedia.org/wiki/Permanent_way_(history)
https://www.plaskynastoncanalgroup.org/pontcysyllte/jessop-s-tramway/
https://www.plaskynastoncanalgroup.org/canals/
https://en.wikipedia.org/wiki/William_Jessop
https://www.revolvy.com/main/index.php?s=Plateway
http://www.engineering-timelines.com/who/miller_J/millerJohn3.asp
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Miller_(engineer)
https://gardenrails.org/forum/viewtopic.php?f=41&t=10166
https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Forester_Mushet
https://en.wikipedia.org/wiki/Rhineland
https://en.wikipedia.org/wiki/Mushet_steel
https://en.wikipedia.org/wiki/Frederick_Winslow_Taylor
https://en.wikipedia.org/wiki/John_Birkinshaw

https://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Blacker_Vignoles
https://en.wikipedia.org/wiki/Rail_profile#Flat_bottomed_rail
https://en.wikipedia.org/wiki/Barlow_rail
https://en.wikipedia.org/wiki/William_Henry_Barlow
Linie kolejowe w Niemczech, Austrii i Francji. Rok 1849
.https://en.wikipedia.org/wiki/File:Bahnkarte_Deutschland_1849.jpg
.https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9f/Bahnkarte_Deutschland_1849.jpg
Linie kolejowe w Niemczech. Rok nieznany
.https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/Friedrich_List_und_die_erste_grosse_Eisenbahn_2.jpg/800px-Friedrich_List_und_die_erste_grosse_Eisenbahn_2.jpg
http://myweb.tiscali.co.uk/gansg/2-track/02track1.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/Plateway
https://en.wikipedia.org/wiki/Lumber
https://en.wikipedia.org/wiki/Track_(rail_transport)

Diagram of cross section of 1830s ladder type track used on the Leeds and Selby Railway
Copied from an illustration in The North Eastern Railway; its rise and development (1915) , Author: Tomlinson, William Weaver, 1858-1916 , obtained digitally via https://archive.org/details/northeasternrail00tomlrich Page 255 Diagram dates from before 1850

Ale więcej frapujących informacji znajdą Państwo w kolejnym odcinku…

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

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/

Reklamy

11 uwag do wpisu “♫ – OFF TOPIC – Trzy wieki wykorzystania pary. (część 6. Tory kolejowe…)

  1. Uwaga nomenklaturowa. W materiałoznawstwie nie używa się określenia „żelazo”. Jest to chemiczna nazwa pierwiastka o symbolu Fe. Na określenie materiałów używanych dawniej, otrzymywanych z rud żelaza używa się nazwy określającej technologię jego uzyskania np. żelazo pudlingowe lub stal pudlingowa .Generalnie podstawowym problemem w wykorzystaniu stali przed udoskonaleniem procesu Bessemera (który jest trudny do kontrolowania) i wprowadzeniem metody martenowskiej była niska powtarzalność składu, a co za tym idzie – właściwości, otrzymanego produktu. W przypadku procesu pudlingowego – otrzymana stal nadawała się do użytku dopiero po przekuciu . Stąd powszechność używania żeliwa i tańszych (na tym etapie łatwiejszych) technologii odlewniczych.

    Polubione przez 1 osoba

    • Witam i dziękuję za fachowe uwagi. Ponieważ cykl artykułów co chwilę mówi o „żelazie”, żeliwie i stali, chciałem by „nie fachowiec” łatwo pojął te różnice. Dlatego, z całą świadomością choć w pewnym sensie błędnie używam takiego podziału jak wyżej.

      W zasadzie, to wszystkie żelazne produkty otrzymywane w procesie pudlowania są rodzajami stali, czyli stopami żelaza z węglem. Jednak w tym procesie najważniejsze było oczyszczanie produktu wstępnego, czyli „surówki”, jaka zawierała już żelazo, ale nie nadawała się do niczego, a szczególnie do kucia…

      Zacytuję „siebie”…

      https://kodluch.wordpress.com/2018/02/28/%e2%99%ab-off-topic-scientific-american-1855-czesc-2/

      Niestety, cytat długaśny:

      Załóżmy, że otrzymaliśmy bryłkę czarnej i miejscami błyszczącej substancji – rodzaj stopionej, porowatej i niejednorodnej bryły – bardziej żużla niż żelaza. Żelazo tam już jest, ale należy go jeszcze oczyścić! Bo otrzymany produkt to ziarna czystego żelaza oraz ziarna stopów żelaza z węglem o różnym stosunku.

