Ατμομηχανές τρένων
Ατμάμαξα
Ένας παλιός γραφικός και ρομαντικός γίγαντας στις ράγες.
Η ατμάμαξα (που στην καθομιλουμένη αποκαλείται απλά και "ατμομηχανή") αποτέλεσε τον πρώτο τρόπο έλξης σιδηροδρομικών συρμών. Ο όρος ατμομηχανή αναφέρεται σε οποιαδήποτε αυτοκινούμενη συσκευή χρησιμοποιεί ως μέσο κίνησης τον ατμό.
Ως μέσο κίνησης η ατμάμαξα χρησιμοποιεί τον ατμό, ο οποίος παράγεται με θέρμανση νερού με τη χρήση άνθρακα, ξύλων ως καυσίμου. Το υλικό αυτό καίγεται σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο, το θάλαμο καύσης και ο ατμός παράγεται στον ατμολέβητα. Ο ατμός στη συνέχεια κινεί έμβολα, τα οποία μεταδίδουν την κίνηση στους τροχούς της ατμομηχανής. Καύσιμο υλικό και νερό φέρονται είτε επί της ίδιας της ατμάμαξας είτε σε ειδικά διαμορφωμένο βαγόνι, την εφοδιοφόρο, (κοινώς "καρβουνιέρα", που σύρεται συζευγμένο πίσω από την ατμάμαξα.
Η χρήση των ατμαμαξών γενικεύτηκε σε παγκόσμια κλίμακα κατά το 19ο και τις αρχές του 20ού αιώνα, με αλλεπάλληλες βελτιώσεις και προσθήκες, αλλά λόγω υψηλού κόστους συντήρησης και άλλων μειονεκτημάτων η χρήση τους άρχισε να περιορίζεται σταδιακά, καθώς ήδη από το 1930 είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούνται άλλου τύπου κινητήριες μηχανές, για να εγκαταλειφθεί οριστικά στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Σήμερα ορισμένες ατμάμαξες παραμένουν σε χρήση, κυρίως για τουριστικούς λόγους.
Η χρήση της ατμομηχανής ως μέσου προώθησης σιδηροδρομικών συρμών έγινε προσπάθεια να εκκινήσει όχι από τη Βρετανία, όπως ίσως είναι ευρύτερα γνωστό, αλλά από τις ΗΠΑ.[1] Ο Τζον Φιτς (John Fitch), μεταξύ 1780 και 1790, κατασκεύασε μια μικρή ατμομηχανή ως μοντέλο επίδειξης στην Κυβέρνηση του Τζωρτζ Ουάσιγκτον. Η μικρή αυτή ατμομηχανή κυλούσε πάνω σε ξύλινες τροχιές και είχε την προεξέχουσα στεφάνη προς το εξωτερικό των τροχιών (και όχι προς το εσωτερικό, όπως αργότερα επικράτησε). Διέθετε ένα μικρό λέβητα από χαλκό και ένα μηχανισμό γνωστό ως "Grasshoper Lever" (αργότερα χρησιμοποιήθηκε ως μηχανισμός μετάδοσης σε ατμόπλοια) για τη μετάδοση της κίνησης του εμβόλου στους τροχούς. Η μηχανή αυτή, λόγω του υπερσυντηρητισμού και της δυσπιστίας απέναντι στις εφευρέσεις που επικρατούσε τότε στις ΗΠΑ, παρέμεινε ξεχασμένη και δε χρησιμοποιήθηκε ποτέ. Σήμερα εκτίθεται στο Ohio Historical Society Museum.
Η πρώτη επιτυχημένη προσπάθεια χρήσης ατμομηχανής για σιδηροδρομική χρήση έγινε στη Μεγάλη Βρετανία στις αρχές του 19ου αιώνα. Ως τότε, ως μέσο ελκυσμού οχημάτων επί σιδηροτροχιών χρησιμοποιούνταν άλογα. Καθώς η ατμομηχανή του Τζέιμς Βατ βελτιωνόταν, άρχισαν οι προσπάθειες χρήσης της για την έλξη οχημάτων επί σιδηροτροχιών. Το πρώτο σιδηροδρομικό δρομολόγιο με ατμομηχανή ως μέσο έλξης πραγματοποιήθηκε στις 21 Φεβρουαρίου 1804 με ατμομηχανή που είχε κατασκευάσει ο Ρίτσαρντ Τρέβιθικ (Richard Trevithick). Το δρομολόγιο κάλυψε απόσταση εννέα μιλίων από το σιδηρουργείο "Penydarren" μέχρι το κανάλι Μέρθιρ - Κάρντιφ (Merthyr-Cardiff Canal) της Νότιας Ουαλίας. Αντίγραφο αυτής της ατμομηχανής εκτίθεται σήμερα στο "National Waterfront Museum".
