Polish (Poland)English (United Kingdom)
Start Artykuły Broń i wyposażenie Parowóz typu "American" - sapiący bohater rajdu Andrewsa

Parowóz typu "American" - sapiący bohater rajdu Andrewsa

kolejautor: Marcin Waciński

Jedną ze swego rodzaju ikon okresu amerykańskiej wojny secesyjnej a także czasów późniejszych czyli podboju tzw. Dzikiego Zachodu i przyspieszonej industrializacji kraju, pozostaje  parowóz typu "American" z charakterystycznym pługiem szczebelkowym, latarnią i kominem wyposażonym w duży okrągły iskrochłon...

Trudno sobie wyobrazić amerykańskie kolejnictwo tamtego czasu, bez tej dość oryginalnie wyglądającej lokomotywy. Oprócz należnego miejsca w historii, lokomotywa ta znalazła się również w popkulturze, jest jednoznacznie kojarzona z "Dzikim Zachodem" i  wojną secesyjną.

Spróbuję pokrótce opisać tę ciekawa konstrukcję, i odpowiedzieć na pytanie co sprawiło że stała się tak popularna.

 

Wprowadzenie

Parowóz o układzie osi 2 B, gdzie litera "B" określa dwie osie napędowe, a cyfra 2 - osie toczne na przodzie lokomotywy pojawia się w szlakach Ameryki w roku 1837. jednak dość sztywna konstrukcja ramy lokomotywy przekreśla jej wykorzystanie na krętych liniach kolejowych Stanów Zjednoczonych. Pierwsza w pełni użyteczna lokomotywa tego typu, została

zbudowana przez zakłady Norris Locomotive Works w 1839 r,  wkrótce zostaje powielona przez innych producentów. Około roku 1850-tego osiąga już ten charakterystyczny wygląd i konstrukcje znaną z ikonografii.  Historycy kolejnictwa oceniają łączną ilość wyprodukowanych parowozów  o układzie osi 4-4-0 na 25000 sztuk...!!! Ostatnie egzemplarze, budowane dla kolei półwyspu Jukatan zejdą z taśm produkcyjnych pod koniec lat 50-tych XX wieku.

Typ "American" stanie sie jednym z najbardziej popularnych typów parowozów budowanych i eksploatowanych w USA. W 1872 roku 60 % lokomotyw produkowanych przez słynne zakłady Baldwina w Filadelfii stanowią parowozy o tym układzie osi. Ocenia się zę w drugiej połowie XIX wieku aż 85 % wszystkich parowozów pracujących na kolejach USA to były lokomotywy typu "American"

Te popularność zawdzięcza temu, ze mógł być wykorzystywany do różnych zastosowań. Lokomotywa mogła prowadzić ekspresy, pociągi osobowe i pośpieszne, a także towarowe i mieszane na lokalnych liniach. Gdy wiek parowozu stawał się słuszny, parowozy te dożywały swoich dni jako lokomotywy pociągów technicznych, służących utrzymaniu i różnym pracom na liniach kolejowych oraz jako lokomotywy przemysłowe.

Jeden z takich parowozów, wyprodukowany w latach 50-tych XIX wieku, pracował tym sposobem do lat 60 XX wieku w jednym z tartaków na Florydzie...

Aby docenić tę niezwykła konstrukcje, pozwolę sobie opisać jej poszczególne elementy.

 

Konstrukcja

Na ramie z belek żelaznych (pamiętajmy, ze masowa produkcja stali w połowie XIX wieku to był ciągle sen przyszłości, a zwłaszcza produkcja dużych elementów parowozów, kotłów przemysłowych, okrętów) osadzony był żelazny kocioł, z bardzo wydajnym paleniskiem, zbudowanym z miedzianych blach. Do ramy mocowane były też min. resory piórowe amortyzujące drgania powstałe podczas pracy lokomotywy, blok silnika parowego z układem paro-rozdzielczym, pług szczebelkowy  z ułożonych pionowo bądź poziomo belek żelaznych, służący do spychania przeszkód z toru. Rama przenosiła siły wynikające z posuwisto -zwrotnej pracy silnika parowego i jego oddziaływania wraz z kołami na tor, jak również powstające podczas przemieszczania się lokomotywy po torze. Długość lokomotywy wraz z tendrem wynosiła około 12-15 metrów.

