Первые паровозы 
Первый в мире паровоз
Первым, кто сумел сделать катящуюся по рельсам паровую повозку, стал талантливый английский инженер Ричард Тревитик, который уже к концу XVIII века был известным благодаря созданным им лёгких, но мощных паровых котлов. Самый первый паровоз был создан им в конце 1803 года, однако официальным годом рождения паровоза считается 1804, когда Тревитик получил патент на изобретение. Паровоз, который получил имя «Pen-y-Darren», сильно отличался от его «потомков». Так на нём один цилиндр раскручивал большое колесо-маховик, от которого через зубчатую передачу приводились обе колёсные пары. Испытания данного паровоза проходили близ города Мертир-Тидвил (Уэльс, Великобритания), где 21 февраля паровоз впервые проехал с вагонетками, тем самым проведя первый в мире поезд. В 1808 году Тревитик создаёт новый паровоз, который начал использовать на кольцевой железной дороге-аттракционе «Поймай меня, кто сможет».
К тому времени на крупных предприятиях активно использовалась конная тяга, применение которой существенно ограничивало вес составов с грузом, да и скорость транспортировки была невелика. Это вскоре привело многих владельцев крупных предприятий к мыслям о начале применения в транспортировке грузов паровых машин, в том числе и движущихся по рельсам. Также началом применения в промышленности паровоз обязан был и французскому императору Наполеону, а точнее его войнам, из-за которых возросли цены на зерновые, в том числе и на корма. Из-за этого значительно вздорожало содержание лошадей. В 1811 году предпринимается попытка применения паровоза для вождения вагонеток с углём, но лёгкий паровоз не смог потянуть тяжёлый состав, а стал боксовать на месте. В результате родилось ошибочное мнение о невозможности реализации паровоза с гладкими колёсами на гладких рельсах достаточной силы тяги, поэтому в 1812 году для Мидльтонских копей был создан паровоз «Бленкинсоп», в котором сила тяги реализовывалась за счёт зубчатого колеса, катящегося по зубчатой рейке. Однако уже в следующем году под руководством Уильяма Гедли создаётся паровоз «Пыхтящий Билли», который водил поезда лишь за счёт силы сцепления гладких колёс с гладкими рельсами, тем самым разрушая ложную теорию. Паровоз был неуклюж и медлителен, но многие инженеры усмотрели в нём серьёзную конкуренцию лошадям. Среди них был и мало кому тогда ещё известный машинный мастер Джордж Стефенсон, который уже в 1814 году свой первый паровоз, а впоследствии станет известен прежде всего, как паровозостроитель и активный сторонник применения железных дорог.
27 сентября 1825 года открывается первая в мире общественная железная дорога Стоктон-Дарлингтон. Движение по ней открыл паровоз «Locomotion» (англ. «Движение»), провёзший первый поезд. Название паровоза довольно скоро становится нарицательным, а впоследствии все рельсовые движущиеся тяговые средства начинают называть на манер паровоза — локомотивами.
Начало российского паровозостроения
Первый паровоз (или как его тогда называли сухопутный пароход) в Российской империи появился в 1834 году. Этот паровоз был построен на Выйском заводе (Нижнетагильские заводы) Ефимом и Мироном (отец и сын) Черепановыми, при его создании учитывался опыт англичан. В августе того же года паровоз совершил первые поездки, в ходе которых возил поезд весом более 200 пудов (3,3 т) со скоростью до 16 км/ч. В следующем году Черепановыми был создан второй, более мощный, паровоз. Но вскоре, в основном из-за давления подрядчиков конского извоза, испытательные поездки были прекращены. Однако уже 6 ноября следующего 1836 года поезд с паровозной тягой прошёл по первой российской общественной железной дороге — Царскосельской. 8 февраля 1837 года в отчётах впервые появляется слово «паровоз», а 30 октября паровоз «Проворный», проведя пассажирский поезд, официально открыл движение по дороге. В 1848 году открывается железная дорога длиной 308 км от Варшавы до границы с Австрией.