      Tak otrzymany półprodukt nazywamy „surówką”. Jest on co prawda kowalny, ale przez swą niemal gąbkową strukturę i wielką ilość zanieczyszczeń, jest kruchy i mało przydatny do bezpośredniej obróbki.

      Oczyszczenie produktu do postaci czystego żelaza prowadzi się w kolejnym piecu, gdzie po doprowadzeniu produktu do upłynnienia, miesza się tę substancję i zgarnia gromadzący się na powierzchni kożuch zanieczyszczeń.

      Zgodnie z informacjami z Wikipedii, pierwsze prace nad sposobem oczyszczania surówki z zanieczyszczeń i zmniejszenia ilości węgla rozpoczęto w roku 1750, ale dopiero w latach 1766, 1783, 1784 otrzymano pierwsze patenty i wykonano pierwsze instalacje służące do doprowadzenia surówki do stanu przydatnego do dalszego wykorzystania – co robiono w specjalnych piecach „pudlingowych”.

      Wydaje się, że najważniejsze w procesie „pudlowania żelaza” było doprowadzenie dużych ilości powietrza do pieca za pomocą specjalnych dmuchaw. Dmuchawy były napędzane kołem wodnym, później silnikiem parowym. Należy przy tym stale pamiętać że osiągnięcie kolejnych kilkudziesięciu stopni Celsjusza to pokonanie kolejnej, wielkiej bariery technologicznej.

      Dzięki opanowaniu tej technologii można było uzyskiwać zarówno żelazo w czystej postaci, jak i stopy żeliwne.

      Należy tu zaznaczyć, że chyba pierwsza i najnowocześniejsza pudlingarnia w Europie Wschodniej została uruchomiona w Sielpii, do napędzania urządzeń zastosowano tam gigantyczne koło wodne. Zakład został uruchomiony w roku 1840.

      Dopiero w roku 1856 Henry Bessemer wymyślił sposób na produkcję stali w specjalnym piecu konwertorowym.

      Tako rzecze o tym Wikipedia:

      W połowie XIX wieku podstawowymi materiałami żelaznymi były: żeliwo otrzymywane poprzez wytapianie za pomocą koksu w wielkich piecach i kute żelazo wyrabiane w prymitywnych piecach za pomocą tzw. „pudlowania” (proces pudlarski), pracochłonnego procesu polegającego na roztapianiu żelaza w celu pozbycia się zanieczyszczeń węglowych, a następnie ręcznym usuwaniu żużlu poprzez jego wygrabywanie. Żeliwo nadawało się głównie do wykonywania konstrukcji nienarażonych na duże naprężenia czy rozciąganie (takich jak np. kolumny czy elementy mostów), ale już np. do budowania torów kolejowych czy dźwigarów mostów odpowiednie było tylko kute żelazo. Za pomocą pudlowania można było otrzymywać materiał pozbawiony węgla, ale kruchy i zanieczyszczony żużlem i mający kształt dużych brył. Ponadto otrzymywany w ten sposób surowiec mógł być później obrabiany tylko w pracochłonnym procesie wykuwania za pomocą młotów parowych, które nadawały mu dopiero użyteczny kształt i długość. Materiał znany wówczas pod nazwą stali otrzymywano poprzez dodawanie węgla do kutego żelaza, proces ten był jednak długotrwały, a otrzymywany produkt finalny stosunkowo twardy, tak że używano go głównie do wyrobu narzędzi tnących.

      Dalej:

      Bessemer stwierdził ponadto, że wdmuchiwanie powietrza w roztopione żeliwo nie tylko go oczyszcza, ale także doprowadza je do wyższej temperatury, dzięki czemu może być ono „rozlewane” do odpowiednich form. Ten dodatkowy efekt polegający na rozgrzaniu żelaza jest wynikiem reakcji tlenu z węglem i krzemem w nim zawartym. Dzięki tej nowej technice nazwanej później procesem Bessemera możliwe stało się otrzymywanie dużych ilości w stosunkowo krótkim czasie kutego żelaza pozbawionego zanieczyszczeń i dającego się w łatwy sposób formować. Cały proces odbywał się w specjalnym pochylonym konwertorze, do którego można było wlewać surówkę przed wdmuchaniem powietrza od spodu.