 

Kocioł

Długość ramy i tym samym kotła, pozwalała na stworzenie wydajnego źródła pary dla silnika parowego, co przy  kolejach amerykańskich, budowanych z zastosowaniem dłuższych stromizn i zjazdów miało  niebagatelne znaczenie.

Palenisko o powierzchni rusztu 1,5-2 m kwadratowych umieszczono pomiędzy osiami napędowymi lokomotywy, co ułatwiło jego oczyszczanie z popiołu i pozwoliło dostarczać mu tyle powietrza niezbędnego do spalania drewna, które było podstawowym paliwem lokomotyw w owym czasie, by zapewnić odpowiednia temperaturę.

Dzięki temu  po 4-5 godzinach od rozpalenia pod kotłem,  po osiągnięciu ciśnienia  8- 10 atmosfer była szansa na uruchomianie parowozu. W warunkach wojny, czy tez nawet w czasie pokoju, gdy nagle wzrastało zapotrzebowanie na środki trakcyjne, miało to niebagatelne znaczenie. Gwoli wyjaśnienia- parowozów zasadniczo wtedy nie wygaszano całkiem, starano się cały czas by w palenisku była warstwa żaru, co po podłożeniu porcji paliwa, pozwalało szybko uruchomić lokomotywę.

Kocioł zawierał około 25 rur zwanych płomienicami, przez które wędrowało gorące powietrze i spaliny z paleniska do dymnicy.  To wielka metalowa puszka, stanowiąca przednia cześć kotła, zwieńczona kominem. Aby utrzymać ciąg w palenisku, w dymnicy znajdowała się dysza, którą uchodziła para po wykonaniu pracy w silniku parowym. Po każdym cyklu pracy silnika, wytwarzało się podcienienie i dymnica sama zasysała kolejną porcje spalin z paleniska a strumień pary z silnika parowego wypychał spaliny kominem do góry. Resztki niespalonego paliwa, sadze zostawały na siatce wewnątrz charakterystycznego zwieńczenia komina.

Gdy lokomotywa stała, można było w celu rozniecenia ognia włączyć dopływ pary do dymnicy za pomocą specjalnego zaworu, wytworzyć tym samym ciąg w kominie i przyspieszyć wzrost temperatury i ciśnienia.

Ciśnienie panujące w kotle, starano się wykorzystać, jako dodatkowy czynnik, gdy obłożony nasączonymi  terpentyna belami  bawełny parowóz, miał puszczony luzem wjechać z  jednym lub dwoma płonącymi wagonami na któryś z krytych drewnianych mostów, albo w sam środek stacji, przy której magazyn pełen był prochu lub amunicji a wokoło trwała koncentracja wrogich oddziałów.

Wykolejenie takiego parowozu, skutkowało niejednokrotnie eksplozją kotła, która rozrzucała żar z paleniska i fragmenty płonącej bawełny pod dość dużym obszarze.

Niestety kocioł, niezabezpieczony drewnem, bawełną czy tez  dodatkowymi blachami, stanowił dość czuły punkt każdej lokomotywy, celne trafienie zwykle kończyło się przedziurawieniem kotła, gwałtownym spadkiem ciśnienia i unieruchomieniem pociągu.

 

Silnik parowy

Silnik złożony z dwu cylindrów znajdował się pod dymnicą, czyli z przodu kotła, przy tej długości kotła i ramy parowozu, pozwalało to do minimum ograniczyć drgania powstające w wyniku posuwisto-zwrotnej pracy silnika, jak również w wyniku oddziaływania toru na parowóz. Resory piórowe nie zawsze radziły sobie z nierównościami toru, zwłaszcza w czasie wojny budowanego pospiesznie, bez należytej regulacji w pionie i poziomie. Średnica cylindra wynosiła około 38 cm zależnie od modelu i była dokładnie dobrana do wielkości kotła i ilości pary, jaką kocioł mógł dostarczyć.

