Parní lokomotiva: jak pára roztočí kola a co ukáže model

Parní lokomotiva je kotel na kolech. Oheň v topeništi, tedy v uzavřené peci na zadním konci kotle, ohřívá vodu a ta se mění v páru. Pára pod tlakem proudí do válců na bocích stroje a střídavě tlačí píst dopředu a dozadu. Píst přes ojnici, dlouhou tyč připojenou mimo střed kola, otáčí velkým hnacím kolem podobně, jako noha na pedálu otáčí klikou jízdního kola.

Na parní lokomotivě bývá tento pohyb vidět zvenku: válce, ojnice a tyče, které spojují kola, pracují na boku stroje. I proto je vděčnou předlohou modelů, zvlášť když má stroj slavný příběh. Patří k nim například Stephensonova Rocket z roku 1829, jejíž řešení převzaly téměř všechny další parní lokomotivy, a britský Mallard, který v roce 1938 dosáhl dodnes platného rychlostního rekordu parních lokomotiv. Model ti ukáže tvar a pohyb skutečného stroje, kola na něm ale roztočí tvoje ruka nebo natažený pohon, ne pára.

Jak pára v lokomotivě roztočí kola

Pára projde v lokomotivě od ohně až ke komínu jednou cestou a na každém jejím úseku pracuje jiná část stroje. Když znáš pořadí, najdeš tyto části na fotografii skutečné lokomotivy i na modelu:

1. Topeniště a kotel. Topič přikládá uhlí do topeniště. Horké plyny z ohně procházejí kotlem množstvím trubek, kolem kterých je voda. Voda obklopuje i samotné topeniště, a tak přebírá teplo z velké plochy a mění se v páru.
2. Parní dóm a regulátor. Pára se shromažďuje nad hladinou vody, často v kulaté nástavbě na vrchu kotle, které se říká parní dóm. V ní bývá regulátor, ventil, kterým strojvedoucí pouští páru k válcům a řídí tak sílu stroje.
3. Válec a šoupátko. Na každém boku lokomotivy je válec s pístem. Posuvný ventil, kterému se říká šoupátko, pouští čerstvou páru střídavě před píst a za píst a z druhé strany pístu přitom vypouští páru použitou. Píst proto tlačí v obou směrech, dopředu i dozadu.
4. Křižák a ojnice. Z pístu vychází pístnice, tyč zakončená křižákem, který klouže v rovném vedení. Na křižák je připojena ojnice a její druhý konec sedí na čepu mimo střed hnacího kola. Právě tady se přímý pohyb pístu mění v otáčení kola.
5. Spojnice. Hnací kola na jednom boku spojuje vodorovná tyč, spojnice. Díky ní se točí všechna najednou a síla stroje se rozloží na více kol, která tak lépe drží na kolejnici.
6. Výfuk a komín. Použitá pára odchází z válců do dýmnice, přední části kotle pod komínem, a úzkou dyšnou vyráží nahoru komínem. Strhává s sebou plyny z kotle, a tak přes oheň nasává čerstvý vzduch. Čím víc lokomotiva pracuje, tím silnější je tah a tím lépe hoří oheň.

Lokomotiva se dvěma válci má kliky na levém a pravém boku posunuté o čtvrt otáčky. Když je ojnice na jednom boku v jedné přímce s čepem kola, v takzvané mrtvé poloze, kolem neotočí. Druhý bok je tehdy daleko od mrtvé polohy a kolem otočí, proto se lokomotiva rozjede při jakékoli poloze kol. Za jednu otáčku kola dostanou oba písty dohromady čtyři dávky páry a z komína se ozvou čtyři údery výfuku, které slyšíš jako rytmické pufání.

Šoupátka pohání rozvod, soustava tyčí a pák na boku stroje mezi hnacím kolem a válcem. Strojvedoucí jím mění směr jízdy a určuje, jak dlouho během jednoho pohybu pístu proudí do válce čerstvá pára. Při rozjezdu ji pouští déle, aby měl stroj co největší tažnou sílu. Za jízdy ji pouští kratší dobu a zbytek práce udělá pára, která se ve válci rozpíná. Tak lokomotiva šetří uhlí i vodu.

Uhlí a vodu veze lokomotiva buď v tendru, samostatném voze připojeném hned za stanovištěm strojvedoucího, nebo u menších strojů v nádržích přímo na lokomotivě. Pára z kotle přitom nepohání jen kola, ale i píšťalu, kompresor pro brzdy a čerpadlo, které doplňuje vodu do kotle.

Které lokomotivy se staly předlohou modelů a proč

Rocket, Flying Scotsman, Mallard i Albatros vyšly jako modely pro modelové železnice. Každá se zapsala do historie železnic tím, co změnila, rekordem nebo velikostí, a každá se zachovala alespoň v jednom kuse, takže její předlohu můžeš vidět i naživo. Každou navíc poznáš podle tvaru:

Uspořádání kol je pro lokomotivu něco jako podpis. V Británii a v Americe se zapisuje počtem kol: Flying Scotsman i Mallard mají zápis 4-6-2, tedy čtyři kola vpředu, šest hnacích a dvě vzadu. V kontinentální Evropě se počítají nápravy, tedy dvojice kol. Číslice znamená nápravy bez pohonu, velké písmeno hnací nápravy (A jedna, B dvě, C tři, D čtyři) a malá čárka (′) za znakem říká, že nápravy jsou v otočném podvozku. Oba britské stroje jsou tak 2′C1′ a Albatros 2′D1′. Na modelu nápravy spočítáš za pár sekund a hned víš, kterému typu se podobá.