Ακολούθησε, το 1812, η πρώτη εμπορικά επιτυχημένη ατμάμαξα του Μάθιου Μάρεϊ (Matthew Murray), την οποία ο κατασκευαστής της επονόμασε "Salamanca". Ο Μάρεϊ πλήρωσε τα δικαιώματα χρήσης του σχεδίου του Τρέβιθικ και έκανε βελτιώσεις βασιζόμενος σε αυτό, προσθέτοντας έναν ακόμη κύλινδρο για πιο ομαλή λειτουργία και κατοχυρώνοντας αρκετές ευρεσιτεχνίες για επιμέρους εξαρτήματα.
Το 1825 εμφανίζεται η ατμάμαξα "Locomotion" του Τζορτζ Στέφενσον (George Stephenson). Ήταν η πρώτη ατμάμαξα που προσαρμόστηκε σε σιδηρόδρομο μεταφοράς επιβατών. Ο Στέφενσον βελτίωσε την κατασκευή του και το 1829 παρουσίασε το διάδοχο της "Locomotion" που επονόμασε "Rocket". Η ατμάμαξα αυτή κέρδισε το διαγωνισμό έλξης σιδηροδρομικών συρμών που ήταν γνωστός ως "Rainhill Trials" (για την ακρίβεια ήταν η μόνη που ολοκλήρωσε τις δοκιμασίες του διαγωνισμού) επιτυγχάνοντας μέσο όρο ταχύτητας 19 km/h, ανώτατη ταχύτητα 48 km/h, όλα αυτά ρυμουλκώντας συρμό βάρους 13 τόνων. Με τη νίκη του αυτή ο Στέφενσον όχι μόνο κέρδισε το έπαθλο του διαγωνισμού (£500), αλλά και συμβόλαιο για την κατασκευή ατμαμαξών για λογαριασμό της εταιρείας "Liverpool & Manchester Railway". Ο Στέφενσον έγινε κατασκευαστής ατμαμαξών για τους σιδηροδρόμους τόσο της Βρετανίας, όσο και της Ευρώπης και των ΗΠΑ. Η εταιρεία "Liverpool & Manchester Railway" ξεκίνησε ένα χρόνο μετά την υπογραφή του συμβολαίου θέτοντας σε υπηρεσία τόσο φορτηγά όσο και επιβατηγά τραίνα.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες η πρώτη προσπάθεια υιοθέτησης ατμάμαξας για την έλξη συρμών έγινε το 1829 στη Βαλτιμόρη, με ατμάμαξα έλξης που επονομάστηκε "Tom Thumb", κατασκευασμένη από τον Πίτερ Κούπερ (Peter Cooper). Η ατμάμαξα αυτή διάνυσε μια απόσταση 13 μιλίων σε λιγότερο από μια ώρα, στις σιδηροτροχιές της εταιρείας "Baltimore & Ohio Railroad" (κάποια τμήματα της διαδρομής έγιναν σε δρόμο), έλκοντας ένα βαγόνι με 36 επιβάτες συνολικού βάρους 13 τόνων. Η όλη προσπάθεια έλαβε το χαρακτήρα περισσότερο επίδειξης παρά μελλοντικά κερδοφόρου επιχείρησης. Ένα χρόνο αργότερα, εκτελέστηκε το πρώτο δρομολόγιο της "South Carolina Railroad" (25 Δεκεμβρίου 1830) με ατμάμαξα έλξης που επονομάστηκε "Best Friend of Charleston". Το δρομολόγιο που εκτελούσε είχε μήκος έξι μιλίων στο Τσάρλεστον της Νότιας Καρολίνα. Η ατμάμαξα αυτή είναι αξιομνημόνευτη και για το γεγονός ότι προκάλεσε και ένα από τα πρώτα σιδηροδρομικά δυστυχήματα στις ΗΠΑ: Τον Ιούνιο του 1831 ο λέβητάς της εξερράγη και τραυμάτισε το μηχανοδηγό της και τους δύο μαύρους θερμαστές.
