Паровоз, який використовує в якості енергетичної установки парову машину, довгий час був панівним типом локомотивів і зіграв величезну роль в становленні залізничного сполучення. Лише починаючи з середини XX століття парові локомотиви витіснили тепловози і електровози.
У Росії винахід слова «паровоз» приписується Н.І. Гречку, який у середині XIX століття видавав газету «Північна бджола». До цього паровоз називали по-різному: «Самокатна парова машина», «парова фура», «парова віз», «пароходка», «паровий диліжанс» і навіть «пароплав». У перших звітах будівельника Царськосельській залізниці Ф.А. Герстнера також вживаються назви «парова машина», «паровий екіпаж», «парова карета». Але вже з 1837 р Герстнер використовує слово «паровоз».
Перші паровози, що знайшли практичне застосування на невеликих лініях окремих промислових підприємств в Англії, були, як відомо, побудовані англійським інженером Георгом (Джорджем) Стефенсоном в період 1814-1828 рр. Намагалися будувати паровози і до Стефенсона, але вони мали великі недоліки і не могли служити прототипами для створення працездатних локомотивів. Наприклад, в 1803 р англієць Річард Тревітік побудував одноциліндровий паровоз з громіздкою зубчастої передачею; в 1811 р англієць Бленкінсоп, думаючи, що зчеплення гладких колес з рейками недостатньо для руху локомотива, побудував паровоз, який мав зубчасте колесо, яке зчіплюються з рейкою, покладеної уздовж рейкового шляху.
Модель паровоза Черепанових, що зберігається в музеї
залізничного транспорту в Санкт-Петербурзі
У 1825 р Георг Стефенсон на ним же організованому в Дарлінгтоні першому в світі паровозобудівному заводі побудував паровоз «Локомошен» для спорудженої Стоктон-Дарлінгтонской залізниці протяжністю 40 км. Успішна робота цієї першої в світі залізниці загального користування сприяла популяризації нового виду транспорту, подальшого широкого будівництва залізниць, паровозобудівних заводів і самих паровозів. У 1829 р Стефенсон побудував знаменитий паровоз «Ракета», всі основні елементи якого стали використовуватися на інших прототипах, зокрема, коробчатая топка, котел з димогарними трубами, пристрої для створення штучної тяги відпрацьованим парою і ін. Георг Стефенсон, який зіграв велику роль в розвитку паровозної техніки і паровозобудування, на питання «Хто винайшов паровоз?» справедливо відповідав: «паровоз є винахід не однієї людини, а цілого покоління інженерів і механіків».
Через п'ять років після будівлі «Ракети», в 1834 р на Вийском заводі, який входив до складу Нижнетагильских заводів Демидова, російський механік Мирон Юхимович Черепанов за допомогою свого батька Юхима Олексійовича побудували цілком з вітчизняних матеріалів перший в Росії паровоз. У побуті тоді ще не існувало цього слова, і локомотив назвали «сухопутним пароплавом». Сьогодні модель першого російського паровоза типу 1-1-0, побудованого Черепанова, зберігається в Центральному музеї залізничного транспорту в Санкт-Петербурзі.
Креслення другого паровоза Черепанових
«При першому нападі до виконання цього підприємства, - повідомлялося в п'ятому номері« Гірського журналу »за 1835 року про це паровозі, - зустрінуті були Черепанова наступні труднощі. По-перше, піч, ними обрана, не давала досить спека, так що котел довго нагрівався, і парів виявлялося недостатньо, і, по-друге, вони були стурбовані пріісканіем зручного механізму для соделанія пароплава здатним ходити взад і вперед без повертання, як то роблять звичайні вози. При надзвичайної кмітливості Черепанових і при даних їм способах, вони проте ж скоро досягли ланцюга своєї; сухопутний пароплав, ними влаштований, ходить нині в обидві сторони по навмисне приготованим на довжині 400 сажень (853,5 м) чавунним колесопроводам. Пароплав їх неодноразово був в дії і показав на ділі, що може возити більше 200 пудів (3,3 т) тяжкості (руди) зі швидкістю від 12 до 15 верст на годину (13-16 км / ч). Самий пароплав складається з циліндричного котла завдовжки 51/2 футів (1 676 мм), діаметром 3 фути (914 мм) і з двох парових лежачих циліндрів довжиною 9 дюймів (229 мм), в діаметрі 7 дюймів (178 мм).
