Richard Trevithick og hans lokomotiver

Richard Trevithick var mannen som fant på å sette dampmaskinen på skinner, for å bruke den til å trekke vogner. Dessverre var ikke skinnene sterke nok til å tåle vekten av lokomotivene. 

Richard Trevithick ble født den 13. april 1771 i Tregajorran som ligger mellom Cambourne og Redruth i Cornwall sørvest i England. Hans far var daglig leder for en gruve i nærheten, og familien bosatte seg i utkanten av Cambourne. I sin ungdom hadde Trevithick tilbrakt mye tid ved gruva, og hadde etter hvert begynt å interessere seg for dampmaskiner. 

I Cornwall var det i uminnelige tider blitt utvunnet kobber og tinn. Etter hvert som gruvene ble dypere ble de ofte oversvømt av grunnvann. På begynnelsen av 1700-tallet hadde Thomas Newcomen konstruert en dampmaskin med sylinder og stempel for å pumpe vann ut av gruvene. Sylinderen var stående, og kammeret på stempelets underside ble fylt med damp. Etter at sylinderen ble fylt med damp, ble vann sprøytet inn gjennom en dyse. Dermed oppstod et undertrykk i det nedre kammeret, og stempelet ble suget nedover. Stempelet i pumpesylinderen ble løftet, og vann pumpet ut av gruva. 

Newcomens maskiner var svært store og meget uøkonomiske i drift. Hver gang sylinderen ble fylt med damp ble den varmet opp, og hver gang det ble sprøytet vann inn i den ble den avkjølt. For hvert stempelslag brukte den omtrent fire ganger så mye damp som sylinderen rommet. Effekttapet var svært stort og virkningsgraden var svært lav. James Watt, en skotsk instrumentmaker, fant ut at mye energi kunne spares ved å montere en separat kondenser hvor vann ble sprøytet inn i for å oppnå undertrykk. Dermed kunne sylinderen holde ennoenlunde jevn temperatur. Maskinens virkningsgrad økte betraktelig, og forbruket av damp og kull ble vesentlig redusert. 

Watt fikk patent på sin separate kondenser i 1769, og sammen med Matthew Boulton begynte Watt å produsere dampmaskiner. Boulton og Watt hadde dessuten foretatt en rekke tekniske forbedringer på dampmaskinen. Med loven i hånd kunne Watt kreve at gruveeierne betalte ham 1/3 av de pengene som de sparte i kullutgifter på å bruke hans dampmaskiner framfor maskinene til Thomas Newcomen. Boulton & Watt ble innvilget patent fram til 1800. På grunn av dette ble James Watt en svært upopulær mann i Cornwall, særlig blant gruveeierne. 

Høytrykksdampmaskinen   

Richard Trevithick hadde i årevis arbeidet med å utvikle en dampmaskin av en annen type for å unngå patenten til James Watt. Da verden gikk inn i det 19. århundre hadde han klart å konstruere en høytrykksdampmaskin. Damp under trykk ble sluppet inn i sylinderen og fikk stempelet til å bevege seg, og den brukte dampen ble sluppet ut i fri luft. Dermed unngikk man kondenseren som Watt hadde patent på. Når maskinen arbeidet med høyere trykk, kunne de bygges mindre enn Watts maskiner. Trevithicks maskiner arbeidet med et damptrykk som tilsvarte omtrent 3-3,5 ganger atmosfæretrykket. Enkelte maskiner skal visstnok ha arbeidet med opp til 10 atmosfærers trykk. 

Trevithick måtte konstruere en dampkjel som tålte slike høye damptrykk. Kjelen var sylindrisk og fyrkassa var plassert inne i selve kjelen. Avgassene ble ledet gjennom et stort røykrør gjennom kjelen til skorsteinen. De dampkjelene som Trevithick brukte i kjøretøyene og lokomotivene hadde et U-formet røykrør gjennom kjelen. Han konstruerte også en veivaksel for å overføre stempelets lineære bevegelser til roterende. Den brukte dampen fra sylinderen ble sluppet ut, og derfor fikk Trevithicks dampmaskiner tilnavnet ”Puffers”. Watt mente at dampmaskiner som arbeidet med høyt trykk var farlige for omgivelsene, og det påstås at Watt skal ha sagt at Trevithick burde vært hengt for å bringe en slik farlig ting til verden. Etter at Trevithick begynte å konstruere høytrykksdampmaskiner ble Watts atmosfæriske dampmaskiner med kondenser avleggs. 

Trevithick fant fort ut at en høytrykksdampmaskin kunne brukes til framdrift av kjøretøyer. En skotsk ingeniør som het William Murdoch, og som var ansatt hos Boulton & Watt, hadde forsøkt å bruke en dampmaskin av Watts patent til et kjøretøy, uten å lykkes. I 1801 ble en maskin montert på en vogn, og julaften 1801 ble den prøvekjørt i Cambourne i Cornwall. Dette kjøretøyet fikk navnet ”Puffing Devil”. Dessverre ble fyren ikke slukket før vogna ble satt i vognskjulet, og både vogn og skjul brant opp. I 1803 oppholdt Trevithick seg i London, hvor han monterte en dampmaskin på en vogn og kjørt gjennom Londons gater med den. Syv eller åtte personer var med i vogna, og den skal visstnok ha kommet opp i en hastighet på mellom 10 og 15 km/t, før den kjørte inn i et gjerde. 