Sterowanie pracą silnika odbywało sie za pomocą systemu dźwigni  i cięgiel, zwanych rozrządem, w okresie wojny domowej dominował system sterowania Stephensona, stworzony jeszcze przez legendarnego prekursora kolei i budowniczego słynnego parowozu "Rocket"

Co ciekawe, parowozy w tamtym czasie, tak jak i słynna lokomotywa "Generał" nie miały hamulca...

Tak, to nie jest żart, hamulec, którego koło pojawia się na ikonografii z tamtych czasów, był tylko hamulcem postojowym lokomotywy. Hamulcem roboczym był sam silnik parowy. Zasada była prosta, odpowiednio przed stacją lub planowanym postojem, maszynista zamykał przepustnicę- czyli dopływ pary z kotła do silnika parowego. Następnie tak ustawiał za pomocą dźwigni cięgla rozrządu, ze tłok pracujący w silnik zaczynał sprężać powietrze, którego nadmiar  uchodził przez zawory regulujące normalnie dopływ pary. To sprężanie powodowało spore opory ruchu, które poprzez wiązary lokomotywy przekazywane były na koła, które obracały się coraz wolniej. Gdy potrzeba było nagle zahamować, maszynista przesuwał dźwignie rozrządu silnika do tyłu i bardzo powoli otwierał zawór pary. Para zaczynała poruszać silnik, ale jego ruch był tak sterowany, ze koła sypiać kaskadami iskier w pewnym momencie blokowały się i bardzo powoli zaczynały  obracać się do tyłu....

Ta tzw, kontr- para była często ostatnia deska ratunku, gdy pociąg złożony nawet i z ponad 20 wagonów zjeżdżał szybko po pochyłości. Liczne katastrofy, przyspieszyły wynalazek hamulca zespolonego- działającego w tym samym czasie w całym pociągu.

 

Hamowanie pociągu

W momencie rozpoczęcia hamowania, maszynista lub jego pomocnik musieli tez za pomocą specjalnych sygnałów dawanych gwizdkiem parowozu, poinformować obsługę pociągu, ze trzeba szybko zacząć zakręcać koła hamulcowe w wagonach, co w połączeniu z hamowaniem silnikiem pozwalało zatrzymać pociąg w peronach. Umiejętność obliczenia momentu rozpoczęcia hamowania, przewidzenia, kiedy i gdzie np. pociąg zacznie się ślizgać na oblodzonych albo mokrych szynach niczym u żeglarzy tak u maszynistów i obsługi decydowała o bezpiecznym transporcie ludzi i towarów i była wyrabiana latami.

Jak ocenić prędkość pociągu, kiedy pierwszy prędkościomierz ma pojawić się za... 40-50? lat... bywało ze pozostawało wyczucie maszynisty, albo liczenie słupków milowych lub słupów telegraficznych.

 

Podwozie

Czemu układ 4-4-0 według oznaczenia amerykańskiego inżyniera Whyte'a albo 2 B czemu tylko dwie osie napędowe? Już przed wojna secesyjną pojawiły się konstrukcje lokomotyw o większej ilości osi i bardziej skomplikowanym podwoziu. Góry Wirginii i Pensylwanii stanowiły spory problem dla budowniczych linii kolejowych i konstruktorów parowozów. Wiadomo było, ze lokomotywa tylko z dwoma osiami napędowymi będzie miała duży problem z pokonaniem wielu wzniesień.

Przyczyna była prozaiczna- konstrukcje o większej ilości osi, o różnych, niekiedy dość niekonwencjonalnych rozwiązaniach jeśli chodzi o pokonywanie zakrętów bywały w tamtych czasach jeszcze dość zawodne. Dopiero lata 80-te i 90-te XIX wieku przyniosły zadowalające rozwiązania problemu przechodzenia parowozu o wielu osiach przez wąskie łuki. Parowóz typu "American"  był bardzo prostą i zwartą konstrukcją, rewelacyjnie wpisywał się w łuki o bardzo ostrych promieniach, dzięki skrętnemu wózkowi tocznemu, czyli owym małym kołom na przodzie pod blokiem cylindrowych, zaraz za pługiem szczebelkowym.