Творці першого російського паровоза уральські майстри Юхим Олексійович Черепанов
і його син Мирон Юхимович Черепанов
Після перших дослідів для посилення спека додано в котел деяке число парообразовательних мідних трубок, і тепер є оних до 80. Зворотний рух машини, без повороту, проводиться нині переменою впуску парів в іншу сторону, дією ексцентричного колеса, що приводить в рух парові золотники. Запас пального матеріалу, що складається з деревного вугілля і потрібної на дію води, слід за пароплавом в особливому фургоні, за яким далі прикріплена пристойна візок для всякої поклажі або для пасажирів в числі 40 осіб.
Згадувані чавунні колесопроводи, за якими ходив пароплав, зібрані в Нижньотагільський заводі для досвіду; вони призначені для вживання під час перевезення руд, куди і будуть перенесені в нетривалому часу. За випробуванні цього пароплава Черепанови приступили до облаштування іншого подібного пароплава, кілька більш ніж раніше. Оно знаходиться вже в збірці, і є надія, що можна буде приступити до випробування його незабаром ».
У нього були дещо збільшені розміри котла - довжина до 6 футів (+1829 мм), діаметр до 3 футів і 4 дюймів (1016 мм) і циліндрів - хід поршня до 10 дюймів (254 мм) і діаметр до 7,5 дюйма (190, 5 мм). Це дозволило підняти потужність з 30 до 40 л. с. З виконаного з натури племінником Юхима Черепанова Аммоса креслення паровоза слід, що у другого паровоза бігунцеві колісна пара мала діаметр коліс менше, ніж рушійна.
Споруда першої російської Нижнетагильской залізниці (з картини худ. Владимирова)
Другий паровоз міг перевозити вантажі вже масою 1000 пудів (16,4 т) зі швидкістю до 16 км / ч. Шлях, на якому випробовувалися паровози Черепанових, мав ширину колії 2 аршини і 5 вершків (1645 мм). А в 1836 р під їх керівництвом побудували чавунну дорогу від Вийского заводу до Мідного рудника протяжністю в 3 версти. Механіки при цьому самостійно вирішили цілий ряд конструктивних і технічних проблем: створили у локомотива многотрубчатий котел, паророзподіл і реверс ходу, проклали зручнішу і економічну широку колію.
Винахідники-самоучки кріпосні Юхим Олексійович Черепанов і його син Мирон походили з приписних селян Вийского заводу. Юхим Олексійович, будучи греблі майстром, в 1820 р своїм «мистецтвом і ретельністю» побудував першу парову машину, яка призводила в рух токарний верстат і замінила працю двох осіб. Серед майже 25 пристроїв, сконструйованих пізніше уральським умільцем за допомогою сина, були рукопод'емние, водовідливні, гвинторізні, фрезерні та золотопромивочние машини потужністю від 5 до 60 к.с. За словами самих Черепанових, вони все життя намагалися «неослабно заводити машини для користі заводів і полегшення сил працювали». Батько і син були добре знайомі з різними технічними нововведеннями, які впроваджують в той час на великих підприємствах Росії, Англії та Швеції.
А тим часом керівники Нижнетагильского заводу, та й сам заводчик Н. Демидов вельми скептично ставилися до будівництва паровики. Їх набагато більше турбувало, чому за кордоном почав падати попит на уральське залізо. Але ніхто з них не хотів визнавати, що вся справа в технічному відставанні вітчизняних заводів, нездатних домагатися високої якості металу.
Щоб встановити істину, Демидов відправив старшого Черепанова в Англію, оскільки вважав його розумним і технічно грамотним фахівцем. Однак, як і слід було очікувати, англійці не дуже привітно зустріли російського механіка, адже вони не були зацікавлені в передачі конкурентам свого досвіду і секретів виробництва металу. Більш того, в Англії гостя визнали шпигуном і перестали пускати на багато заводів. Судячи зі збережених листів, Юхиму вдалося лише зовні оглянути чудеса заморської техніки, так як до креслень і документів його не допустили. Проте, зі своїм головним завданням він впорався. Черепанов зайвий раз переконався, що для підвищення якості виробленого на Уралі металу необхідно механізувати працю робітників. А головне - в Англії він вперше побачив в дії рейкову дорогу з паровою тягою, що з'єднувала вугільні копальні Мідлтон з Лідсом.
