Parna lokomotiva: kako para okreće kotače i što pokaže model

Parna lokomotiva je kotao na kotačima. Vatra u ložištu, odnosno u zatvorenoj peći na stražnjem kraju kotla, grije vodu i ona se pretvara u paru. Para pod tlakom struji u cilindre na bokovima stroja i naizmjence gura klip naprijed i natrag. Klip preko ojnice, duge poluge pričvršćene izvan središta kotača, okreće veliki pogonski kotač slično kao što noga na pedali okreće pedalu bicikla.

Na parnoj lokomotivi taj se pokret obično vidi izvana: cilindri, ojnice i poluge koje povezuju kotače rade na boku stroja. I zato je zahvalan predložak za modele, osobito kad stroj ima slavnu priču. Među njih spadaju primjerice Stephensonova Rocket iz 1829., čija su rješenja preuzele gotovo sve kasnije parne lokomotive, i britanski Mallard, koji je 1938. postigao i danas važeći rekord brzine parnih lokomotiva. Model ti pokaže oblik i pokret pravog stroja, ali njegove kotače okreće tvoja ruka ili navijeni pogon, a ne para.

Kako para u lokomotivi okreće kotače

Para u lokomotivi prolazi jednim putem od vatre sve do dimnjaka, a na svakom dijelu tog puta radi drugi dio stroja. Kad znaš redoslijed, te ćeš dijelove pronaći na fotografiji prave lokomotive i na modelu:

1. Ložište i kotao. Ložač ubacuje ugljen u ložište. Vrući plinovi iz vatre prolaze kroz kotao mnoštvom cijevi oko kojih je voda. Voda okružuje i samo ložište, pa preuzima toplinu s velike površine i pretvara se u paru.
2. Parna kupola i regulator. Para se skuplja iznad razine vode, često u okrugloj nadogradnji na vrhu kotla koja se zove parna kupola. U njoj je obično regulator, ventil kojim strojovođa pušta paru prema cilindrima i tako upravlja snagom stroja.
3. Cilindar i razvodnik. Na svakom boku lokomotive nalazi se cilindar s klipom. Klizni ventil, koji se zove razvodnik, pušta svježu paru naizmjence ispred i iza klipa, a s druge strane klipa pritom ispušta iskorištenu paru. Klip zato gura u oba smjera, naprijed i natrag.
4. Križna glava i ojnica. Iz klipa izlazi klipnjača, poluga koja završava križnom glavom što klizi u ravnoj vodilici. Na križnu glavu spojena je ojnica, a njezin drugi kraj sjedi na zatiku izvan središta pogonskog kotača. Upravo se ovdje ravno gibanje klipa pretvara u okretanje kotača.
5. Spojne poluge. Pogonske kotače na jednom boku povezuje vodoravna poluga, spojna poluga. Zahvaljujući njoj svi se okreću istodobno, a snaga stroja raspoređuje se na više kotača, koji tako bolje prianjaju uz tračnicu.
6. Ispuh i dimnjak. Iskorištena para odlazi iz cilindara u dimnjaču, prednji dio kotla ispod dimnjaka, i kroz usku mlaznicu izlijeće uvis kroz dimnjak. Sa sobom povlači plinove iz kotla i tako kroz vatru usisava svjež zrak. Što lokomotiva više radi, to je jači uzgon i to bolje gori vatra.

Lokomotiva s dva cilindra ima ručice na lijevom i desnom boku pomaknute za četvrtinu okreta. Kad je ojnica na jednom boku u jednom pravcu sa zatikom kotača, u takozvanom mrtvom položaju, ne može okrenuti kotač. Drugi bok je tada daleko od mrtvog položaja i okreće kotač, zato lokomotiva krene pri bilo kojem položaju kotača. Za jedan okret kotača oba klipa zajedno dobiju četiri obroka pare, a iz dimnjaka se začuju četiri udara ispuha, koja čuješ kao ritmično puhanje.

