Parowóz: jak para obraca koła i co pokaże model

Lokomotywa parowa to kocioł na kołach. Ogień w palenisku, czyli w zamkniętym piecu na tylnym końcu kotła, podgrzewa wodę, a ta zamienia się w parę. Para pod ciśnieniem płynie do cylindrów po bokach maszyny i na przemian pcha tłok do przodu i do tyłu. Tłok przez korbowód, długi drąg zamocowany poza środkiem koła, obraca duże koło napędowe, podobnie jak noga na pedale obraca korbę roweru.

W lokomotywie parowej ten ruch zwykle widać z zewnątrz: cylindry, korbowody i drągi łączące koła pracują na boku maszyny. Także dlatego jest ona wdzięcznym wzorem dla modeli, zwłaszcza gdy maszyna ma słynną historię. Należą do nich na przykład Rocket Stephensona z 1829 roku, której rozwiązania przejęły prawie wszystkie późniejsze lokomotywy parowe, oraz brytyjski Mallard, który w 1938 roku ustanowił do dziś obowiązujący rekord prędkości lokomotyw parowych. Model pokaże Ci kształt i ruch prawdziwej maszyny, ale jego koła obraca Twoja ręka albo nakręcony napęd, a nie para.

Jak para w lokomotywie obraca koła

Para przechodzi w lokomotywie jedną drogą od ognia aż do komina, a na każdym jej odcinku pracuje inna część maszyny. Gdy znasz kolejność, znajdziesz te części na zdjęciu prawdziwego parowozu i na modelu:

1. Palenisko i kocioł. Palacz dokłada węgiel do paleniska. Gorące gazy z ognia przechodzą przez kocioł wieloma rurami, wokół których jest woda. Woda otacza też samo palenisko, więc przejmuje ciepło z dużej powierzchni i zamienia się w parę.
2. Zbieralnik pary i regulator. Para zbiera się nad poziomem wody, często w okrągłej nadbudówce na górze kotła, którą nazywa się zbieralnikiem pary. W nim zwykle jest regulator, zawór, którym maszynista wpuszcza parę do cylindrów i w ten sposób steruje siłą maszyny.
3. Cylinder i suwak. Na każdym boku lokomotywy jest cylinder z tłokiem. Przesuwny zawór, nazywany suwakiem, wpuszcza świeżą parę na przemian przed tłok i za tłok, a z drugiej strony tłoka wypuszcza w tym czasie parę zużytą. Tłok pcha więc w obu kierunkach, do przodu i do tyłu.
4. Wodzik i korbowód. Z tłoka wychodzi tłoczysko, drąg zakończony wodzikiem, który ślizga się w prostej prowadnicy. Do wodzika jest przymocowany korbowód, a jego drugi koniec siedzi na czopie poza środkiem koła napędowego. Właśnie tu prostoliniowy ruch tłoka zamienia się w obrót koła.
5. Wiązary. Koła napędowe na jednym boku łączy poziomy drąg, wiązar. Dzięki niemu obracają się wszystkie naraz, a siła maszyny rozkłada się na więcej kół, które przez to lepiej trzymają się szyny.
6. Wydmuch i komin. Zużyta para uchodzi z cylindrów do dymnicy, przedniej części kotła pod kominem, i przez wąską dyszę wylatuje w górę kominem. Porywa ze sobą gazy z kotła i w ten sposób zasysa świeże powietrze przez ogień. Im mocniej lokomotywa pracuje, tym silniejszy jest ciąg i tym lepiej pali się ogień.

Lokomotywa z dwoma cylindrami ma korby na lewym i prawym boku przesunięte o ćwierć obrotu. Gdy korbowód na jednym boku jest w jednej linii z czopem koła, w tak zwanym martwym punkcie, nie obróci koła. Drugi bok jest wtedy daleko od martwego punktu i obraca koło, dlatego lokomotywa ruszy przy każdym położeniu kół. Na jeden obrót koła oba tłoki dostają razem cztery porcje pary, a z komina słychać cztery uderzenia wydmuchu, które brzmią jak rytmiczne sapanie.