Αυτά τα γεγονότα αποτέλεσαν την απαρχή της εποχής των σιδηροδρόμων στις ΗΠΑ. Αρχικά οι πρώτες ατμάμαξες εισάγονταν από την Αγγλία, σύντομα όμως άρχισε να αναπτύσσεται ανάλογη εγχώρια βιομηχανία, όπως η ατμάμαξα "DeWitt Clinton" που κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1830.
Στην Ευρώπη (εκτός Βρετανίας) η πρώτη σιδηροδρομική γραμμή λειτούργησε στο Βέλγιο στις 5 Μαΐου 1835, μεταξύ των πόλεων Μέχελεν και Βρυξελλών. Η ατμάμαξα που χρησιμοποιήθηκε επονομάστηκε "The Elephant" (ελέφαντας).
Στην Ελλάδα το πρώτο σιδηροδρομικό δίκτυο λειτούργησε το 1869, καλύπτοντας τη διαδρομή Αθήνα - Πειραιάς. Ανήκε στην «Eταιρία του απ' Aθηνών εις Πειραιά σιδηροδρόμου» και διέθετε μόνο δύο σταθμούς, αυτόν του Θησείου στην Αθήνα και αυτόν του Πειραιά, στο χώρο που βρίσκεται σήμερα ο σταθμός του ηλεκτρικού σιδηροδρόμου. Χρειάστηκε να περάσουν περισσότερα από 20 χρόνια για να αποκτήσει στοιχειώδες σιδηροδρομικό δίκτυο η Ελλάδα.
Πως λειτουργεί μια ατμομηχανή ;
Ως μέσο κίνησης η ατμάμαξα χρησιμοποιεί τον ατμό, ο οποίος παράγεται με θέρμανση νερού με τη χρήση άνθρακα, ξύλων ή πετρελαίου ως καυσίμου. Το υλικό αυτό καίγεται σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο, το θάλαμο καύσης (αγγλ. firebox) και ο ατμός παράγεται στον ατμολέβητα (αγγλ. boiler). Ο ατμός στη συνέχεια κινεί έμβολα, τα οποία
μεταδίδουν την κίνηση στους τροχούς της ατμομηχανής. Καύσιμο υλικό και νερό φέρονται είτε επί της ίδιας της ατμάμαξας είτε σε ειδικά διαμορφωμένο βαγόνι, την εφοδιοφόρο, (κοινώς "καρβουνιέρα", αγγλ. tender) που σύρεται συζευγμένο πίσω από την ατμάμαξα.
Η χρήση των ατμαμαξών γενικεύτηκε σε παγκόσμια κλίμακα κατά το 19ο και τις αρχές του 20ού αιώνα, με αλλεπάλληλες βελτιώσεις και προσθήκες, αλλά λόγω υψηλού κόστους συντήρησης και άλλων μειονεκτημάτων η χρήση τους άρχισε να περιορίζεται σταδιακά, καθώς ήδη από το 1930 είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούνται άλλου τύπου κινητήριες μηχανές, για να εγκαταλειφθεί οριστικά στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Σήμερα ορισμένες ατμάμαξες παραμένουν σε χρήση, κυρίως για τουριστικούς λόγους.
Η ατμομηχανή είναι εμβολοφόρος θερμική μηχανή εξωτερικής καύσεως, που μετατρέπει την ενέργεια των υδρατμών σε μηχανικό έργο. Στήριξαν ενεργειακά τη Βιομηχανική Επανάσταση από τα μέσα του 18ου αιώνα και μετά, ενώ σήμερα η εφαρμογή τους έχει εκλείψει.