Jeśli jednej lokomotywie brakowało  sił, wówczas dwie lokomotywy spinano razem, i  raczej nie było problemów z obsługa cięższych pociągów czy trudniejszych tras.

Wiadomo było jaką moc ma taka lokomotywa, jaką wydajnością dysponuje kocioł,  bo na wielu trasa pracowały parowozy typu "American" i każdy doświadczony maszynista mógł łatwo przeliczyć sobie -wsiadając niekiedy w warunkach wojny na zupełnie sobie nieznany parowóz czy poradzi on sobie akurat z pociągiem, jaki przyszło mu prowadzić.

Z uwagi na większa szerokość (prześwit) toru niż współcześnie, wahający się od 1520 mm (5 stóp) po 1883mm (6 stóp)   (tylko cześć kolei na północy Stanów miała  tory o szerokości 1435mm czyli standardowej) ten układ osi pozwalał na stworzenie konstrukcji o bardzo równej, stabilnej jeździe, bez wstrząsów  czy wibracji, z odpowiednia przestrzenią na palenisko, o czym była już mowa, mogące dzięki temu spalać drewno o niekiedy dość niskiej wartości kalorycznej.

 

Wyobraźmy sobie sytuację, ze oto po jednym z rajdów - np. oddziałów gen. Thomasa "Stonewalla" Jacksona łupem padają tak potrzebne logistyce Konfederatów, nowe, stosunkowo wydajne maszyny ale o... nieco bardziej skomplikowanej konstrukcji. Udaje się je bezpiecznie przeciągnąć poza linie frontu i nagle może się okazać, ze jedno niewłaściwe uruchomienie i pęka drążek w rozrządzie pary, albo źle smarowane elementy zacierają się i lokomotywa trafia w krzaki. W warunkach wojny niejednokrotnie bardziej dopracowana, skomplikowana konstrukcja nie tylko lokomotyw ale i czołgu, okrętu czy ciężarówki musiała ustąpić tej prostszej, bardziej uniwersalnej.

Kolejna przyczyna zastosowania układu osi 4-4-0 to nośność linii kolejowych. Parowóz typu "American" był po prostu stosunkowo lekki- ważył zaledwie 32 tony , miał niewielki nacisk osi na tor – około 10 ton i dzięki temu mógł wjechać tam, gdzie cięższa lokomotywa mogłaby się wykoleić...

Prędkość maksymalna parowozów tego typu przy średnicy kół 167 cm  dla lokomotywy przeznaczonej dla ruchu pasażerskiego i 140 cm dla ruchu towarowego wynosiła 100 km/h a do tego dochodził szybki rozruch, co w sytuacji np. ostrzału podczas wojny czy zwykłego spóźnienia miało duże znaczenie.

 

Kabina maszynisty

Miała zaledwie kilka metrów kwadratowych powierzchni, była szczelna, nieźle izolowana, maszynista i palacz siedzieli między tylnymi kołami parowozu, na wyścielanych, obitych niekiedy nawet i skórą ławeczkach, z wygodnymi podparciami, palacz za pomocą obserwacji wodowskazu i manometru nadzorował pracę kotła a maszynista dysponując  przepustnicą i dźwignia sterowania silnikiem parowym, czyli dźwignia rozrządu  sterował pracą lokomotywy. Nad nimi wznosił się dobrze smołowany, niekiedy obity dodatkowo blacha dach, jak również pokryte nierzadko piękna snycerka ściany budki, z porządnie przeszklonymi oknami. Zarówno okna przednie- pełniące tez role drzwi na pomosty wzdłuż kotła, jak i boczne pozwalały na dobrą, prawie 360 stopniową obserwacje tego co dzieje się nie tylko przed ale i po obu stronach pociągu. Niestety dobry strzelec wyborowy i artylerzysta niejednokrotnie sprawili, ze zawód maszynisty, pomocnika czy palacza bywał jednym z najbardziej niebezpiecznych. O ile od przodu kabina miała dość solidna ścianę pionową to od strony tendra było szerokie wejście czasami łukowato wykończone, zasłonięte kotarą z płótna obszytego skórą, co w przypadku mrozów zdecydowanie poprawiało warunki pracy drużyny.