На обоих указанных дорогах паровозы были импортного производства. Годом начала русского паровозостроения по праву можно считать 1845, когда Александровский завод в Санкт-Петербурге выпустил первые паровозы: товарные типа 0-3-0 (часть позже была переделана в тип 1-3-0 — впервые в мире) и пассажирские типа 2-2-0. Через год эти паровозы начали работать на ещё строящейся магистрали Санкт-Петербург — Москва, а 1 ноября 1851 года крупнейшая в мире, на тот момент времени, двухпутная железнодорожная магистраль была официально открыта, благодаря чему время в пути между двумя крупнейшими в стране городами сократилось с трёх суток до менее 22 часов. На 1860 год в России было менее 1000 км магистральных железных дорог и мощностей одного паровозостроительного завода вполне хватало. Однако в уже в середине 1860-х в стране начинается рост строительства железных дорог, что соответственно приводит и к росту потребностей в паровозах. 15 марта 1868 года царское правительство заключает контракты с рядом российских заводов на срок в 5 лет по строительству паровозов. В следующем году свои первые паровозы выпускают Камско-Воткинский и Коломенский заводы, причём последний сразу показывает высокий темп производства и вскоре становится крупнейшим локомотивострительным предприятием в России. В 1870 году начинают строить паровозы заводы Невский и Мальцевский.
Развитие конструкции русских паровозов
Как и в большинстве стран с железными дорогами, в России уже с момента появления паровозы стали постоянно улучшаться. Высокий рост грузо- и пассажирооборота требовал увеличения пропускной способности железных дорог. Основной упор был сделан на повышение веса поездов, что требовало применения паровозов с более высоким сцепным весом. Так как повышение осевых нагрузок представляло на то время затруднения (требовалось дорогостоящее усиление пути), то повышение сцепного веса осуществлялось за счёт повышения числа осей. В результате уже в 1858 году в России появляются практически первые в Европе товарные паровозы с четырьмя движущими осями (тип 0-4-0)[10], а в 1878 году — первые в мире пассажирские паровозы с тремя движущими осями (тип 1-3-0). В 1895 году на русские железные дороги поступили из США паровозы типа 1-5-0 — первые в Европе паровозы с пятью движущими осями в одной жёсткой раме. Дальнейшее повышение числа осей ограничивалось по условиям вписывания в кривые, что привело к появлению на русских дорогах сочленённых паровозов, при этом активно использовался зарубежный опыт. Так в 1872 году на Закавказскую дорогу поступили первые паровозы системы Ферли (серия Ф, сама схема появилась в 1870 году) типа 0-3-0—0-3-0 (две трёхосные тележки)[13], а в 1899 году российские заводы начали выпуск (было построено свыше 4 сотен штук) полусочленённых паровозов системы Маллета (появилась в 1889 году) типа 0-3-0+0-3-0.
Помимо этого, формируется российская школа паровозостроения. Так в 1854 году инженером-конструктором А. Г. Добронравовым публикуются Правила для составления проекта паровоза. В 1870 году издаётся первый учебник «Курс паровозов», автор которого Л. А. Ермаков — профессор Петербургского технологического института. В 1880-е под руководством инженера А .П. Бородина при Киевских мастерских организуется первая в мире лаборатория по испытанию паровозов. Также из инженеров-железнодорожников того периода можно отметить Л. М. Леви, В. И. Лопушинского, А. С. Раевского и А. А. Холодецкого. При их непосредственном участии начинается улучшение теплотехнических показателей паровозов.
