導讀史蒂芬森和他的蒸汽機車，下面我們就來聊聊關于史蒂芬森發明的蒸汽火車?接下來我們就一起去了解一下吧!史蒂芬森發明的蒸汽火車史蒂芬森和他的蒸汽機車2011-12....

史蒂芬森和他的蒸汽機車，下面我們就來聊聊關于史蒂芬森發明的蒸汽火車?接下來我們就一起去了解一下吧!

史蒂芬森發明的蒸汽火車

史蒂芬森和他的蒸汽機車

2011-12-10 李灝

1800年，詹姆斯·瓦特的蒸汽機專利保護期到期。這意味著人們可以制造任何使用蒸汽機作為動力的機械裝置，而不必為此支付高昂的專利使用費。此后，許多人都開始積極發明使用蒸汽機作為基礎的機械裝置。當然，大部分人都不具備偉大發明家的潛質，大多數人的發明和創意僅僅停留在圖紙上。

瓦特曾經在1769年申請的專利中，提到過高壓蒸汽機的概念。但他并沒有真正嘗試制造過高壓蒸汽機，申請專利是為了確保這種設計概念能為自己所專有，不會被別人使用。瓦特當時認為，制造高壓蒸汽機最大的困難在于，無法制造出高壓條件下確保蒸汽密封的氣缸和活塞，甚至會出現鍋爐爆炸的惡果。

詹姆斯·瓦特

詹姆斯·瓦特發明的改良蒸汽機為用于鐵路運輸奠定了基礎。

另一位著名發明家里查特·特萊維西克也想到了高壓蒸汽機，但許多批評人士卻都不相信高壓蒸汽機能從事任何工作。當時英國許多煤礦都鋪設有木制或鑄鐵軌道，但這些軌道上行駛的運煤車卻是用騾馬牽引的。特萊維西克后來在南威爾士遇到了一名煤礦礦主，他同樣拒絕相信特萊維西克所說的蒸汽機機車能牽引10噸的重物走完16公里的路程。特萊維西克決定和他打賭，隨后他在1804年制造了世界上第一臺蒸汽機車，并成功贏得了這次賭博。

但是特萊維西克的這臺鼻祖蒸汽機車卻不夠成功。1808年，他試圖讓自己的發明能引起公眾的興趣，他租下了一大片場地，建造了一圈環形軌道。觀眾們買了門票就能進去看奇妙的蒸汽機車，還能坐上機車跑幾圈。但是這樣的玩具式運作并未引起廣大公眾的興趣。特萊維西克也逐漸失去了信心，轉向了其他發明領域，把蒸汽機車的事情丟在了一邊。

特萊維西克

特萊維西克發明的“鼻祖”蒸汽機車

下一位登場的發明大師就是后來被譽為“蒸汽機車之父”的喬治·史蒂芬森。史蒂芬森出生于1781年，他的父母都是文盲，既不識字更不會寫字。他的父親是一名消防隊員，收入微薄，根本沒有能力支付學費，好讓史蒂芬森念書。17歲時史蒂芬森開始工作，他知道讀書的重要，便自己掙錢到夜校讀書，學習讀書寫字和算術。1801年時史蒂芬森在一座礦山當上了一名機械操作員，為了彌補家用，史蒂芬森憑借出色的動手能力自己做鞋子，還為別人修理鐘表。

1815年時，史蒂芬森注意到不少礦山因為井下瓦斯遇到明火發生爆炸的慘劇，于是他反復試驗，發明了一種礦山安全照明燈。但也就在同時，另一位著名科學家戴維也發明了類似的照明燈，由于史蒂芬森沒有良好的教育背景，大多數人都認為史蒂芬森剽竊了戴維的成果，但實際上史蒂芬森研究安全燈的時間，比戴維還早。無論如何，安全燈的事件讓史蒂芬森背上了壞名聲，但他自己卻沒有氣餒，繼續從事自己喜愛的發明事業。

在蒸汽機車的歷史上，史蒂芬森的發明意義巨大。有趣的是，史蒂芬森最開始的嘗試并沒有取得他所期望的成功。最需要運輸動力的礦主們當時并不認為原始的蒸汽機車在運煤方面，能比馬匹干得更好。特萊維西克1804年設計出世界上第一臺真正的蒸汽機車之后，曾為泰恩賽德的一位礦主制造了一臺蒸汽機車，用于運輸礦石。在他的影響下，泰恩賽德當地有好幾個人都設計出自己的蒸汽機車。因為對礦山的工作較為熟悉，史蒂芬森很早就開始關注蒸汽機車的設計。

1814年，史蒂芬森設計出自己的第一臺蒸汽機車，這種機車可以在基林沃斯礦區的車道上運煤，被命名為布呂歇爾。這臺蒸汽機車能牽引30噸重的煤炭拖車以每小時6.4公里的速度上坡，是第一臺成功使用凸緣車輪的蒸汽機車。史蒂芬森在基林沃斯總共制造了16臺機車，其中大多數用作當地煤礦的運煤機車。1817年，斯蒂芬森為基爾馬諾克到特魯恩的鐵路建造了一臺6輪蒸汽機車，但使用不久后發現車輛對鑄鐵制造的鐵軌損壞十分嚴重，被迫停止使用。當時許多地方的“鐵軌”是木頭或鑄鐵制成的，史蒂芬森的機車重量太重，木制軌道無法承受，而當時的鑄鐵軌道脆性過大，也難以長期使用。于是史蒂芬森著手改進鑄鐵軌道的設計，以減少軌道損壞。為了減少機車對軌道的壓力，他增加了車輪數量。