Η πρώτη υποτυπώδης ατμομηχανή κατασκευάστηκε το 100 π.Χ. από τον Ήρωνα τον Αλεξανδρέα και έμεινε στην ιστορία σαν η "μηχανή του Ήρωνα" ή "αιολική σφαίρα". Η πρώτη εμβολοφόρος ατμομηχανή κατασκευάστηκε από το Σκώτο μηχανικό Τζαίημς Βαττ το 18ο αιώνα, η οποία έφτασε στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής στις 9 Σεπτεμβρίου 1753, ενώ ο Τζώρτζ Στέφενσον τη χρησιμοποίησε πρώτος για την κίνηση ατμαμαξών και ο Ρόμπερτ Φούλτον για την κίνηση πλοίων.
Ο ατμός που παράγεται στο λέβητα περνά από τον υπερθεμαντήρα, όπου υπερθερμαίνεται και μετά οδηγείται στον κύλινδρο. Στον κύλινδρο υπάρχει το έμβολο και τέσσερις βαλβίδες στα τοιχώματα. Η είσοδος του ατμού στον κύλινδρο γίνεται από μια βαλβίδα που κλείνει και ανοίγει και κλείνει περιοδικά με ατμοσύρτη. Όταν το έμβολο φτάσει στο τέρμα της διαδρομής του, τότε ο σύρτης φράζει τη θυρίδα από την οποία μπαίνει ατμός στον κύλινδρο, που πιέζει το έμβολο και το μεταφέρει στο σημείο της αφετηρίας του. Με τη μετακίνηση του εμβόλου έχουμε απαγωγή του ατμού από τον κύλινδρο στο συμπυκνωτή, όπου και υγροποιείται, ενώ την ίδια στιγμή ανοίγει ξανά η πρώτη θυρίδα από τον ατμοσύρτη και ξαναμπαίνει ατμός στον κύλινδρο. Το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται συνέχεια.
Συνοπτικά έχουμε τις εξής φάσεις διαδρομής του εμβόλου: εισροή, εκτόνωση, απαγωγή, συμπίεση. Έτσι το έμβολο κινείται παλινδρομικά. Με το ειδικό σύστημα έμβολο-διωστήρας-στρόφαλος η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο μετατρέπεται σε περιστροφική στο στρόφαλο. Η περιστροφική αυτή κίνηση χρησιμοποιείται για να μπουν σε λειτουργία διάφοροι άξονες κινήσεως.
Ατμάμαξα
Ένας παλιός γραφικός και ρομαντικός γίγαντας στις ράγες.
Η ατμάμαξα (που στην καθομιλουμένη αποκαλείται απλά και "ατμομηχανή") αποτέλεσε τον πρώτο τρόπο έλξης σιδηροδρομικών συρμών. Ο όρος ατμομηχανή αναφέρεται σε οποιαδήποτε αυτοκινούμενη συσκευή χρησιμοποιεί ως μέσο κίνησης τον ατμό.
Ως μέσο κίνησης η ατμάμαξα χρησιμοποιεί τον ατμό, ο οποίος παράγεται με θέρμανση νερού με τη χρήση άνθρακα, ξύλων ως καυσίμου. Το υλικό αυτό καίγεται σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο, το θάλαμο καύσης και ο ατμός παράγεται στον ατμολέβητα. Ο ατμός στη συνέχεια κινεί έμβολα, τα οποία μεταδίδουν την κίνηση στους τροχούς της ατμομηχανής. Καύσιμο υλικό και νερό φέρονται είτε επί της ίδιας της ατμάμαξας είτε σε ειδικά διαμορφωμένο βαγόνι, την εφοδιοφόρο, (κοινώς "καρβουνιέρα", που σύρεται συζευγμένο πίσω από την ατμάμαξα.
Η χρήση των ατμαμαξών γενικεύτηκε σε παγκόσμια κλίμακα κατά το 19ο και τις αρχές του 20ού αιώνα, με αλλεπάλληλες βελτιώσεις και προσθήκες, αλλά λόγω υψηλού κόστους συντήρησης και άλλων μειονεκτημάτων η χρήση τους άρχισε να περιορίζεται σταδιακά, καθώς ήδη από το 1930 είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούνται άλλου τύπου κινητήριες μηχανές, για να εγκαταλειφθεί οριστικά στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Σήμερα ορισμένες ατμάμαξες παραμένουν σε χρήση, κυρίως για τουριστικούς λόγους.
