蒸汽机火车头成就史（上篇）

本文相片来源于网上，府上来源于网上。

注：前边两篇对于蒸汽机车头的著述发出后，我在浏览府上的时候，发现时纽科门之前，还有其它工程师对蒸汽机发明有孝顺。由于公众号著述不不错改造，我删除原文，整理后重新发布。向之前的读者致歉。

这一次在找府上的经由，我的感受：在汉文生态环境中找番邦的府上，比如蒸汽机的成就历史，府上比拟少，并且相互抄。由于咱们浏览番邦的网站不简单，导致找府上要费很大的功夫。要是找到的是英文府上，相对地会更丰富少许，但我方要懂英文。

在查英文府上的经由中，我发现存一些府上在汉文生态中莫得出现过。或者说，府上是有，但这些府上莫得相互串起来陈迹。我之前的两篇著述，现时看起来，就缺了好多的府上，读起来嗅觉特里维西克发明机车即是倏得冒出来的神迹。其实他发明机车，亦然在前东说念主的基础上改进，临了达到了质变，是以就戴上了第一台机车发明东说念主的桂冠了。

目次

引子

蒸汽机车发展史上的七个里程碑式的东说念主物

2.1 丹尼斯·潘平2.2 托马斯·萨弗里

2.3 托马斯·纽科门2.4 詹姆斯·瓦特2.5 尼古拉·约瑟夫·居纽2.6 威廉·默多克2.7 理查德·特里维西克

铁路发展史上的里程碑式东说念主物

蒸汽机车的演化史

4.1 特里维西克的蒸汽机车    4.1.1 “吹气的家伙”机车

    4.1.2 “Coalbrookdale'机车    4.1.3 伦敦蒸汽四轮车    4.1.4 格林威治蒸汽机爆炸事故    4.1.5 “Peny Darren”机车    4.1.6 “Newcastle”机车    4.1.7 “Catch me who can”号机车    4.1.8 蒸汽驱动的汽船    4.1.9 特里维西克其后的事    4.1.10 特里维西克的孝顺    4.2 马修·默里的“Salamanca”号机车

4.3 威廉·赫德利的“Puffing Billy”号机车

4.4 乔治·史蒂芬森的蒸汽机车    4.4.1 “布鲁克”号机车    4.4.2 “Locomotion 1号”机车    4.4.3 “火箭号”机车

对于1829年的那一场机车比赛

小结

上篇先容蒸汽机车出现前的一些准备表面和一些发明。

1.引子

火车工业借助于英国掀翻的工业立异才登上了历史的舞台。

咱们现时看到的内燃机机车、电气机车与领先的蒸汽机车的旨趣也曾富饶不相似，但这些机车王人收获于新技艺的发明被欺诈到机车上，将蒸汽机车一步步迭代过来的。

本文简介一下蒸汽机车的成就、发展经由。

2. 蒸汽机车发展史上的几个有弥留孝顺的东说念主物

研发蒸汽机是为了料理那时英国矿业分娩时遭遇的一个头疼的问题：矿井里渗水，要把水排掉。那时排水的能源来源是马或水车——拉提水的桶，访佛咱们用辘轳打井水。水车就得边上有大水的河才不错，这终解析它使用方位。马自身也要吃饲料，亦然资本。

在蒸汽机车的宗旨出现之前，科学家们也曾知说念了：

a.) 埃万杰利斯塔·托里拆利（Evangelista Torricelli,1608～1647）意大利物理学家、数学家。他通过将装满水银的1米长玻璃管竖起来，管内的水银能保握76厘米高度，这让全球知说念了大气是有压力的。

b.) 在1654年时，那时的马德堡市长奥托·冯·格里克，作念了个用马拉开“两个抽去空气的合在通盘的半球”试验，世称“马德堡半球”检修。半球直径37厘米，用16匹马才不错拉开。

此试验向众东说念主解说了大气压的压力有多大。

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2.1 丹尼斯·潘平(Denis Papin)(1647.8.22—1712) 法国出身的英国科学家。国内有翻译为“巴本”的。

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潘平紧密到在密闭容器里的水沸点会升高。他制造过一台带有安全阀的蒸锅炉。（这个安全阀安设，是一个草创性的发明，现时的压力容器上必须安装此类安设），这亦然现时的高压锅的雏形了。

