Вклад изобретателей, инженеров и ученых в развитие железнодорожного транспорта

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

Омский государственный  университет путей сообщения (ОмГУПС)

Кафедра «Вагоны и вагонное хозяйство»

ВКЛАД ИЗОБРЕТАТЕЛЕЙ, ИНЖЕНЕРОВ  И УЧЕНЫХ В РАЗВИТИЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Тематический реферат

по дисциплине «Вагоны. Общий  курс»

Выполнил: студент гр. 18А

____________ Я.Е.Кидяева

Подпись Фамилия И.О.

« » 2009 г

Проверил: доцент

кафедры ВВХ

________В.Е. Загребельный

Подпись Фамилия И.О.

« » 20__ г

Омск 2009

РЕФЕРАТ

Реферат содержит 41 страницу, 26 рисунков, 2 источника.

ВАГОН, ЛОКОМОТИВ, ПАРОВОЗ, ПОВОЗКА, КОЛЕЯ

Цель работы:

Изучить вклад ученых, в  развитие железнодорожного транспорта

Содержание

Введение

1. Вклад изобретателей,  инженеров и ученых в развитие  железнодорожного транспорта

Заключение

Библиографический список

Введение

Пути сообщения были всегда и везде. Наземный транспорт зародился  в глубокой древности. История наземного  транспорта, выделившего из себя новый  вид--железнодорожный, уходит вглубь веков. Эта история, как нам кажется, представляет собой интереснейшее и увлекательное повествование о развитии человеческого общества, начиная с древнейших цивилизаций. Известный писатель, потомственный железнодорожник Владимир Чивилихин считал, что «история--давняя состоявшаяся реальность жизни, а все героическое в истории нужно человечеству для будущего».

1. Вклад изобретателей,  инженеров и ученых в развитие железнодорожного транспорта

Появлению паровоза предшествовал  ряд открытий, связанных с действием  струи пара при кипячении воды. Еще в древние времена стали  применять пар в качестве движителя. За 120 лет до новой эры греческий  физик Герои Александрийский  изготовил механическую игрушку, приводимую во вращение силой пара. Леонардо да Винчи (1452--1519) в своих рукописях  отмечал, что имелся проект орудия, могущего выбрасывать ядра силой  пара. Но подобные примеры не относились к использованию пара для работы машины. Только Цени Ланей (1647--1714), с 1688 г. профессор математики Марбургского университета, в 1680 г. сообщил о своем изобретении парового котла с предохранительным клапаном, регулирующим давление пара. В 1690 г. Д. Папен пытался соединить паровой котел с цилиндром и поршнем водяной помпы, но создать работоспособный двигатель не смог. Как физик Д. Папен понял и оценил энергетические свойства водяного пара, но как техник не смог реализовать их в конструкции двигателя. Однако данный принцип был использован в паровых машинах, применяемых в горнорудной промышленности.

Иван Ивановым Ползунов (1728--1766), русский теплотехник, один из изобретателей  теплового двигателя, создатель  первой в России паросиловой установки. В библиотеке Барнаульского завода, на котором он работал, познакомился с трудами М.В. Ломоносова, изучил устройство паросиловых установок. В 1763 г. И.И. Ползунов разработал проект парового двигателя мощностью 1,8 л .с. (1,3 кВт) -- первого в мире двухцилиндрового двигателя с объединением работы цилиндров на один общий вал, т.е. двигателя, универсального по своему техническому применению.

Он спроектировал новый  паровой двигатель для привода  воздуходувных мехов плавильных печей с рекордной по тому времени  мощностью в 32 л. с. (24 кВт), который  был построен и испытан в 1766 г. Будучи первым и до конца XIX века практически  единственным универсальным двигателем, паровая машина И.И. Ползунова сыграла  исключительную роль в прогрессе  мировой промышленности и железнодорожного транспорта.

Джеймс Уатт (1736--1819), английский изобретатель, создатель универсальной  паровой машины. С 1757 г. работал механиком  в университете в Глазго, где познакомился со свойствами водяного пара. Пользуясь  котлом Д. Папена, сам с большой  точностью провел исследование зависимости  температуры насыщенного пара от давления.