      I wszystko byłoby cudownie i ładnie, gdyby nie coś, co nazwałem „kłamstwem bessemerowskim”.

      Kłamstwo bessemerowskie polega na tym, że stal w tym procesie zaczęto produkować dopiero po roku 1877. Stal martenowską zaczęto produkować wcześniej, bo po roku 1865.

      Stali nie zaczęto produkować po roku 1856, ale 9 do 21 lat później!!!

      Czytamy dalej Wikipedię:

      Jednak wynalazek Bessemera miał poważną wadę, mianowicie żelazo otrzymywane jego metodą zawierało duże ilości siarki i fosforu, metodę ich usuwania opatentował dopiero w 1877 r. Sidney Gilchrist Thomas, tak że możliwe stało się używanie rudy żelaznej z zawartością fosforu (takie złoża rudy węglowej występowały w większości w Europie kontynentalnej). Natomiast sam Bessemer podczas swoich doświadczeń nieświadomie używał rudy pozbawionej fosforu, takiego surowca natomiast nie mieli hutnicy, którzy zakupili u niego licencje. Ich ruda świetnie nadawała się do procesu pudlowania, w którym to procesie fosfor jest usuwany ze względu na niewysoką temperaturę natomiast do technologii Bessemera ruda taka była nieprzydatna. Dlatego też został zmuszony do odkupienia swoich licencji.

      Czyli – do roku 1877 NIE MOŻNA BYŁO produkować stali metodą Bessemera!

      A dopiero w roku 1857 udało się osiągać wystarczające temperatury by zacząć próby z produkcją stali metodą Siemensa-Martina!

      Martin odkupił licencję od Siemensa na metodę otrzymywania wysokich temperatur i dopiero po roku 1865 zaczęto pierwsze próby z produkcją stali w piecach martenowskich!

      Tako rzecze Wikipedia! To nie są moje domniemania! Proszę zapisać w kajecikach, że technologię produkcji stali przesuwamy z roku 1856 na lata 1865-1877.

      Uzyskiwanie wysokich temperatur- takich jak do wytopu stali – jest także nieodzowne przy produkcji szkła! Nic na to nie poradzę! Taka jest fizyka!

      I może w innym odcinku opowiem Państwu o technologiach stosowanych w przemyśle szklarskim oraz o paradoksach z tym związanych.

      Najważniejsze w powyższym to informacja, że żeliwa nie można wykorzystywać do produkcji szyn kolejowych, oraz że metalurgia i przemysł produkcji szkła, z natury wymaganych tam temperatur – są jak jednojajowe bliźniaki.

      Jak ktoś opanuje produkcję stali, od razu posiada technologię do produkcji szkła. I na odwrót!

      Koniec cytatu.

      Najważniejszy wniosek wypływający z niniejszego art. o szynach jest taki, że co najmniej do roku 1870 szyny kolejowe były albo drewniane, albo stanowiły 3-stopowe odlewy z kruchego żeliwa.
      W latach 1850-1857 opanowano produkcję walcowania „żelaza”, co pozwalało uzyskać rodzaj odpornej stali. Ale jeszcze przez kolejne kilkanaście lat to „walcowane żelazo” nie cieszyło się wzięciem na kolei, bo choć wykonane tak szyny były BARDZO trwałe (w porównaniu z żeliwem), jednak nie można ich było przetworzyć jak żeliwo.

      Stal wykonana dzięki walcowaniu „żelaza” lub uzyskana w procesie Bessemera, stała się „użyteczna” dopiero po opanowaniu produkcji stali metodą martenowską, gdzie złom stalowy stanowił nieodłączny składnik procedury wytwarzania stali martenowskiej.

      Niniejszym, dzięki oficjalnym informacjom z Wikipedii udało się udowodnić, że stali nie zaczęto produkować w roku 1856, ale po roku 1877 (proces Bessemera). A jeszcze później metodą martenowską, bo wpierw należało wyprodukować sporą ilość stali metodą bessemerowską oraz metodą walcowania…

      Polubienie

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 na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Connecting to %s