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他还紧密到：在密闭容器上塞一个塞子，容器里水兴隆时产生的蒸汽不错把塞子冲出来。他意志到不错利用蒸汽的压力作念能源源来对外作念功。

其后他制造出一台不错用蒸汽股东活塞的机器，这个安设上的气缸活塞机构是一个草创性的发明。

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此公其后险峻，具体示寂日历不祥。

他身后一百年，他在蒸汽机史上的孝顺才为东说念主所相识。为了回想这位前驱，现时在他的家乡，塑有一尊他的铜像。

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2.2 托马斯·萨弗里（Thomas Savery）（1650-1715）

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萨弗里制作了第一台商用蒸汽泵。

他制作的蒸气泵不错把矿井用的水吸出来，也不错用在社区里，将饮用水压到水塔上去。这是一台用蒸汽平直作念功的机器，用手工操作机器上的阀门，操作起来比拟贫苦。

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这一台蒸汽泵的旨趣如下：

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图中a,b,c,d代表阀。

关闭b,d阀，掀开a,c阀，蒸汽从a阀进入右侧的容器中，要是容器里有水，则会从c阀流到管上部，水被压出管路。

然后关闭ac阀，掀开bd阀，水从b流入到中侧的容器中，内部的蒸汽因冷水削弱，导致容器内的形成负压，不错把水沿b阀从井下吸进来。

然后如斯轮回，就不错把底下的水抽上来，也不错把水送到高处。

这一台蒸汽泵是高压泵。萨弗里蒸气泵有几个过错：

a.) 把水吸入气缸依赖的是大气压力与缸内负压之差，因此这台机器装配的位置不行离地下水太远，大概只可高于水面不逾越30英尺（9.1米），是以内容应用于抽矿井中的水时，机器就只可如图所示地安装在矿井内部。

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b.) 把气缸内的水从管内压出来，当高程很高时，需要高压蒸汽。在那时的技艺要求下，这存在着气缸爆炸的风险。1712年，John Desaguliers（1683 - 1744）在他的《Experimental Philosophy》记录过通盘致东说念主示寂的事件，这可能是最早的对蒸汽机致死事故的记录。

c.) 蒸汽将容器内的水压出去的时候，蒸汽与水斗争削弱，会蚀本蒸汽能量，导致热后果低。

1698年7月2日，Savery将他的蒸汽泵央求了专利。因为有专利，纽科门就得和他妥洽改进这种机器。

2.3 托马斯·纽科门(Thomas Newcomen)（1664年2月24日—1729年8月5日）

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托马斯·纽科门在Savery蒸汽泵的基础上作念改进，于1712年发明了第一台实用的以燃料烧毁为能源的机器——纽科门蒸汽机，机器上用了潘平发明的活塞。纽科门蒸汽机利用真空拉动活塞，蒸汽机就不错输出机械能源，从而驱动其它机械成为可能。而Savery机器侧是利用真空吸水。

纽科门蒸汽机上有冷凝器安设，这个安设也平直影响到了瓦特蒸汽机的安设。

纽科门的这款蒸汽机用于排水时，每分钟走动16次，每走动一次可将45.5升水晋升到46.6米。

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天然这种机器的后果低，但它是东说念主类在能源来源利用迈出的一小步，是接下来的蒸汽机改革的种子。

从蒸汽机的这个角度讲，这是从0到1的步，其后的大神们把蒸汽机作念到了从1到100。

此公莫得生意头脑，他的发明莫得央求专利。这一项发明莫得给他带来什么资产。

2.4 詹姆斯·瓦特（James Watt，1736年1月19日—1819年8月25日）

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纽科门的蒸汽机后果低，瓦特改进纽科门蒸汽机，一步一时事达到了质变，发明了“蒸汽机”，拉开了蒸汽机从1到100的帷幕。

瓦特蒸汽机是和纽科门蒸汽机是常压蒸汽机，利用大气压作念功，机器体积大。

此间他使用了新的加工工艺改进了汽缸的加工精度，活塞的密封安设使用了橡胶材料，将汽缸的直线往复领会通过连杆机构股东轮子作念圆周领会。

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1774年，瓦特将我方缱绻的蒸汽机干预分娩。1776年，终于第一批新式蒸汽机制形收效并应用于内容分娩。1782年瓦特的双向式蒸汽机得到专利，上头的冷凝器结构是这个专利的一部分。1785年以后，瓦特改进的蒸汽机开端在纺织部门干预使用，受到平日宽饶。1794年，瓦特与博尔顿结伙组建了独特制造蒸汽机的公司。在博尔顿的收效计较下，到1824年就分娩了1165台蒸汽机，瓦特与博尔顿王人赚到了不少钱。

