Как пар превращался в движение
В котле огонь нагревал воду, и давление пара росло. Когда пар подавали в цилиндр, он давил на поршень и сдвигал его. Шток поршня был соединён с тягами и колёсами: их движение превращало поступательное толкание в вращение, которое и катило локомотив.
Затем впуск пара перекрывался, а отработавший пар выпускался из цилиндра. Чтобы поршень мог двигаться дальше, давление с другой его стороны тоже нужно было сбросить. Пар не возвращался в котёл: он выходил через трубу над топкой.
Почему пар уходил в трубу
Выхлоп был полезен не только тем, что освобождал цилиндр для следующего цикла. Паровая струя проходила через дымовую трубу и увлекала за собой дым и горячие газы из топки. Так усиливалась тяга: в топку поступал воздух, огонь разгорался, и котёл быстрее получал тепло.
Можно было бы охлаждать пар и снова превращать его в воду, но для этого понадобился бы конденсатор — устройство, отводящее тепло. На обычном паровозе оно заняло бы место и добавило вес, а выброс пара через трубу одновременно помогал поддерживать горение. Поэтому воду приходилось запасать в тендере — прицепе с углём и водой — и пополнять в пути.
Запас зависел не только от угля
Уголь обеспечивал котлу тепло, но сам по себе не мог заменить воду: она проходила через паровой цикл и покидала локомотив вместе с выхлопом. Чем дольше поезд шёл без остановки, тем важнее становились водоснабжение и расположение пунктов, где можно было пополнить запасы.
Получался характерный инженерный компромисс: пар, который уже сделал свою работу в цилиндре, помогал раздувать огонь — и всё же уносил с собой воду, необходимую для следующего участка пути.