В 1882 году, по предложению Бородина, на одном из паровозов простую паровую машину заменили на машину-компаунд, а в 1895 году Одесские железнодорожные мастерские выпустили несколько паровозов сразу с такой машиной (серия Пб). Применение такой машины, при некотором усложнении конструкции, позволяло экономить до 20 % топлива и воды. В результате с 1890-х подавляющее большинство русских паровозов (в том числе и такие массовые серии как О, Н, А) начинают выпускаться с машинами-компаунд. 7 сентября 1902 года на русские железные дороги поступает паровоз типа 2-3-0 Бп181 — первый из паровозов российской постройки, выпущенный сразу с пароперегревателем. Паровоз экономил до 25 % воды, а в устройстве был проще паровозов с машинами-компаунд, поэтому в дальнейшем русскими заводами выпускались паровозы исключительно с пароперегревателями. Хотя стоит отметить и попытки применения машины-компаунд при перегретом паре (предложено в 1911 году инженером А. О. Чечоттой), однако конструкция паровоза при этом излишне усложнялась, что повышало стоимость ремонта и не оправдывало получаемой экономии в топливе (при перегретом паре экономия от применения машины-компаунд не превышала 13 %). В 1907 году под руководством конструкторов К. Н. Сушкина и Е. Е. Нольтейна был разработан и построен паровоз серии К, на котором впервые в российском паровозостроении колосниковая решётка топки была вынесена над рамой. Отныне высоко поднятый паровой котёл становиться характерной чертой конструкции русских паровозов. 
Закат эпохи русских паровозов
6 ноября 1931 года на Киевском вокзале все взоры были устремлены на паровоз (ФД) и мало кто тогда обратил внимание на тепловоз (Оэл) на соседнем пути.
Через 25 лет руководство страны отвернётся от паровозов.
Ещё в начале XX века разными конструкторами предлагались различные варианты конструкций более экономичных, нежели паровоз, локомотивов. В 1924 году в СССР появились первые тепловозы, а в 1931 году было налажено их серийное производство (серия Ээл). И хотя в 1937 году их производство было прекращено (из-за отсутствия надлежащей производственной и ремонтной базы), тепловозы почти сразу показали свою высокую экономичность перед паровозами, затрачивая в 5-7 раз меньше топлива на единицу работы.
В 1933 году на советских магистральных железных дорогах появляется новый вид тяги — электровозная. Несмотря на более высокие начальные затраты (необходимо строительство контактной сети, тяговых подстанций, а то и целых электростанций), электровозы по сравнению с паровозами более надёжны, а их мощность мало зависит от температуры окружающей среды. К тому же будучи неавтономным локомотивом, электровоз может использовать возобновляемые ресурсы, например энергию падающей воды. В результате уже в том году на советских заводах (Коломенский и «Динамо») было начато серийное производство электровозов, которое велось вплоть до начала военных событий.
В послевоенный период, когда началось восстановление страны, а на дорогах возрос товарооборот, мощность и скорости паровозов существенно возросли. Помимо этого, улучшались их качественные показатели, в частности на серийных машинах уже применялись водоподогреватели, проводились опыты с более экономичными пароперегревателями. Однако к тому времени тепловозы и электровозы уже показали свои преимущества перед паровозами, тогда как у последних всё яснее виднелся их основной недостаток — крайне низкий КПД, который даже у самых совершенных паровозов (ЛВ и П36) не превышал 9,3 %. При восстановлении разрушенных локомотивостроительных заводов в них начали создавать цеха для производства новых видов локомотивов. Уже в 1947 году Харьковский паровозостроительный завод перешёл на крупносерийное производство тепловозов, а Новочеркасский паровозостроительный завод — электровозов (название завода при этом сменилось на НЭВЗ). В 1950 году свои последние паровозы выпускает Брянский машиностроительный завод. Окончательную точку в судьбе русского паровозостроения поставил в 1956 году XX съезд КПСС, на котором было принято решение о прекращении строительства паровозов и о начале массового внедрения на тепловозной и электровозной видов тяги. В том же году 29 июня Коломенский завод выпускает последний в СССР пассажирский паровоз — П36-0251, а в конце года Ворошиловградский паровозостроительный завод (к тому времени уже Ворошиловградский тепловозостроительный) построил последний грузовой, а также последний магистральный паровоз советского производства — ЛВ-522. В том же, 1956-м, году оба эти завода перешли на выпуск тепловозов. В 1957 году на Муромском паровозостроительном заводе был прекращён выпуск последней в СССР серии маневровых паровозов — 9Пм.
|