В 1769 г. Д. Уатт получил английский патент на «способы уменьшения потребления  пара и вследствие этого -- топлива в огненных машинах». В 1782 г. Д. Уатт получил английский патент на паровой двигатель с расширением, ввел первую единицу мощности -- лошадиную силу, а позднее его именем была названа другая единица мощности -- ватт.

Паровая машина Д. Уатта благодаря  экономичности получила широкое  распространение и сыграла огромную роль при конструировании и производстве паровозов, а следовательно -- развитии железнодорожного транспорта.

В 1809 г. в России основан  Петербургский институт водяных  и сухопутных сообщений, который  в 1810--1864 гг. назывался Институтом Корпуса  инженеров путей сообщений. Первоначально  он был закрытым учебным заведением военного типа. Этот институт внес значительный вклад в развитие путей сообщений  и становление железнодорожной  науки в России.

Николай Петрович Румянцев (1754--1826), известный государственный  деятель, почетный член многих академий и ученых обществ, в 1801--1809 гг. стоял  во главе Департамента водяных коммуникаций. Он свыше 15 лет был послом России в разных странах Европы и хорошо знал состояние путей сообщения и высшего образования за рубежом, особенно во Франции.

С 1802 г., являясь министром  коммерции, управлял торговлей и  путями сообщений.

В структуре департамента существовал особый отдел «по  учебной части».

В модельном кабинете департамента экспонировались копии инженерных сооружений и механизмов, в том  числе модель и описание «чугунной  дороги для перевозки тяжестей».

И.П. Румянцев сознавал, что  наступила эпоха подготовки инженерных кадров с целью усиленного строительства  усовершенствованных путей сообщения. Высоко ценя французских ученых и  инженеров, он в 1806 г. командировал группу специалистов во Францию и Англию «для познания гидравлических и технических  наук». По рекомендации Н.П. Румянцева  в Россию был приглашен испанский  ученый, механик и строитель А.А. Бетанкур.

Августин Августинович Бетанкур (1758--1824), член-корреспондент французской  Академии наук. В 1781 г. окончил Королевскую  академию изящных искусств. С 1800 г. генерал-инспектор  созданного им Института Корпуса  инженеров путей сообщения, а  также всех дорог и мостов Испании. В 1808 г. русским правительством был  приглашен и зачислен в армию  в чине генерал-майора.

А.А. Бетанкур стал первым «особым  инспектором» (директором) Института  Корпуса инженеров путей сообщения, имевшим широкие полномочия в  организации учебных занятий. В 1819--1822 гг. А.А. Бетанкур -- главноуправляющий (директор) ведомством путей сообщения России. Под руководством А.А. Бетанкура в России было проведено много жизненно важных работ, в числе которых при его участии в 1818--1822 гг. была построена первая крупная в России шоссейная дорога Петербург--Новгород--Москва, он способствовал улучшению устройства судоходства, содействовал распространению инженерного образования.

По его инициативе в 1810 г. был учрежден в Петербурге Институт путей сообщения, которым А.А. Бетанкур руководил до конца жизни.

Козьма Дмитриевич Фролов (1726--1800), русский гидротехник, изобретатель в области горнозаводского дела, внес большой вклад в развитие рельсовых дорог в России, проложивший  в 1764 г. лежневые пути. С 1763 г. он работал  на Змеиногорском руднике на Алтае, где в 1766 г. участвовал в пуске паровой машины И.И. Ползунова. К концу 80-х годов под руководством К. Д. Фролова был создан комплекс сооружений и гидросиловых установок, позволивших механизировать транспортировку руды.

Петр Козьмич Фролов (1775--1839), сын К. Д. Фролова, по окончании в 1793 г. Петербургского горного училища  работал на Алтае до 1830 г. П.К. Фролов построил в 1806--1809 гг. первую в России чугунную дорогу длиной около 2 км с  конной тягой между Змеиногорским  рудником и Колывано-Воскресенским  заводом на Алтае.