Η χρήση της ατμομηχανής ως μέσου προώθησης σιδηροδρομικών συρμών έγινε προσπάθεια να εκκινήσει όχι από τη Βρετανία, όπως ίσως είναι ευρύτερα γνωστό, αλλά από τις ΗΠΑ.[1] Ο Τζον Φιτς (John Fitch), μεταξύ 1780 και 1790, κατασκεύασε μια μικρή ατμομηχανή ως μοντέλο επίδειξης στην Κυβέρνηση του Τζωρτζ Ουάσιγκτον. Η μικρή αυτή ατμομηχανή κυλούσε πάνω σε ξύλινες τροχιές και είχε την προεξέχουσα στεφάνη προς το εξωτερικό των τροχιών (και όχι προς το εσωτερικό, όπως αργότερα επικράτησε). Διέθετε ένα μικρό λέβητα από χαλκό και ένα μηχανισμό γνωστό ως "Grasshoper Lever" (αργότερα χρησιμοποιήθηκε ως μηχανισμός μετάδοσης σε ατμόπλοια) για τη μετάδοση της κίνησης του εμβόλου στους τροχούς. Η μηχανή αυτή, λόγω του υπερσυντηρητισμού και της δυσπιστίας απέναντι στις εφευρέσεις που επικρατούσε τότε στις ΗΠΑ, παρέμεινε ξεχασμένη και δε χρησιμοποιήθηκε ποτέ. Σήμερα εκτίθεται στο Ohio Historical Society Museum.
Η πρώτη επιτυχημένη προσπάθεια χρήσης ατμομηχανής για σιδηροδρομική χρήση έγινε στη Μεγάλη Βρετανία στις αρχές του 19ου αιώνα. Ως τότε, ως μέσο ελκυσμού οχημάτων επί σιδηροτροχιών χρησιμοποιούνταν άλογα. Καθώς η ατμομηχανή του Τζέιμς Βατ βελτιωνόταν, άρχισαν οι προσπάθειες χρήσης της για την έλξη οχημάτων επί σιδηροτροχιών. Το πρώτο σιδηροδρομικό δρομολόγιο με ατμομηχανή ως μέσο έλξης πραγματοποιήθηκε στις 21 Φεβρουαρίου 1804 με ατμομηχανή που είχε κατασκευάσει ο Ρίτσαρντ Τρέβιθικ (Richard Trevithick). Το δρομολόγιο κάλυψε απόσταση εννέα μιλίων από το σιδηρουργείο "Penydarren" μέχρι το κανάλι Μέρθιρ - Κάρντιφ (Merthyr-Cardiff Canal) της Νότιας Ουαλίας. Αντίγραφο αυτής της ατμομηχανής εκτίθεται σήμερα στο "National Waterfront Museum".
Ακολούθησε, το 1812, η πρώτη εμπορικά επιτυχημένη ατμάμαξα του Μάθιου Μάρεϊ (Matthew Murray), την οποία ο κατασκευαστής της επονόμασε "Salamanca". Ο Μάρεϊ πλήρωσε τα δικαιώματα χρήσης του σχεδίου του Τρέβιθικ και έκανε βελτιώσεις βασιζόμενος σε αυτό, προσθέτοντας έναν ακόμη κύλινδρο για πιο ομαλή λειτουργία και κατοχυρώνοντας αρκετές ευρεσιτεχνίες για επιμέρους εξαρτήματα.