Suwaki napędza stawidło, zespół drągów i dźwigni na boku maszyny między kołem napędowym a cylindrem. Maszynista zmienia nim kierunek jazdy i ustala, jak długo podczas jednego ruchu tłoka do cylindra płynie świeża para. Przy ruszaniu wpuszcza ją dłużej, aby maszyna miała jak największą siłę pociągową. W czasie jazdy wpuszcza ją krócej, a resztę pracy wykonuje para, która rozpręża się w cylindrze. Tak lokomotywa oszczędza węgiel i wodę.

Węgiel i wodę lokomotywa wiezie albo w tendrze, osobnym wagonie dołączonym tuż za kabiną maszynisty, albo w mniejszych maszynach w zbiornikach bezpośrednio na parowozie. Para z kotła napędza przy tym nie tylko koła, ale też gwizdek, sprężarkę do hamulców i pompę, która uzupełnia wodę w kotle.

Które lokomotywy stały się wzorem modeli i dlaczego

Rocket, Flying Scotsman, Mallard i Albatros ukazały się jako modele do kolejek modelowych. Każda zapisała się w historii kolei tym, co zmieniła, rekordem albo wielkością, i każda zachowała się co najmniej w jednym egzemplarzu, więc jej pierwowzór możesz zobaczyć także na żywo. Każdą poznasz poza tym po kształcie:

Układ kół jest dla lokomotywy czymś w rodzaju podpisu. W Wielkiej Brytanii i w Ameryce zapisuje się go liczbą kół: Flying Scotsman i Mallard mają zapis 4-6-2, czyli cztery koła z przodu, sześć napędowych i dwa z tyłu. W Europie kontynentalnej liczy się osie, czyli pary kół. Cyfra oznacza osie bez napędu, wielka litera osie napędowe (A jedna, B dwie, C trzy, D cztery), a mały znak (′) za symbolem mówi, że osie są w wózku skrętnym. Obie brytyjskie maszyny to więc 2′C1′, a Albatros 2′D1′. W modelu policzysz osie w kilka sekund i od razu wiesz, do którego typu jest podobny.

Rocket, Flying Scotsman i Mallard ukazują się jako modele od dziesięcioleci, a historię każdej z nich da się opowiedzieć jednym zdaniem: lokomotywa, która wyznaczyła, jak będzie się budować lokomotywy parowe, pierwsze oficjalne 100 mil na godzinę, najszybsza lokomotywa parowa świata. Słowacja ma swoją historię w Albatrosie. Z piętnastu maszyn zachowały się trzy, a jedna z nich, 498.104, jest na Słowacji, gdzie opiekuje się nią Albatros klub w Bratysławie.

Co model pokaże z prawdziwej maszyny, a co uprości

Drewniany model pokazuje kształt i ruch lokomotywy, a nie jej siłę. Nie ma ognia ani pary, więc ruch biegnie w nim w przeciwną stronę: koła obraca Twoja ręka albo nakręcony napęd, a jeśli tłok się porusza, przesuwają go koła przez korbowód. W prawdziwej maszynie to tłok pcha koła. Co dokładnie pokazuje Twój model, dowiesz się z jego instrukcji i obrazków. Oglądając go, skup się na tych miejscach:

• Układ kół. Policz osie z przodu, osie napędowe połączone wiązarem i osie z tyłu i porównaj je z tabelą powyżej. Gdy zgadzają się z którąś maszyną, model ma ten sam typ podwozia. Gdy nie, naśladuje lokomotywę parową swobodniej.
• Korbowód i wiązar. Powoli obróć koło napędowe i obserwuj oba drągi. Wiązar cały czas pozostaje poziomy i krąży po małym okręgu, a korbowód przy tym kiwa się w górę i w dół. Gdy drągi poruszają się w ten sposób, model naśladuje prawdziwy ruch parowozu.
• Tłok i wodzik. Przy tym samym obracaniu obserwuj cylinder. Jeśli wysuwa się z niego i wsuwa drąg z wodzikiem, model pokazuje zamianę ruchu prostoliniowego w obrót. Jeśli przy cylindrze nic się nie rusza, model pokazuje tylko jego kształt.
• Lewy i prawy bok. Zatrzymaj koło, gdy korbowód na jednym boku jest w jednej linii z czopem, i spójrz na drugi bok. W prawdziwym parowozie dwucylindrowym czop jest tam przesunięty o ćwierć obrotu. Model może, ale nie musi tego naśladować, i żadne z tych rozwiązań nie jest błędem.
• Stawidło. Szukaj cieńszych drągów i dźwigni między kołem napędowym a górną częścią cylindra. Jeśli poruszają się przy obracaniu koła, model sygnalizuje stawidło, które w prawdziwej maszynie przesuwa suwak. Jeśli ich nie znajdziesz, model uprościł albo pominął stawidło.
• Kocioł, zbieralnik pary, komin i tender. W modelu są to puste w środku kształty. Zwróć uwagę, gdzie są: komin z przodu, zbieralnik pary na górze kotła, kabina maszynisty z tyłu, a za nią tender. Rozmieszczenie odpowiada prawdziwej maszynie, choć w środku nie ma wody, ognia ani węgla.

Prawdziwy parowóz miał też części, które na drewnianym modelu są tylko zaznaczone albo całkiem ich brakuje: zawory bezpieczeństwa, które przy zbyt wysokim ciśnieniu wypuszczają parę, przezroczystą rurkę, na której palacz obserwował poziom wody w kotle, czy pompę do uzupełniania wody. Bez nich prawdziwy kocioł nie mógłby bezpiecznie pracować, model ich nie potrzebuje.

Jeśli koła albo drągi w gotowym modelu obracają się ciężko lub się zacinają, sposób szukania tarcia znajdziesz w artykule Mechanizm się zacina: jak znaleźć tarcie i je usunąć.

Jeśli chcesz obejrzeć te części we własnym modelu, możesz sięgnąć po model Drewniane puzzle 3D - Model lokomotywy parowej ROKR MC501, który według opisu w sklepie ma ruchomy tłok i po nakręceniu napędu rusza o własnych siłach; według danych w sklepie jest przeznaczony od 14 lat. Mniej wymagający jest według danych w sklepie model Drewniane puzzle 3D - Lokomotywa Little Story E012, z trudnością 2 zamiast 4 i także przeznaczony od 14 lat.

Jak wystawić model jako kawałek historii

Model lokomotywy parowej wygląda jak kawałek historii, gdy wystawisz go podobnie, jak muzea wystawiają prawdziwe parowozy: na torze, z krótkim opisem i z korbowodami na widoku. Wystarczą do tego cztery kroki:

1. Ustal pierwowzór. Na podstawie układu kół, kształtu kotła i komina ustal, do którego typu model jest podobny. Jeśli nie określisz konkretnej maszyny, wystarczy typ i okres, na przykład parowóz pospieszny o układzie 2′C1′ z lat 30. XX wieku.
2. Postaw go na torze. Postaw model na krótkim odcinku toru albo na wąskiej drewnianej desce trochę dłuższej niż model. Podkładka oddzieli go od innych rzeczy na półce, a przy ścieraniu kurzu podniesiesz go razem z nią, bez chwytania za cienkie drągi.
3. Napisz kartkę. Na małej kartce napisz typ albo nazwę pierwowzoru, rok i jedno zdanie o tym, z czego zasłynął: rekord, trasa albo liczba wyprodukowanych maszyn. Model opowie wtedy swoją historię nawet gościom, którzy nic nie wiedzą o pociągach.
4. Ustaw koła. Przed wystawieniem obróć koła napędowe tak, aby korbowód na boku zwróconym do pokoju stał ukośnie, a tłoczysko było wysunięte z cylindra. W takim położeniu lepiej niż w martwym punkcie widać, jak drągi łączą tłok z kołem.

Jeśli ciekawi Cię, jak jeździ po szynach pojazd, który zamiast pary bierze prąd z drutu nad torem, czytaj dalej w artykule Tramwaj: skąd bierze prąd i jak jeździ po mieście.

Częste pytania