Неоценим вклад в создание железной дороги в России и первого  русского локомотива с паровой тягой  талантливых мастеров-умельцев отца Ефима Алексеевича Черепанова (1774--1842) и сына Мирона Ефимовича Черепанова (1803--1849), русские машиностроители, крепостные заводчиков Демидовых, получивших вольную. Результатом их многолетней творческой работы была построенная в 1832 г. на уральском  Нижнетагильском металлургическом заводе рельсовая дорога с паровой  тягой. Наиболее плодотворна деятельность Черепановых по постройке паровых  машин, которые они настойчиво внедряли в производство. Всего начиная с 1820 г. Черепановыми было построено около 20 паровых машин мощностью от 2 до 60 л. с. В 1833--1834 гг. они создали первый в России паровоз, а в 1835 г. -- второй, более мощный, в конструкции которых были осуществлены передовые на тот период времени технические идеи. Чугунная рельсовая дорога была проложена от Выйского завода до Медного рудника. Однако, несмотря на успешную работу паровозов, нововведение Черепановых не было поддержано и паровозы заменили конной тягой. В таком виде дорога работала еще в начале XX века.

Джордж Стефенсон (1781--1848), английский конструктор и изобретатель, положивший начало развитию парового железнодорожного транспорта. Научился читать и писать в 18 лет, путем упорного самообразования приобрел специальность механика паровых машин. С 1812 г. механик Киллингуортских копей (Нортамберленд).

С 1814 г. занимался строительством паровозов, первый из которых «Блюхер» строился при содействии бывшего  помощника Р. Тревитика Дж. Стала  для рудничной рельсовой дороги. В 1815-- 1816 гг. создал еще два паровоза усовершенствованных конструкций. В 1818 г. совместно с Н. Вулом Дж. Стефенсон провел первые научные  исследования зависимости сопротивления  рельсового пути от нагрузок и профиля  пути. В 1823 г. в Ньюкасле основал первый в мире паровозостроительный завод, на котором был изготовлен паровоз  «Передвижение» (1825 г.) для строившейся  под руководством Дж. Стефенсона железной дороги Дарлингтон--Стоктон, а затем паровоз «Ракета» (1829 г.) для дороги между Манчестером и Ливерпулем (1826--1830 гг.). При строительстве этой линии Дж. Стефенсоном впервые решены сложные задачи железнодорожной техники: созданы искусственные сооружения (мосты, виадуки и др.) и применены железные рельсы на каменных опорах, что позволило развивать паровозам типа «Ракета» скорость до 50 км/ч. Ширина колеи (1435 мм), принятая Стефенсоном, стала самой распространенной на железных дорогах Западной Европы.

В 1836 г. Дж. Стефенсон организовал  в Лондоне проектную контору, ставшую научно-техническим центром  железнодорожного строительства. По чертежам Дж. Стефенсона и его сына Роберта  строились паровозы, которые эксплуатировались  не только в Великобритании, но и  в других странах.

Роберт Стефенсон (1803--1859), английский инженер вместе с отцом  Дж. Стефенсоном основал локомотивостроительные заводы (1823 г.), которые носили его  имя. Р. Стефенсон построил железнодорожную  линию Лондон--Бирмингем (1833 г.). Совместно с фирмой «Фейрбэйри и сыновья» строил мосты, в которых применялись трубчатые конструкции.

Франц Антон Герстнер (1793--1840), чешский инженер и предприниматель. В 1820-х гг. принимал участие в строительстве  первой конно-железной дороги в Средней  Европе (Ческе-Будеевице--Линц). Приглашенный в Россию в 1834 г. с целью начать строительство железных дорог Ф.А. Герстнер совершил поездку на Урал и Казань, преодолев путь в 4000 км. После возвращения из более длительной поездки по России подал Николаю I обстоятельную записку, в которой отмечал, что «... нет такой страны в мире, где железные дороги были бы более выгодны, чем в России, так как они дают возможность сокращать большие расстояния путем увеличения скорости передвижения».