Το 1825 εμφανίζεται η ατμάμαξα "Locomotion" του Τζορτζ Στέφενσον (George Stephenson). Ήταν η πρώτη ατμάμαξα που προσαρμόστηκε σε σιδηρόδρομο μεταφοράς επιβατών. Ο Στέφενσον βελτίωσε την κατασκευή του και το 1829 παρουσίασε το διάδοχο της "Locomotion" που επονόμασε "Rocket". Η ατμάμαξα αυτή κέρδισε το διαγωνισμό έλξης σιδηροδρομικών συρμών που ήταν γνωστός ως "Rainhill Trials" (για την ακρίβεια ήταν η μόνη που ολοκλήρωσε τις δοκιμασίες του διαγωνισμού) επιτυγχάνοντας μέσο όρο ταχύτητας 19 km/h, ανώτατη ταχύτητα 48 km/h, όλα αυτά ρυμουλκώντας συρμό βάρους 13 τόνων. Με τη νίκη του αυτή ο Στέφενσον όχι μόνο κέρδισε το έπαθλο του διαγωνισμού (£500), αλλά και συμβόλαιο για την κατασκευή ατμαμαξών για λογαριασμό της εταιρείας "Liverpool & Manchester Railway". Ο Στέφενσον έγινε κατασκευαστής ατμαμαξών για τους σιδηροδρόμους τόσο της Βρετανίας, όσο και της Ευρώπης και των ΗΠΑ. Η εταιρεία "Liverpool & Manchester Railway" ξεκίνησε ένα χρόνο μετά την υπογραφή του συμβολαίου θέτοντας σε υπηρεσία τόσο φορτηγά όσο και επιβατηγά τραίνα.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες η πρώτη προσπάθεια υιοθέτησης ατμάμαξας για την έλξη συρμών έγινε το 1829 στη Βαλτιμόρη, με ατμάμαξα έλξης που επονομάστηκε "Tom Thumb", κατασκευασμένη από τον Πίτερ Κούπερ (Peter Cooper). Η ατμάμαξα αυτή διάνυσε μια απόσταση 13 μιλίων σε λιγότερο από μια ώρα, στις σιδηροτροχιές της εταιρείας "Baltimore & Ohio Railroad" (κάποια τμήματα της διαδρομής έγιναν σε δρόμο), έλκοντας ένα βαγόνι με 36 επιβάτες συνολικού βάρους 13 τόνων. Η όλη προσπάθεια έλαβε το χαρακτήρα περισσότερο επίδειξης παρά μελλοντικά κερδοφόρου επιχείρησης. Ένα χρόνο αργότερα, εκτελέστηκε το πρώτο δρομολόγιο της "South Carolina Railroad" (25 Δεκεμβρίου 1830) με ατμάμαξα έλξης που επονομάστηκε "Best Friend of Charleston". Το δρομολόγιο που εκτελούσε είχε μήκος έξι μιλίων στο Τσάρλεστον της Νότιας Καρολίνα. Η ατμάμαξα αυτή είναι αξιομνημόνευτη και για το γεγονός ότι προκάλεσε και ένα από τα πρώτα σιδηροδρομικά δυστυχήματα στις ΗΠΑ: Τον Ιούνιο του 1831 ο λέβητάς της εξερράγη και τραυμάτισε το μηχανοδηγό της και τους δύο μαύρους θερμαστές.
Αυτά τα γεγονότα αποτέλεσαν την απαρχή της εποχής των σιδηροδρόμων στις ΗΠΑ. Αρχικά οι πρώτες ατμάμαξες εισάγονταν από την Αγγλία, σύντομα όμως άρχισε να αναπτύσσεται ανάλογη εγχώρια βιομηχανία, όπως η ατμάμαξα "DeWitt Clinton" που κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1830.
Στην Ευρώπη (εκτός Βρετανίας) η πρώτη σιδηροδρομική γραμμή λειτούργησε στο Βέλγιο στις 5 Μαΐου 1835, μεταξύ των πόλεων Μέχελεν και Βρυξελλών. Η ατμάμαξα που χρησιμοποιήθηκε επονομάστηκε "The Elephant" (ελέφαντας).
Στην Ελλάδα το πρώτο σιδηροδρομικό δίκτυο λειτούργησε το 1869, καλύπτοντας τη διαδρομή Αθήνα - Πειραιάς. Ανήκε στην «Eταιρία του απ' Aθηνών εις Πειραιά σιδηροδρόμου» και διέθετε μόνο δύο σταθμούς, αυτόν του Θησείου στην Αθήνα και αυτόν του Πειραιά, στο χώρο που βρίσκεται σήμερα ο σταθμός του ηλεκτρικού σιδηροδρόμου. Χρειάστηκε να περάσουν περισσότερα από 20 χρόνια για να αποκτήσει στοιχειώδες σιδηροδρομικό δίκτυο η Ελλάδα.
