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  • 火车之父-斯蒂芬逊
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            内容摘要: 斯蒂芬逊 童年的兴趣 1825年9月27日,天还没有大亮,在英国斯多林克顿居住的许多男女老少,就纷纷起床了。他们有的步行,有的骑马,有的坐车,络绎不绝地向同一个地方赶去。 他们去干什么呢?原来,那里要举行一次试车表演,一片人山人海,简直比过节还热闹。 忽然汽笛一声长鸣,只见一台喷云吐雾的机车,拖着6节煤车和20节挤满乘客的车厢,轰轰隆隆地向达林顿方向驶去。参观表演的人群,立刻发出了热烈...

     

    斯蒂芬逊
    童年的兴趣
    1825 年9 月27 日,天还没有大亮,在英国斯多林克顿居住的许多男女老少,就纷纷起床了。他们有的步行,有的骑马,有的坐车,络绎不绝地向同一个地方赶去。
    他们去干什么呢?原来,那里要举行一次试车表演,一片人山人海,简直比过节还热闹。
    忽然汽笛一声长鸣,只见一台喷云吐雾的机车,拖着6 节煤车和20 节挤满乘客的车厢,轰轰隆隆地向达林顿方向驶去。参观表演的人群,立刻发出了热烈的欢呼声和惊叫声。有些骑马的小伙子,催马向前,紧紧迫随在后面,一面跑,一面大声喝彩。
    这条飞奔的钢铁长龙,就是世界上的第一列火车——“旅行号”。火车的出现,使陆路交通运输发生了革命性的变化。它为近代资本主义的迅速发展,开辟了广阔的道路。
    你知道吗?发明这世界上第一列火车的,是放牛娃出身的工人工程师——乔治·斯蒂芬逊。
    乔治·斯蒂芬逊,出生于1781 年6 月9 日。他的父亲是煤矿的一个蒸汽机司炉工,母亲是一个普通的家庭妇女。家8 口,全靠父亲的一点工资生活,日子过得十分艰难。为了分担父亲的重担,在8 岁那年,他就去给人家放牛了。
    贫困的家庭生活,繁重的体力劳动,并没有磨灭斯蒂芬逊强烈的求知欲。
    每当去煤矿给父亲送饭的时候,他总是围着轰隆轰隆转动的机器,入神地看个不够。他想,自己长大以后,要是也能像父亲那样当一个司炉工,操纵巨大的蒸汽机干活,那该多好。放牛的时候,他就用泥巴来做蒸汽机,有锅炉,有汽缸,有飞轮,做得和真的差不多。
    斯蒂芬逊14 岁那年,真的当上了一名见习司炉工。望着炉膛里熊熊燃烧的火苗,听着飞快转动的机器轰鸣声,他高兴极了。他一会儿往炉膛里添煤,一会儿给机器擦去油污,弄得满头大汗,一身油泥,也不肯坐下来歇一歇。
    一个星期六的下午,工人师傅都下工回家了,斯蒂芬逊一个人还呆在工房里。他借口清洗机器零件,把蒸汽机全部拆卸开,想好好了解一下这台机器的内部结构。拆散容易装配难。等他把一大堆零件重新装配起来的时候,室外早已是满天星斗了。
    斯蒂芬逊完全忘记了饥饿。在回家的路上,他的怀里好像揣着一只小兔子,咚咚地蹦跳个不停,生怕第二天机器开动不了。要是耽误了生产,老板是一定不会饶恕他的。他越想越怕,一晚上都没有睡好觉。
    第二天天还没有亮,斯蒂芬逊便急急忙忙地赶到了煤矿。他生火加煤,试着发动那台修过的机器。没有想到,它比平常转得还欢哩。这时,他那悬在半空的心,才像一块石头落了地。
    兴趣是最好的老师。斯蒂芬逊多么渴望自己也能造一台机器。他模仿着拆装过的那台蒸汽机,试着画了一张草图,送给煤矿的总工程师看。总工程师看后,高兴地拍着他的肩膀说:“好啊,有志气的孩子,希望你多读书,多掌握科学知识,将来发明一台比蒸汽机更好的机器!”可是,斯蒂芬逊从小没有进过学校门,怎么读高深的理论书籍呢?勤奋补课为了填补科学知识的空白,斯蒂芬逊决心从头学起。他白天要做工,还要抽空给人家擦皮鞋,修理钟表,好多赚点钱,补贴家庭收入的不足。直到晚上,他才能夹着书本,到煤矿的夜校去上课。那时候,他已经是一个17岁的小伙子了,可是他不怕羞,每天都去和七八岁的孩子一起,坐在教室里听老师讲课。由于他勤奋好学,刻苦用功,很快就掌握了许多科学知识。22岁那年,斯蒂芬逊成了一名机械修理工。