2.5 尼古拉·约瑟夫·居纽（Nicolas-Joseph Cugnot)(1725.9.25-1804.10.2) 法国部队工程师。

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他区分在1769和1770年制造了2台用蒸汽驱动的拖车来拖动榴弹炮，第二台现时保存在巴黎国度工艺好意思术学院的工艺博物馆。

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利用了潘平的活塞气缸结构，缱绻了一台不错用蒸汽机驱动的3轮车。该车使用了棘轮机构将活塞的直线领会驱动轮作念圆周领会。

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这种车不错拉动4-5吨的车。由于军方拉榴弹炮走的路时时险峻抗争，有的时候还要爬斜坡，这种车对军方来说实用性就不好，军方其后摈弃了。

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现时有这种车的复成品展示。

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原则上这一台不错在路上行驶的车，即是汽车的雏形了。

2.6 威廉·默多克（William Murdoch）

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他是盘问蒸汽机的前驱。

受到居纽发明的机车启发，1774年，他制作了一台蒸汽机车的模子。该模子原件现时保存在伯明翰科学博物馆。

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该车模子下部有一个乙醇灯加热上头的滚水锅，形成蒸汽。蒸汽包上有安全阀。

特里维西克1794年也曾到默多克处看到过这一台模子机。

默多克那时受雇于瓦特的公司，因为他的这种模子是使用的高压蒸汽机，而瓦特是不心爱用高压蒸汽机，以为高压蒸汽机不安全，是以默多克的使命也就得不到瓦特的复古。因为他手上的使命多，他其后也就没无意候在这个方面再钻研下去。

此公发明了D型滑阀，其后被用在蒸汽机上头。他发明了行星齿轮结构，用来将蒸汽机的往复领会滚动成飞轮的圆转领会。此缱绻被瓦特1781年央求了专利。

2.7 理查德·特里维西克（Richard Trevithick)（1771年4月13日——1833年4月22日）

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他出身在英格兰康沃尔郡Tregajorran，一个矿产聚拢区。父亲是矿长，他有5个姐姐，家说念殷实。

他娶了铁匠艺东说念主John Harvey的男儿Jane Harvey。岳父开了一个锻造厂，制造用于矿场排水的蒸汽泵。他们育了6个子女。

孩子期间，他就看着蒸汽泵从锡矿、铜矿井下泵水。是以他很小就运转斗争矿业工程干系的使命。

有一阵，他和威廉·默多克作念邻居，他有契机看到过威廉·默多克捣饱读他的蒸汽机模子。此经验影响了他其后去研发蒸汽机驱动的机车。

他绕开了瓦特的专利，研发出了高压蒸机，它利用高压蒸汽作念功，与瓦特蒸汽机利用大气压力作念功旨趣不相似。这种机器疏通功率下，要比瓦特蒸汽机体积小、轻，结构更紧凑。

他把他研制的蒸汽机作能源源安装在一个小车上驱动小车，蒸汽机车（the steam locomotive)就被发明出来了。现时全球公认火车头的发明东说念主是特里维西克。他为铁路工业发展投砾引珠。

此公东说念主生如过山车，放诞升沉。他除在机车上的孝顺，在水利工程、贞洁施工、蒸汽汽船范畴也有涉猎。

3 铁路发展史上的里程碑式东说念主物

乔治·史蒂芬森（George Stephenson 1781年6月9日 —1848年8月12日）开端将蒸汽机车生意化营运，并摧生了铁路工业的跨跃式发展。从此“铁路”四肢一个新兴的行业登上了历史舞台。它加快了同期代的工业立异，并一直影响到现时。 乔治·史蒂芬森被誉为“铁路之父”。

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此公出身艰巨，父母文盲。到18岁的时候，我方才去上夜校补习文化课，学习数学等课。

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本篇先写到这里，背面临于蒸汽机车发明经由中的一些内容，请看宥恕本公众号，我会应时推出它的下篇。

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