Вершиною творчості Черепанових стало створення ними в 1834 р першого російського паровоза. Ось свідчення очевидця першого рейсу паровоза Черепанових: «У той день на Вийского поле йшли люди і ставали вздовж лінії чавунних колесопроводов. Важкі заводські ворота відкрилися, і незабаром з'явився сухопутний пароплав - машина небачена, ні на що не схожа, з високою паруючої трубою, що виблискує начищеними бронзовими частинами. На майданчику біля рукояток стояв Мирон Черепанов.
Пихкаючи паром, мелькаючи спицями коліс, пароплав покотив повз мовчазною натовпу. Потім Мирон повернув якусь рукоятку, клуб пара вилетів з труби, і машина прискорила хід. Машиніст довів паровоз до тупика і дав задній хід. Назад машина йшла дуже швидко. Наступний рейс пароплав зробив з причіпної візком пудів на 200 вантажу. А пізніше в візок залізла десятка два-три людей, які виявили бажання стати першими пасажирами ».
За конструювання і будівництво різних машин Юхим Олексійович в 1833 р був нагороджений срібною медаллю на Анненський стрічці. Він і його дружина отримали вільну. Його син Мирон став вільним через три роки. Решта членів сім'ї залишалися кріпаками. Важко сприйняли Черепанови звістка про будівництво в 1837 р під Петербургом першої в країні залізниці до Павловська (27,5 км) іноземними фахівцями і про закупівлю для неї паровозів в Англії та Бельгії. Нижнетагильская залізниця працювала тоді вже цілих два роки. У 1837 р Черепанови будують модель паровоза для промислової виставки в Петербурзі. Однак створена ними «пароходка» нікого не зацікавила. Юхим Олексійович помер в 1842 р Після смерті батька Мирон Юхимович продовжував трудитися на заводах, але в 1849 році його життя раптово обірвалася.
На жаль, на відміну від стаціонарних парових двигунів, затребуваних в той час російською промисловістю, першої російської залізниці Черепанових не було приділено того уваги, якого вона заслуговувала. Виписані нині креслення і документи, що характеризують діяльність Черепанових, свідчать, що це були справжні новатори і високообдарованих майстри техніки. Вони створили не тільки Нижньотагільський залізницю і її рухомий склад, а й сконструювали багато парових машин, металообробних верстатів, побудували парову турбіну.
Незважаючи на цілком вдалі конструкції, паровози Черепанових не набули поширення. Однією з причин вважається протидія з боку підрядників кінного візництва, які не бажали втрачати свої доходи. Але крім цього були й деякі об'єктивні причини.
В якості палива в паровозах Черепанових використовувалися дрова. Паровоз споживав їх в такій кількості, що дуже скоро встала проблема з підвезенням їх. Весь ліс в околицях залізниці був вирубаний, і дрова доводилося возити здалеку. Це теж сильно вплинуло на долю паровоза. Наприклад, перші паровози Стефенсона працювали на перевезення вугілля з вугільних шахт, який і використовували в якості палива.
У краєзнавчому музеї в Нижньому Тагілі зберігається малюнок першого в Росії паровоза, сконструйованого Черепанова. Колектив Нижнетагильского заводу імені Куйбишева побудував по ньому діючу модель. Тепер копія Черепанівського паровоза і трьох вагонів виставлені для огляду близько Високогористий рудника. У рік 170-річчя першого російського паровоза на батьківщині «пароплавного диліжанса» в Нижньому Тагілі відкрився музей його творців - батька і сина Черепанових. Інженери Уралвагонзавода, що виготовили макет Черепанівського механізму, змогли повторити його лише на третину, так як більшість описів і креслень безповоротно втрачено. Зберігся лише один малюнок, решта довелося домислювати. Особливо важко було вирішити, як зшивати корпус. Адже всі відомі локомотиви виготовлені за допомогою зварювання, але тоді її не було. Вирішили склепати «пароплав».
У першій половині XIX століття паровози в Росію в основному ввозилися з-за кордону. Cерійное їх виробництво було налагоджено лише в 1870-і роки, а до цього проводилося невелика кількість локомотивів іноземної розробки. Згодом Росія стала другою країною в світі (після Англії), де будувалися свої паровози. За часом введення залізниць з паровою тягою Росія займала четверте місце - після Англії, США і Франції. Ера паровозів тривала до 1950-х років, коли їх виробництво було повністю згорнуто.