    有一次,煤矿的一台蒸汽机突然发生了故障,许多机械师赶来抢修,可是谁也找不出毛病在哪里。总工程师也闻讯赶来。大家望着那台躺在地上的机器,一个个抓耳挠腮,束手无策。就在这时,斯蒂芬逊走了过来,请求总工程师允许他试一试。那些机械师用轻蔑的眼光打量着这个年轻人,似乎说,我们都没有办法,你还敢来逞能?总工程师担心煤矿停产损失太大,又了解他平时喜爱摆弄机器,便答应了他的请求。
    斯蒂芬逊挽起袖子,把机器全部拆开,对每一个零件都进行了检查和矫正,然后,又不慌不忙地把机器装配好。他下令开车,蒸汽机果然轰隆轰隆地转动起来。煤矿经理听说这件事后,非常高兴,破格把这个放牛娃出身的机械修理工晋升为工程师。那时候,斯蒂芬逊是29 岁。
    研究火车斯蒂芬逊生活的十八、十九世纪,是资本主义迅速发展的时期。
    1768 年,苏格兰的瓦特改进了蒸汽机,给大规模的机器生产提供了强大的动力。资本家生产出来的大批工业品,急需用先进的交通工具,尽快把它们输送到各地去销售。
    1801 年,英国人特列维蒂克制造出了第一台蒸汽机车。可是试车的时候,他在点火以后跑去喝水,等他喝水回来,机车早已烧坏了。3 年以后,特列维蒂克又制造了一台机车,取名“新城堡号”。这台机车只有一个汽缸,机身很大,力量很小,靠齿轮传动,开起来声音震耳欲聋,一摇一摆,变换速度困难,经常出轨。特列维蒂克连遭失败,灰心丧气,就不再研制机车了。
    1807 年,美国的富尔登发明了汽船,基本上解决广水上运输问题,就在这一年,英国的特勒维也制造出了一个火车头。这个火车头重5 吨,每小时能走8 公里,最多拉十几吨货物,再加上经常出事故,许多人都讥笑他说:“你的火车,还不如我的马车跑得好呢。”
    就在这种情况下,斯蒂芬逊开始研究火车。他想,煤矿上的蒸汽机能把深井里的水抽上来,特列维蒂克和特勒维造的机车,能拉得动十几吨重的东西,这力量是从哪里来的呢?他细心观察,反复思考,终于悟出了其中的奥妙。原来,火车要想拉得多,跑得快,全靠“大力士”蒸汽机。
    为了掌握蒸汽机的原理,斯蒂芬逊不怕吃苦,长途跋涉,步行一千多公里,特意来到瓦特的故乡苏格兰,在那里整整工作、研究了一年。他不知疲倦地阅读了许多有关蒸汽机的书籍,研究了蒸汽机的发展演变历史,实地考察了各种类型蒸汽机的特点。
    从瓦特研究改进蒸汽机的过程中,斯蒂芬逊懂得了飞轮可以积蓄能量,保持机器的匀速运转;通过曲柄连杆的传动,可以把活塞往返的直线运动,变成车轮旋转的圆周运动。更重要的是,他明白了能的转变和能量守恒定律。
    煤燃烧放出能量,水受热变成蒸汽得到能量。啊,是蒸汽的能量推动活塞往返运动,带动车轮旋转,火车便向前运动了。所以,汽缸里的蒸汽温度越高,能量越大,火车就可以拉很多的货物,而且比马车跑得更快。
    斯蒂芬逊在总结和掌握了前人制造蒸汽机车的经验教训以后,便开始了研制新的蒸汽机车。他把当时的立式锅炉改成卧式锅炉,用扩大炉膛的办法,来增加锅炉的受热面积和蒸汽。而且,把立式锅炉改成卧式,高度降低,行走、转弯也就平稳、灵活多了。此外,他还在车轮的圆边加上了轮缘,防止火车发生出轨事故,保证行车安全。