Coalbrookdale 1803

Landeveiene på den tiden var humpete og dårlige, og var lite egnet for kjøretøyer. En stor del av varetransporten foregikk med hestetrukne båter på kanalene som ble bygget ut på slutten av 1700- og begynnelsen av 1800-tallet. Mange gruver og større industribedrifter hadde baner for skinnegående vogner for å transportere gods til nærmeste kanal. Disse vognene ble trukket av hester, og skinnene var laget av enten tre eller jern. Jernverket i Coalbrookdale i grevskapet Shropshire hadde en slik bane. I 1802 konstruerte Trevithick et lokomotiv til bruk på banen. Lokomotivet ble bygget i Coalbrookdale i 1803. Sylinderen hadde en diameter på  4 ¾ tomme (121 mm) og en slaglengde på 3 fot (914 mm). Sylinderen var enkeltvirkende, det vil si at dampen bare virket på den ene siden av stempelet. Lokomotivet var derfor utstyrt med et stort svinghjul, og en del av kreftene fra stempelstanga ble overført til svinghjulet. 

Den 8. september 1803 eksploderte en dampkjel på en dampmaskin i Greenwich. Fire arbeidere ble drept i eksplosjonen. Maskinen var en av de som Trevithick hadde konstruert. Etter denne eksplosjonen ble Trevithicks dampkjeler utstyrt med to sikkerhetsventiler. Den ene av dem var ikke justerbar. Selv om Trevithick hevdet at årsaken var feilaktig betjening av maskinen, og at eksplosjonen skyldtes at det var for høyt trykk i kjelen, var denne ulykken et stort tilbakeslag for ham. Anthony Burton hevder i sin bok om Trevithick at det er en sammenheng mellom eksplosjonen og at det er svært lite kildemateriale som er bevart om lokomotivet i Coalbrookdale, bortsett fra en tegning. Vi vet ikke en gang om lokomotivet i det hele tatt ble brukt på banen. Skinnene på banen var L-formet og laget av støpejern. Slike skinner var egnet for hestetrukne vogner som var forholdsvis lette, men støpejern er for sprøtt til at det egner seg til skinner for lokomotivdrift. Maskinen fikk hjulene demontert og ble brukt til andre formål. 

Penydarren 1804 

På samme tid fikk Trevithick et brev fra Samuel Homfray som hadde etablert et større jernverk i Penydarren nær Merthyr Tydfil i det sørlige Wales. Homfray ville ha en dampmaskin til å drive en hammer på jernverket. På slutten av 1700-tallet var det blitt bygget en 38 km lang kanal fra Merthyr Tydfil til Cardiff. De fleste av kanalens 49 sluser var anlagt på den øverste strekningen, og etter hvert som trafikken økte brukte båtene svært lang tid på å komme gjennom alle slusene. Derfor hadde jernverket anlagt en 9 3/4 miles (16 km) lang bane for skinnegående vogner fra verket til Abercynon som var nedenfor de slusene hvor kapasitetsproblemene var størst. Banen var bygget med sporvidde 4 fot og 4 tommer (1321 mm), og skinnene var L-formet og tre fot lange. 

Dampmaskinen var egentlig bygget for å drive en hammer på jernverket. Men både Trevithick og Homfray ville prøve å kjøre den på verkets bane. Maskinen var svært lik den som ble brukt på Coalbrookdale. Sylinderen var plassert i den andre enden av kjelen. Sylinderen var plassert horisontalt, og hadde en diameter på 8 ¼ tomme (ca 210 mm). Slaglengden var 4 ½ fot (1372 mm). Damptrykket i lokomotivets kjel var omtrent 3 ganger atmosfæretrykket. 

Kjøringen som Homfray og Hill hadde veddet om ville gå bra eller ikke fant sted tirsdag den 21. februar. Toget kjørte fra Penydarren, og i vognene som var koblet til lokomotivet satt om lag 70 menn. For at toget skulle komme fram måtte greiner kappes av trær og flere større steiner fjernes fra sporet, så det tok 4 timer og 5 minutter å kjøre hele strekningen. Da toget returnerte knakk en av boltene til hjulopphenget. Dette førte til at det ble hull i kjelen og vannet rant ut. Det tok tid å reparere lokomotivet slik at toget kunne returnere, men Homfray vant veddemålet. 

Dessverre viste det seg at lokomotivet var i tyngste laget for skinnene på banen. Hjulene ble derfor demontert og dampmaskinen ble brukt til andre formål. Vognene på banen ble igjen trukket av hester. 

Wylam kullgruver 1805

Trevithicks forsøk med damplokomotiv i Penydarren vakte ikke særlig stor oppmerksomhet blant folk på den tiden. Men Christopher Blackett som eide Wylam kullgruver i Northumberland, i nærheten av Newcastle-On-Tyne, hadde hørt om lokomotivet på banen i Penydarren. På midten av 1700-tallet hadde det blitt bygget en 8 km lang bane med treskinner for transport av kull til elva Tyne hvor kullet ble lastet om bord i båter. Blackett ville ha et slikt lokomotiv til denne banen, og engasjerte Trevithick for å få bygget et slikt lokomotiv. 