1821年，英國決定在斯托克頓和達靈頓之間修建一條鐵道，這條鐵道長40公里，將把一些煤礦出產的煤炭運往碼頭。原本當地政府計劃依舊使用馬匹牽引煤車在鐵軌上運煤，但史蒂芬森成功說服了決策者，將計劃改為使用蒸汽機車。1821年史蒂芬森詳細考察了鐵軌線路，同年鐵道開始修建。

史蒂芬森必須為新鐵道提供性能可靠的蒸汽機車，1825年，史蒂芬森完成了第一輛實用型機車，同年9月27日，鐵道正式開始運營。史蒂芬森親自駕駛機車拖著80噸重的煤車在兩小時內行駛了15公里，某些路段時速達到了39公里。在開通儀式上，機車還掛上了一節客車車廂，里面乘坐著好奇的達官貴人們。這是有史以來首次以蒸汽為動力的鐵路旅客運輸。新鐵道使用的是鍛造鐵軌，這種鐵軌更結實耐用，能夠承受沉重的蒸汽機車。史蒂芬森為新鐵道選定的軌距是4英尺8.5英寸（1435毫米）的鐵道軌距，被稱為“史蒂芬森軌距”，今天已經成為世界鐵道的標準軌距。在試運行中，史蒂芬森發現，很小的上坡路也會讓蒸汽機車耗費極大的功率。即使存在1/260的坡度，蒸汽機車也要浪費一半的功率。據此他得出結論，鐵軌必須盡可能水平鋪設。

1829年，英國政府修建了從利物浦到曼徹斯特的鐵道。在鐵路接近建成時，英國政府卻仍然拿不定主意在鐵路上采用何種運輸工具。許多技術人士給政府提出了許多稀奇古怪的方案，但大多數都無法實現。這些建議中，最可行的就是在鐵路兩端建造固定式蒸汽機，利用蒸汽動力帶動絞車通過繩索拉動鐵道車。但在史蒂芬森看來，這樣的方案仍然無法發揮蒸汽機的效率，他積極建議政府直接采取蒸汽機車作為動力，為了打消政府的顧慮，他建議政府舉行蒸汽機車的競賽，通過競賽來選擇可靠實用的蒸汽機車投入鐵路運營。當局采納了史蒂芬森的建議，決定舉行一次蒸汽機車競賽，根據競賽的結果來決定由誰來負責制造這條鐵道上運營的蒸汽機車。競賽定于10月舉行，所有參賽者派出的蒸汽機車重量不能超過6噸，而且要能在鐵道上完成總長97公里的賽程。

當時有4臺蒸汽機車參與比賽。其中一輛車在運輸前往比賽場地的途中損壞，且重量超出了比賽的規定。另有兩臺蒸汽機車由于存在機械問題被取消了比賽資格。結果只有史蒂芬森的“火箭號”蒸汽機車留了下來。史蒂芬森蒸汽機車最大的優勢是采用了管式鍋爐——那是鐵道公司叫作布斯的一位管理者幫助設計的，這種鍋爐極大地改善了熱交換效率，讓蒸汽機如虎添翼。蒸汽驅動氣缸里的活塞運動，將動力直接傳遞給前軸。在進行了改進之后，史蒂芬森蒸汽機車能夠拖動裝載30多人的車廂以每小時45公里的速度行駛。這是巨大的成功！這次競賽獲得的獎金，被平均分給了史蒂芬森和布斯，管式鍋爐的發明者。由于成功贏得了比賽，史蒂芬森一下子名聲大噪。

喬治·史蒂芬森

史蒂芬森“火箭號”蒸汽機車

1839年9月15日，利物浦-曼徹斯特鐵路舉行竣工儀式，政府和工業界的名流紛紛出席，連英國首相威靈頓公爵也出現在典禮現場。儀式上，史蒂芬森主持制造的8臺蒸汽機車隆隆開動，從利物浦出發，成為當時最為著名的盛況。也是在這一天，利物浦議會議員威廉·姆哈斯基森因為距離鐵軌太近，不幸被“火箭號”機車撞到受了重傷，史蒂芬森立即用火車將他運往附近的醫院，但后者還是傷重身亡，成了最早的蒸汽機車事故的受害者。無論如何，史蒂芬森的蒸汽機車大獲成功，顛覆了先前人們對蒸汽機車的懷疑和排斥，此后史蒂芬森被任命為其他多條鐵路工程的總工程師。蒸汽機車作為鐵道運輸動力霸主的時代，從此開啟。

1837年的倫敦-伯明翰鐵路車站站臺內景，當時的客車車廂尚為敞篷設計。