    经过多年的研究和反复的试验,斯蒂芬逊在1814 年,制造出了一台名叫“半统靴号”的火车头。他驾驶这个火车头,在煤矿进行了试车表演。试车结果,这台经过改进的火车头,果然比以前的火车头拉得多,跑得快。可惜的是,这个火车头的震动仍然太厉害,在试车过程中,由于机车上的螺拴震松了,以至翻了车,把一名乘车的英国国会议员和英国交通公司的董事长摔伤了。于是,嘲笑指责,挖苦讽刺,时有所闻。有的人甚至危言耸听地说,听到火车的汽笛叫,连天空的飞鸟也会跌下来。一些原来赞成试验火车的官员,现在也极力反对,断言用蒸汽机作交通工具是根本不可能的。
    在困难面前,斯蒂芬逊并没有像特列维蒂克和特勒维那样灰心丧气,止步不前。他以巨大的勇气和毅力,决心对火车头继续进行研究和改进。
    为了减轻火车行进时的震动,斯蒂芬逊在火车上装置了减震弹簧。
    为了进一步提高锅炉的受热面和蒸汽量,加大机车的牵引力和延长锅炉的使用时间,斯蒂芬逊在锅炉里面增设了20 多根小烟管,让炉膛里冒出来的高温烟汽,从小烟管排出去。
    为了防止温度太高引起锅炉破裂,斯蒂芬逊从薄玻璃杯传热快、不会炸裂中得到启示,没有采用增加锅炉壁厚度的办法,而是在锅炉的烟道中添置了一些预热管,使废热气从管外经过。这样,加入锅炉的冷水先经过预热管预热,然后再进入锅炉,就可以避免加入冷水时,因温度剧烈变化引起锅炉破裂。
    为了流通空气,减少噪音,斯蒂芬逊把汽缸里的废汽,用小管通到烟筒里去,利用小管里蒸汽向上的冲力,使煤烟出得比原来更通畅,使炉膛中的空气循环加快,煤也就烧得更欢了。
    经过这一系列的改进,斯蒂芬逊终于造出了牵引力大、运行安全的“旅行号”机车,为火车的制造和发展,奠定了坚实可靠的基础。
    不断前进1823 年,斯蒂芬逊应聘负责修建斯多林克顿到达林顿的铁路。1825 年9月27 日,斯蒂芬逊驾驶着“旅行号”机车,在这条铁路上进行试车表演。当这列火车以每小时24 公里的速度,越过中途的一个大斜坡,安全到达终点站达林顿的时候,斯蒂芬逊才发现,列车上还有450 名乘客,火车的载重量已经达到了90 吨。
    在成功的荣誉面前,斯蒂芬逊并没有就此止步,自我陶醉。他继续运用勤劳智慧的刀斧,在铁路交通运输事业上,开辟着前进的道路。
    不久,英国政府决定,在利物浦和曼彻斯特两大城市之间修筑一条铁路。
    斯蒂芬逊被聘请为负责修筑这条铁路的工程师。在当时的条件下,这是一项规模空前的大工程。他和工人一起,克服了重重困难,很快就把这条铁路修成了。与此同时,斯蒂芬逊继续致力于火车的研究和改进工作,并与他的儿子罗伯特·斯蒂芬逊一起,设计制造了一台取名“火箭号”的新火车头。
    斯蒂芬逊在研制火车方面取得的巨大成功,大大鼓舞了人们研制火车的兴趣。1829 年10 月,在利物浦附近的赖布尔,举行了一次火车比赛。应征参加这次比赛的共有三列火车,一辆马拉车,比赛刚开始,有一列火车因为锅炉破裂,退出了比赛。另一列火车跑了44 公里,因为汽缸破裂而失败。唯有斯蒂芬逊的火车——“火箭号”,以46.4 公里的时速(平均时速22.6 公里),拖着17 吨重的货物,安全行驶112.6 公里,顺利到达终点站曼彻斯特。
    它的速度比那辆四套马车高出两倍以上,荣获比赛冠军。
    从此,火车得到了人们普遍的称赞和重视,正式登上历史舞台,使陆上交通运输的发展,进入了一个新的时期。
    1848 年,终生致力于发展铁路交通运输事业的斯蒂芬逊与世长辞,终年67 岁。
    现在,铁路已经遍布全世界,新的铁路,已经修建。无数的火车,不分日夜,正飞奔在城市、乡镇和国家之间。先进的内燃机车和电气机车,牵引力高达好几千吨,时速高达好几百公里,已经取代蒸汽机车。更先进的机车、火车和铁路,正在研究、设计和试验中,前景十分动人。正因为这样,作为火车的发明人斯蒂芬逊,特别是他那不畏艰辛,百折不回,勤奋学习,勇于创新的精神,将永远铭记在全世界人民的心中!

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