В результате Ф.А. Герстнер учредил  акционерное общество для постройки  пригородной Царскосельской железной дороги, в котором важную роль играл  также граф А.А. Бобринский, авторитетный и близкий к царскому двору  сановник, в руках которого сосредоточивалась  вся финансовая деятельность общества. Техническим руководителем строительства  Царскосельской дороги был Герстнер. Окончательный проект был утвержден 21 февраля 1836 г., а официальное открытие состоялось 30 октября (11 ноября) 1837 г. Это  была первая в России железная дорога общего пользования. На другой день «Санкт-Петербургские  ведомости» писали: «Шестьдесят верст  в час; страшно подумать... Между  тем вы сидите спокойно, вы не замечаете  этой быстроты, ужасающей воображение; только ветер свистит, только конь пышет  огненною пеною, оставляя за собой белое  облако пара. Какая же сила несет  все эти огромные экипажи с  быстротой ветра в пустыне; какая сила уничтожает пространство, поглощает время? Эта сила -- ум человеческий...». И в этом немалая заслуга Ф.А. Герстнера.

Несмотря на положительный  опыт работы Царскосельской линии, вопрос о строительстве железных дорог  в России продолжал вызывать острую полемику. Требовалось научно обобщить опыт эксплуатации построенных рельсовых  линий и доказать их экономическую  эффективность. Особую роль в развитии железных дорог в России сыграл профессор  Павел Петрович Мельников. Он, используя  результаты командировки, наряду с  глубокой эрудицией, знаниями и опытом, впервые разработал методику выбора основных технических параметров и  дал научное технико-экономическое  обоснование строительства Петербург-Московской железнодорожной магистрали.

Павел Петрович Мельников (1804--1880), русский инженер и ученый в  области транспорта, почетный член Петербургской Академии наук (1858). В 1825 г. «первым по наукам» окончил  Институт Корпуса инженеров путей  сообщения и был оставлен для  преподавательской работы, с 1833 г. профессор  по курсу прикладной механики. Совместно  с Н.О. Краф-том разработал проект железной дороги Петербург--Москва и с 1842 г. возглавлял Северную дирекцию по ее строительству. С 1862 г. -- главноуправляющий, а в 1866--1869 гг. -- министр путей сообщения, в 1870--1875 гг. -- член Комитета железных дорог.

В середине 30-х годов XIX века впервые в России ввел в курс прикладной механики раздел о железных дорогах, а в 1835 г. издал первый теоретический  труд на эту тему -- «О железных дорогах». Эта и другие книги П.П. Мельникова долгие годы служили основными пособиями для подготовки специалистов в области железнодорожного транспорта. Участвовал в разработке теоретических основ проектирования и строительства железных дорог, в составлении предварительного проекта железных дорог Юга России. Выступал за развитие железных дорог и других видов транспорта по заранее разработанному плану. Воспитал большое число высококвалифицированных инженеров. На свои средства построил у станции Любань школу и интернат для детей низкооплачиваемых железнодорожников и дом для престарелых женщин, все личные сбережения завещал на содержание этих учреждений. В сквере у станции Любань установлен бюст П. П. Мельникову, на постаменте которого высечено: «Мельников Павел Петрович, 1804--1880. Автор проекта и строитель Петербург-Московской (Октябрьской) железной дороги и основоположник железнодорожной науки».

Николай Осипович Крафт (1798--1857), русский инженер, генерал-майор. В 1820 г. окончил Институт Корпуса инженеров  путей сообщения в Петербурге, а с 1836 г. преподавал в этом вузе, принимал участие в разработке технического проекта Петербург-Московской железной дороги и сметы ее строительства, а в 1852--1855 гг. был начальником этой дороги. Совместно с П.П. Мельниковым и Н.И. Липиным разработал методы возведения железнодорожного земляного полотна в болотистой местности и технические условия на проектирование земляного полотна, верхнего строения, искусственных сооружений, станций этой дороги. Обосновал целесообразность применения пятифутовой (1524 мм) ширины колеи, ставшей нормальной колеей железных дорог страны.