Πως λειτουργεί μια ατμομηχανή ;
Ως μέσο κίνησης η ατμάμαξα χρησιμοποιεί τον ατμό, ο οποίος παράγεται με θέρμανση νερού με τη χρήση άνθρακα, ξύλων ή πετρελαίου ως καυσίμου. Το υλικό αυτό καίγεται σε ειδικά διαμορφωμένο χώρο, το θάλαμο καύσης (αγγλ. firebox) και ο ατμός παράγεται στον ατμολέβητα (αγγλ. boiler). Ο ατμός στη συνέχεια κινεί έμβολα, τα οποία
μεταδίδουν την κίνηση στους τροχούς της ατμομηχανής. Καύσιμο υλικό και νερό φέρονται είτε επί της ίδιας της ατμάμαξας είτε σε ειδικά διαμορφωμένο βαγόνι, την εφοδιοφόρο, (κοινώς "καρβουνιέρα", αγγλ. tender) που σύρεται συζευγμένο πίσω από την ατμάμαξα.
Η χρήση των ατμαμαξών γενικεύτηκε σε παγκόσμια κλίμακα κατά το 19ο και τις αρχές του 20ού αιώνα, με αλλεπάλληλες βελτιώσεις και προσθήκες, αλλά λόγω υψηλού κόστους συντήρησης και άλλων μειονεκτημάτων η χρήση τους άρχισε να περιορίζεται σταδιακά, καθώς ήδη από το 1930 είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούνται άλλου τύπου κινητήριες μηχανές, για να εγκαταλειφθεί οριστικά στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Σήμερα ορισμένες ατμάμαξες παραμένουν σε χρήση, κυρίως για τουριστικούς λόγους.
Η ατμομηχανή είναι εμβολοφόρος θερμική μηχανή εξωτερικής καύσεως, που μετατρέπει την ενέργεια των υδρατμών σε μηχανικό έργο. Στήριξαν ενεργειακά τη Βιομηχανική Επανάσταση από τα μέσα του 18ου αιώνα και μετά, ενώ σήμερα η εφαρμογή τους έχει εκλείψει.
Η πρώτη υποτυπώδης ατμομηχανή κατασκευάστηκε το 100 π.Χ. από τον Ήρωνα τον Αλεξανδρέα και έμεινε στην ιστορία σαν η "μηχανή του Ήρωνα" ή "αιολική σφαίρα". Η πρώτη εμβολοφόρος ατμομηχανή κατασκευάστηκε από το Σκώτο μηχανικό Τζαίημς Βαττ το 18ο αιώνα, η οποία έφτασε στις Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής στις 9 Σεπτεμβρίου 1753, ενώ ο Τζώρτζ Στέφενσον τη χρησιμοποίησε πρώτος για την κίνηση ατμαμαξών και ο Ρόμπερτ Φούλτον για την κίνηση πλοίων.
Ο ατμός που παράγεται στο λέβητα περνά από τον υπερθεμαντήρα, όπου υπερθερμαίνεται και μετά οδηγείται στον κύλινδρο. Στον κύλινδρο υπάρχει το έμβολο και τέσσερις βαλβίδες στα τοιχώματα. Η είσοδος του ατμού στον κύλινδρο γίνεται από μια βαλβίδα που κλείνει και ανοίγει και κλείνει περιοδικά με ατμοσύρτη. Όταν το έμβολο φτάσει στο τέρμα της διαδρομής του, τότε ο σύρτης φράζει τη θυρίδα από την οποία μπαίνει ατμός στον κύλινδρο, που πιέζει το έμβολο και το μεταφέρει στο σημείο της αφετηρίας του. Με τη μετακίνηση του εμβόλου έχουμε απαγωγή του ατμού από τον κύλινδρο στο συμπυκνωτή, όπου και υγροποιείται, ενώ την ίδια στιγμή ανοίγει ξανά η πρώτη θυρίδα από τον ατμοσύρτη και ξαναμπαίνει ατμός στον κύλινδρο. Το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται συνέχεια.
Συνοπτικά έχουμε τις εξής φάσεις διαδρομής του εμβόλου: εισροή, εκτόνωση, απαγωγή, συμπίεση. Έτσι το έμβολο κινείται παλινδρομικά. Με το ειδικό σύστημα έμβολο-διωστήρας-στρόφαλος η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου στον κύλινδρο μετατρέπεται σε περιστροφική στο στρόφαλο. Η περιστροφική αυτή κίνηση χρησιμοποιείται για να μπουν σε λειτουργία διάφοροι άξονες κινήσεως.