Rocket, Flying Scotsman i Mallard vycházejí jako modely už desítky let a příběh každé z nich se dá říct jednou větou: lokomotiva, která určila, jak se budou parní lokomotivy stavět, prvních oficiálních 100 mil za hodinu, nejrychlejší parní lokomotiva světa. Slovensko má svůj příběh v Albatrosu. Z patnácti strojů se zachovaly tři a jeden z nich, 498.104, je na Slovensku, kde se o něj stará Albatros klub v Bratislavě.

Co model ze skutečného stroje ukáže a co zjednoduší

Dřevěný model ukazuje tvar a pohyb lokomotivy, ne její sílu. Nemá oheň ani páru, a tak pohyb na něm jde opačným směrem: kola roztočí tvoje ruka nebo natažený pohon, a pokud se píst hýbe, posouvají ho kola přes ojnici. Na skutečném stroji tlačí píst kola. Co přesně tvůj model ukazuje, zjistíš z jeho návodu a obrázků. Při prohlížení se zaměř na tato místa:

• Uspořádání kol. Spočítej nápravy vpředu, hnací nápravy spojené spojnicí a nápravy vzadu a porovnej je s tabulkou výše. Když se shodují s některým strojem, model má stejný typ podvozku. Když ne, napodobuje parní lokomotivu volněji.
• Ojnice a spojnice. Pomalu otoč hnacím kolem a sleduj obě tyče. Spojnice zůstává stále vodorovná a krouží v malém kruhu, ojnice se přitom kývá nahoru a dolů. Když se tyče hýbou takto, model napodobuje skutečný pohyb lokomotivy.
• Píst a křižák. Při tomtéž otáčení sleduj válec. Pokud se z něj vysouvá a zasouvá tyč s křižákem, model ukazuje přeměnu přímého pohybu v otáčení. Pokud se u válce nic nehýbe, model ukazuje jen jeho tvar.
• Levý a pravý bok. Zastav kolo, když je ojnice na jednom boku v jedné přímce s čepem, a podívej se na druhý bok. Na skutečné dvouválcové lokomotivě je tam čep posunutý o čtvrt otáčky. Model to může, ale nemusí napodobovat a ani jedno není chyba.
• Rozvod. Hledej tenčí tyče a páky mezi hnacím kolem a horní částí válce. Pokud se při otáčení kola hýbou, model naznačuje rozvod, který na skutečném stroji posouvá šoupátko. Pokud je nenajdeš, model rozvod zjednodušil nebo vynechal.
• Kotel, dóm, komín a tendr. Na modelu jsou to duté tvary. Všimni si, kde jsou: komín vpředu, parní dóm na vrchu kotle, stanoviště strojvedoucího vzadu a za ním tendr. Rozmístění odpovídá skutečnému stroji, i když uvnitř není voda, oheň ani uhlí.

Skutečná lokomotiva měla i části, které jsou na dřevěném modelu jen naznačené nebo chybí úplně: pojistné ventily, které při příliš vysokém tlaku vypustí páru, průhlednou trubici, na které topič sledoval hladinu vody v kotli, nebo čerpadlo na doplňování vody. Bez nich by skutečný kotel nemohl bezpečně pracovat, model je nepotřebuje.

Pokud se kola nebo tyče na hotovém modelu točí ztuha nebo se zasekávají, postup hledání tření najdeš v článku Mechanismus se zasekává: jak najít tření a odstranit ho.

Pokud si chceš tyto části prohlédnout na vlastním modelu, můžeš sáhnout po modelu Dřevěné 3D puzzle - Model parní lokomotivy ROKR MC501, který má podle popisu v obchodě pohyblivý píst a po natažení pohonu se rozjede vlastní silou; podle údajů v obchodě je určený od 14 let. Méně náročný je podle údajů v obchodě model Dřevěné 3D puzzle - Lokomotiva Little Story E012, s náročností 2 místo 4 a také určený od 14 let.

Jak vystavit model jako kus historie

Model parní lokomotivy působí jako kus historie, když ho vystavíš podobně, jako muzea vystavují skutečné lokomotivy: na koleji, s krátkým popisem a s ojnicemi na očích. Stačí na to čtyři kroky:

1. Urči předlohu. Podle uspořádání kol, tvaru kotle a komína zjisti, kterému typu se model podobá. Pokud konkrétní stroj neurčíš, stačí typ a období, například rychlíková lokomotiva s uspořádáním 2′C1′ z 30. let 20. století.
2. Polož ho na kolej. Postav model na krátký úsek koleje nebo na úzkou dřevěnou desku o něco delší, než je model. Podložka ho oddělí od ostatních věcí na poličce a při utírání prachu ho zvedneš i s ní, aniž bys sahal na tenké tyče.
3. Napiš kartičku. Na malou kartičku napiš typ nebo jméno předlohy, rok a jednu větu o tom, čím se proslavila: rekord, trať nebo počet vyrobených strojů. Model pak vypráví svůj příběh i návštěvě, která o vlacích nic neví.
4. Natoč kola. Před vystavením pootoč hnací kola tak, aby ojnice na boku obráceném do místnosti stála šikmo a pístnice byla vysunutá z válce. V takové poloze je vidět, jak tyče spojují píst s kolem, lépe než v mrtvé poloze.

Pokud tě zajímá, jak jezdí po kolejích vozidlo, které místo páry bere proud z drátu nad tratí, pokračuj článkem Tramvaj: odkud bere proud a jak jezdí po městě.

Časté otázky