Sannsynlig ble lokomotivet bygget på John Whinfield sitt jernstøperi i Gateshead. Lokomotivet var svært likt det som ble bygget i Penydarren. Sylinderen hadde en diameter på 9 tommer (229 mm) og en slasglengde på 3 fot (914 mm). Dette lokomotivet hadde hjulflenser. John Turnbull som var lærling på jernstøperiet på den tiden, kunne senere fortelle at det ble bygget et provisorisk spor på verket hvor lokomotivet ble prøvekjørt. Dessverre var lokomotivet for tungt for skinnene på banen. Skinnene knakk og lokomotivet ble ikke tatt i bruk på banen som tilhørte Wylam kullgruver. Maskinen ble, i følge Turnbull. ikke overtatt av Blackett, men brukt som stasjonær dampmaskin på jernstøperiet. 

Steam Circus 1808    

Richard Trevithick hadde ledet arbeidet med å bygge en tunnel under Themsen. Dette arbeidet hadde mislyktes, og etter denne nedturen satset han igjen på damplokomotiv. Lokomotivet ble bygget for ham av John Hazledine og John Urpeth Rastrick i Bridgnorth i Shropshire. Det fikk navnet ”Catch Me Who Can”, og var konstruert på en annen måte enn de tidligere lokomotivene. I motsetning til de tidligere lokomotivene hadde ”Catch Me Who Can” en vertikal sylinder. Lokomotivet veide 8 tonn og var ferdig i midten av juli. Avisa Observer kunne søndag den 17. juli meddele at lokomotivet skulle kunne komme opp i en hastighet på 15-20 mph (20-30 km/t). 

Trevithick ville demonstrere at en vogn som ble trukket av et damplokomotiv ville kjøre raskere enn en som ble trukket av hester. Det skulle anlegges en rundbane, og i løpet av 24 timer skulle vogna som ble trukket av lokomotivet kjøre raskere enn en som ble trukket av hester. Anlegget ble bygget i London, omtrent der Euston Square er i dag. Det ble bygget en rundbane og et høyt plankegjerde rundt denne. Tirsdag 19. juli meddelte The Times at kjøringen skulle starte kl. 11 denne dag, og at inngangspengene var 5 shilling. 

Underbyggingen var ikke god nok, og da lokomotivet ble satt på skinnene begynte grunnen under dem å gi etter. Derfor ble kjøringen utsatt til mandag 25. juli, i følge The Times. Trevithick tok 5 shilling av alle som ville inn og se på dette vidunderet. Til lokomotivet var det koblet en åpen vogn, og de som var modige nok fikk sitte i vogna mens toget kjørte rundt. Hastigheten til toget var beregnet til 12 mph (19 km/t). En av de som betalte for å se på dette vidunderet var George Stephenson. 

Interessen blant folk var laber. Steam Circus ble ikke den økonomiske suksessen som Trevithick hadde håpet på, selv om han reduserte inngangsprisen til 2 og senere 1 shilling. Folk syntes nok at dette toget var et artig leketøy, men de aller færreste tenkte seg muligheten av at dette kunne bli noe revolusjonerende transportmiddel. Men veddemålet om at lokomotivet skulle klare å trekke en vogn raskere enn hester hadde Trevithick vunnet. Det skjedde den 3. august 1808. 

Trevithick oppgir lokomotivet

Det viste seg igjen at skinnegangen ikke var sterk nok til å tåle vekta av lokomotivet. Skinnegangen på rundbanen ble etter hvert ødelagt og i august måtte kjøringen opphøre. Etter at kjøringen på rundbanen måtte innstilles, oppga Trevithick tanken om et skinnegående damplokomotiv. Han begynte i stedet å arbeide med andre prosjekter. 

Det som gikk galt for Trevithick var at banene som lokomotivene skulle kjøre på ikke var konstruert for tunge lokomotiver. Banene var beregnet for transport fra ei gruve eller et jernverk og til nærmeste kanal. Banenes skinnegang og underbygging var dimensjonert for forholdsvis lette vogner som ble trukket av hester, ikke for lokomotiver som veide flere tonn. De som eide banene fant det ikke regningssvarende å bruke penger på å bygge baner med sterkere underbygging og sterkere skinner. Industriens transportbehov ble dekket av et kanalsystem som bl.a. forbandt London med det industrialiserte Midlands, og kanalsystemet var under utbygging. 

Napoleonskrigene hadde ført til mangel på hester og hestefôr, og prisene på hester og fôr hadde økt kraftig. Derfor ble ideen om damplokomotiv til å trekke skinnegående vogner på industribaner blitt gjenopptatt. 

Richard Trevithick returnerte til England etter å ha oppholdt seg 12 år i Mellom-Amerika. Han døde som en fattig mann den 22. april 1833 i Dartford, og ble lagt i en umerket grav.