Razvodnike pokreće razvodni mehanizam, sklop poluga na boku stroja između pogonskog kotača i cilindra. Strojovođa njime mijenja smjer vožnje i određuje koliko dugo tijekom jednog hoda klipa svježa para struji u cilindar. Pri polasku je pušta dulje da stroj ima što veću vučnu silu. U vožnji je pušta kraće, a ostatak posla obavi para koja se širi u cilindru. Tako lokomotiva štedi ugljen i vodu.

Ugljen i vodu lokomotiva vozi ili u tenderu, zasebnom vagonu spojenom odmah iza kabine strojovođe, ili kod manjih strojeva u spremnicima izravno na lokomotivi. Para iz kotla pritom ne pokreće samo kotače, nego i zviždaljku, kompresor za kočnice i pumpu koja nadopunjuje vodu u kotlu.

Koje su lokomotive postale predlošci modela i zašto

Rocket, Flying Scotsman, Mallard i Albatros izašli su kao modeli za modelne željeznice. Svaka se upisala u povijest željeznice onim što je promijenila, rekordom ili veličinom, i svaka je sačuvana u barem jednom primjerku, pa njezin predložak možeš vidjeti i uživo. Osim toga, svaku ćeš prepoznati po obliku:

Raspored kotača za lokomotivu je nešto poput potpisa. U Britaniji i Americi zapisuje se brojem kotača: Flying Scotsman i Mallard imaju oznaku 4-6-2, dakle četiri kotača sprijeda, šest pogonskih i dva straga. U kontinentalnoj Europi broje se osovine, odnosno parovi kotača. Brojka znači osovine bez pogona, veliko slovo pogonske osovine (A jedna, B dvije, C tri, D četiri), a mala crtica (′) iza znaka kaže da su osovine u okretnom postolju. Oba britanska stroja tako su 2′C1′, a Albatros 2′D1′. Na modelu osovine prebrojiš za nekoliko sekundi i odmah znaš kojem tipu sliči.

Rocket, Flying Scotsman i Mallard izlaze kao modeli već desetljećima, a priča svake od njih može se ispričati jednom rečenicom: lokomotiva koja je odredila kako će se graditi parne lokomotive, prvih službenih 100 milja na sat, najbrža parna lokomotiva na svijetu. Slovačka ima svoju priču u Albatrosu. Od petnaest strojeva sačuvana su tri, a jedan od njih, 498.104, nalazi se u Slovačkoj, gdje o njemu brine Albatros klub u Bratislavi.

Što model pokaže od pravog stroja, a što pojednostavi

Drveni model pokazuje oblik i pokret lokomotive, a ne njezinu snagu. Nema vatre ni pare, pa pokret na njemu ide u suprotnom smjeru: kotače okreće tvoja ruka ili navijeni pogon, a ako se klip pomiče, guraju ga kotači preko ojnice. Na pravom stroju klip gura kotače. Što točno tvoj model pokazuje, saznat ćeš iz njegovih uputa i slika. Dok ga razgledavaš, usredotoči se na ova mjesta:

• Raspored kotača. Prebroji osovine sprijeda, pogonske osovine povezane spojnom polugom i osovine straga te ih usporedi s tablicom iznad. Kad se podudaraju s nekim strojem, model ima isti tip podvozja. Kad se ne podudaraju, slobodnije oponaša parnu lokomotivu.
• Ojnica i spojna poluga. Polako okreni pogonski kotač i prati obje poluge. Spojna poluga ostaje stalno vodoravna i kruži u malom krugu, a ojnica se pritom njiše gore-dolje. Kad se poluge pomiču ovako, model oponaša pravi pokret lokomotive.
• Klip i križna glava. Pri istom okretanju prati cilindar. Ako iz njega izlazi i u njega ulazi poluga s križnom glavom, model pokazuje pretvaranje ravnog gibanja u okretanje. Ako se kod cilindra ništa ne pomiče, model pokazuje samo njegov oblik.
• Lijevi i desni bok. Zaustavi kotač kad je ojnica na jednom boku u jednom pravcu sa zatikom i pogledaj drugi bok. Na pravoj dvocilindarskoj lokomotivi zatik je ondje pomaknut za četvrtinu okreta. Model to može, ali ne mora oponašati i ni jedno ni drugo nije greška.
• Razvodni mehanizam. Traži tanje poluge i ručice između pogonskog kotača i gornjeg dijela cilindra. Ako se pri okretanju kotača pomiču, model naznačuje razvodni mehanizam, koji na pravom stroju pomiče razvodnik. Ako ih ne pronađeš, model je razvodni mehanizam pojednostavio ili izostavio.
• Kotao, kupola, dimnjak i tender. Na modelu su to šuplji oblici. Obrati pažnju gdje su: dimnjak sprijeda, parna kupola na vrhu kotla, kabina strojovođe straga, a iza nje tender. Raspored odgovara pravom stroju, iako unutra nema vode, vatre ni ugljena.

Prava lokomotiva imala je i dijelove koji su na drvenom modelu samo naznačeni ili potpuno nedostaju: sigurnosne ventile koji pri previsokom tlaku ispuste paru, prozirnu cijev na kojoj je ložač pratio razinu vode u kotlu ili pumpu za nadopunjavanje vode. Bez njih pravi kotao ne bi mogao sigurno raditi, a model ih ne treba.

Ako se kotači ili poluge na gotovom modelu teško okreću ili zapinju, postupak traženja trenja pronaći ćeš u članku Mehanizam se zaglavljuje: kako pronaći trenje i ukloniti ga.

Ako želiš ove dijelove razgledati na vlastitom modelu, možeš posegnuti za modelom Drvena 3D puzzle - Model parne lokomotive ROKR MC501, koji prema opisu u trgovini ima pomični klip i nakon navijanja pogona krene vlastitom snagom; prema podacima u trgovini namijenjen je od 14 godina. Manje zahtjevan je prema podacima u trgovini model Drvena 3D puzzle - Lokomotiva Little Story E012, sa zahtjevnošću 2 umjesto 4 i također namijenjen od 14 godina.

Kako izložiti model kao komad povijesti

Model parne lokomotive djeluje kao komad povijesti kad ga izložiš slično kao što muzeji izlažu prave lokomotive: na tračnici, s kratkim opisom i s ojnicama na vidiku. Za to su dovoljna četiri koraka:

1. Odredi predložak. Prema rasporedu kotača, obliku kotla i dimnjaka otkrij kojem tipu model sliči. Ako ne odrediš konkretan stroj, dovoljni su tip i razdoblje, na primjer lokomotiva za brze vlakove s rasporedom 2′C1′ iz 1930-ih.
2. Stavi ga na tračnicu. Postavi model na kratak komad kolosijeka ili na usku drvenu dasku malo dulju od modela. Podloga ga odvaja od ostalih stvari na polici, a pri brisanju prašine podigneš ga zajedno s njom, bez hvatanja za tanke poluge.
3. Napiši karticu. Na malu karticu napiši tip ili ime predloška, godinu i jednu rečenicu o tome po čemu je postao slavan: rekord, pruga ili broj proizvedenih strojeva. Model tada svoju priču priča i gostima koji o vlakovima ništa ne znaju.
4. Namjesti kotače. Prije izlaganja zakreni pogonske kotače tako da ojnica na boku okrenutom prema sobi stoji koso, a klipnjača bude izvučena iz cilindra. U takvom se položaju bolje nego u mrtvom položaju vidi kako poluge povezuju klip s kotačem.

Ako te zanima kako po tračnicama vozi vozilo koje umjesto pare uzima struju iz žice iznad pruge, nastavi člankom Tramvaj: odakle dobiva struju i kako vozi po gradu.

Česta pitanja