 

Tender

Ta bardzo ważna część lokomotywy, to specjalny pojazd trakcyjny, w którym przewożone są zapasy paliwa i wody, niezbędne do zapewnienia płynnej pracy parowozu, plus narzędzia i materiały eksploatacyjne takie jak smary, oleje, czyściwo. Dwa skrętne wózki znajdujące się pod tendrem pozwalały  mu płynnie wpisywać się w łuki, a specjalny sprzęg łączący go z parowozem zapewniał tłumienie części drgań, powstających podczas pracy silnika parowego. Zbiornik wodny tendra miał kształt litery "U" leżącej  na płasko, otwartej od strony kabiny maszynisty. Zewnętrzna krawędź zbiornika zwieńczona był wysokim, metalowym progiem. Z tyłu tendra znajdował się zamknięty płaskim kołpakiem wlew wody.  Nitowany zbiornik, uszczelniany dodatkowo smoła i gutaperką, zawierał  5 metrów sześciennych wody,  miał od strony kabiny maszynisty wcięcie. Ta pusta przestrzeń, otwarta od góry, zabezpieczona na dole metalową podłogą, służyła do ułożenia paliwa. Dodatkowo górna część zbiornika na wodę, chroniona progami metalowymi z trzech stron, pozwalała pomieścić dodatkowe porcje drewna albo węgla. W przypadku parowozu takiego jak "Generał" było to około 2 sągów drewna czyli zależnie od jego rodzaju od 3,6 tony jodły do nawet 6,5 tony drewna grabowego, które jest cięższe albo maksymalnie 6 ton węgla.   Z przodu tendra, w jego części stykającej się z kabiną, znajdował się szeroki i wygodny pomost, pozwalający obsłudze przemieszczać się swobodnie pomiędzy kabina i tendrem w celu dokładania drewna. Dopiero po doświadczeniach wojny secesyjnej, dzięki zwiększonemu wydobyciu węgla rozpoczął się proces powolnego zastępowanie drewna węglem kamiennym. Dawało to wzrost wydajności parowozów, możliwość stosowania szybszych i mocniejszych maszyn. W warunkach wojny między Stanami,   dokładanie drewna podczas jazdy, czy zasypywanie paleniska węglem wąską szuflą, podczas ostrzału na polu walki, niejeden palacz przypłacił życiem. Kule nie tylko trafiały bezpośrednio obsługę stojąca w kabinie czy na pomoście pomiędzy parowozem i tendrem, ale i często rykoszetowały od metalowej obudowy kotła czy zbiornika wodnego tendra

 

Podsumowanie

To tylko najbardziej podstawowe dane na temat tego bardzo popularnego parowozu, który swego czasu był głównym środkiem trakcyjnym na kolejach Stanów Zjednoczonych XIX wieku. Jego udział w konkretnych wydarzeniach czy bitwach -tak wojny secesyjnej jak i okresu kolonizacji amerykańskiego zachodu to temat na oddzielny artykuł dlatego skupiłem się wyłącznie na danych technicznych i budowie pozostawiając innym prześledzenie niekiedy fascynujących okoliczności zastosowania tej lokomotywy. Rajd Andrewsa to tylko jeden z wielu przykładów, zachęcam do samodzielnego  badania historii w tym także historii techniki i kolejnictwa tego okresu, bo dzięki niej możemy lepiej poznać tę fascynująca epokę i ludzie którzy w niej żyli.

 

Bibliografia:

"Locomotive Cyclopedia of American Practice"  New York 1922

"The Illustrated Encyclopedia of Railway" Robert Tufnell,   London 2000

"North American Railroad History -Train across the Continent" Rudolf Daniels,  Bloomington 2000

"Rail to oblivion: The Decline of Confederate Railroads in Civil War" dr. Christopher Gabel   Fort Leavenworth  1997

"American Civil War Railroad Tactics" Robert Hodges Jr. New York 2009

"Wielki pościg za lokomotywą- rajd Andrewsa 1862" Gordon L. Rottman,  Kraków 2011

"Stare parowozy" Zdenek Bauer, Jiri Bouda, Warszawa 1986