Войти
Крупным планом второй комплект цилиндров на PRR S1.A дуплексный локомотив - это паровоз, который разделяет движущую силу на свои колеса с помощью двух пар цилиндров, жестко установленных на единой раме локомотива ; это не сочлененный локомотив. Эта концепция была впервые использована во Франции в 1863 году, но была особенно развита в начале 1930-х годов под руководством Baldwin Locomotive Works, крупнейшего коммерческого производителя паровозов в Северной Америке. своего тогдашнего главного инженера.
До этого термин дуплексный локомотив иногда применялся к сочлененным локомотивам в целом.
Хотя боковые тяги (UK: соединительные тяги) локомотива могут быть полностью уравновешены грузами на ведущих колесах, поскольку их движение полностью вращательное, возвратно-поступательные движения поршней поршневые штоки, главные штоки и шестерня клапана нельзя сбалансировать таким образом. У двухцилиндрового локомотива два кривошипа «четвертованы» - установлены под углом 90 ° друг к другу, так что четыре рабочих хода поршней двустороннего действия равномерно распределяются по циклу, и нет точек, в которых оба цилиндра находятся наверху или нижняя мертвая точка одновременно. Четырехцилиндровый локомотив может быть полностью уравновешен по продольной и вертикальной осям, хотя есть некоторые качательные и крутящие движения, с которыми можно справиться при подвеске и центрировании локомотива; трехцилиндровый локомотив также может быть лучше сбалансирован, но двухцилиндровый локомотив, сбалансированный только для вращения, будет колебаться вперед и назад. Дополнительный балансировочный груз - «перевес» - может быть добавлен для гашения этого, но за счет добавления вертикальных сил, которые технически известны как «динамическое усиление», а в просторечии - «удар молотка ». Это может серьезно повредить гусеницу, а в крайних случаях может привести к тому, что ведущие колеса полностью покинут гусеницу. Чем тяжелее возвратно-поступательное оборудование, тем больше эти силы и тем серьезнее становится проблема.
В Европе эту проблему часто преодолевали за счет разделения привода между внутренними и внешними цилиндрами или за счет использования локомотивов с шарнирно-сочлененной рамой, хотя в то время считалось невозможным стабильно работать на скорости более 50 миль в час (80 км / ч). Американские железные дороги оказались не склонны использовать локомотивы с внутренними цилиндрами, поэтому проблема баланса не могла быть решена путем добавления большего количества цилиндров на сцепленную колесную пару. По мере того как локомотивы становились больше и мощнее, их возвратно-поступательные механизмы должны были становиться сильнее и, следовательно, тяжелее, и, таким образом, проблемы, связанные с дисбалансом и ударами молота, становились все более серьезными. Скорость также играла роль, поскольку силы становились больше и разрушительнее при более высоких скоростях колес. Ральф П. Джонсон считал, что увеличивающиеся размеры и тяга поршней существующих экспресс-пассажирских локомотивов не могут быть выдержаны с помощью тогдашней традиционной 2-цилиндровой схемы 4-8-4. Вдобавок он убедился, что одна пара цилиндров с обычным клапанным механизмом и поршневыми клапанами приближается к пределам с точки зрения расхода пара.
Дуплексный локомотив 0-6-6-0T, построенный Жюлем Пети в 1863 году Самой ранней попыткой создания дуплексного локомотива был 0-6-6-0 танковый локомотив спроектирован Жюлем Пети в 1863 году для Французской Северной железной дороги, но идея не была реализована. Однако инновация в виде более жестких петель, которые допускали только горизонтальные качательные движения, а не скручивание или вертикальное движение, была от ALCO и не использовалась до 1936 года Union Pacific Challenger.
. Вместо этого пришла идея иметь несколько групп цилиндров и ведомых колес смонтированы в одной жесткой раме. «Дуплексная» версия 4-8-4 будет 4-4-4-4, с восемью ведущими колесами, разделенными на две группы по четыре, каждая со своим собственным набором цилиндров и клапана. снаряжение. возвратно-поступательная масса обоих наборов будет существенно меньше, чем у одного набора на 4-8-4, поскольку они будут испытывать меньшее напряжение и более мягкие поршневые толчки. Цилиндры могут быть меньше, но иметь более крупные и эффективные клапаны. Наиболее очевидным компромиссом было то, что в предложенной Болдуином конструкции жесткая колесная база была длиннее, так как второй комплект цилиндров должен был находиться между двумя наборами приводов. Этого было достаточно для многих дорог, для которых современные локомотивы были достаточно тяжелыми, чтобы отказаться от идеи дуплекса.
Единственный пример класса N-1. Первым путем, использовавшим эту идею, был Балтимор и Огайо Железная дорога, которая отклонила предложение Болдуина в 1932–1933 годах, но затем построила сингл Балтимор и Огайо класса N-1, # 5600 Джордж Х. Эмерсон в собственных магазинах железной дороги без помощи Болдуина. Локомотив был завершен в мае 1937 года, и ему удалось сохранить ту же спаренную колесную базу, что и у нынешних дорожных 4-8-2s, за счет того, что второй комплект цилиндров был перевернут, установленный рядом с топкой, и движение вперед второй комплект сцепленных колес. Это оказалось далеко не идеальным: размер баллонов и топки ограничен этим расположением, длинные проходы для пара оказались проблематичными, а цилиндры страдали от пыли и тепла из ближайшей топки.
Локомотив находился в легкой эксплуатации и тестировался до снятия с производства в 1943 году. Он не был достаточно успешным, чтобы BO выразили какой-либо дальнейший интерес.
S1 на Всемирной выставке 1939 в Нью-Йорке.Следующим примером использования дуплексного типа стал сингл Пенсильванской железной дороги S1, спроектированный для удовлетворения требований по эксплуатации поезда на 1200 тонн (1070 длинных тонн; 1090 тонн) на скорости 100 миль в час (160 км / ч) по ровной дороге и способный легко разгоняться до этой скорости. Для этого требовалось более 4000 л.с. (3,0 МВт), и для его выполнения Болдуин и PRR создали, возможно, самый большой пассажирский паровоз из когда-либо построенных, локомотив 6-4-4-6 140 футов. 2 ⁄ 25 2 22 дюйма (42,74 м) в длину и весом 1 060 000 фунтов (480 000 кг) с тендером. На самом деле он был слишком большим, чтобы работать с большей частью системы PRR, и вводился в эксплуатацию только между Чикаго, Иллинойс и Крестлайн, Огайо (283 мили / 446 км).. Находясь в эксплуатации после декабря 1940 года, он оказался мощным и способным, но был подвержен пробуксовке колес и волнам, что предвещало проблемы с более поздними дуплексными конструкциями. По большому счету, его недостатки были списаны просто как начальные проблемы раннего, первого прототипа. Он был снят с эксплуатации в 1946 году. Этот локомотив получил прозвище «Большой паровоз»
прототип T1 PRR 6110 на Baldwin Locomotive Works в 1942 году. S1 не отражал истинных желаний Болдуина в отношении этого типа, но при проектировании T1, два прототипа которого были заказаны в июле 1940 года, Болдуину было предоставлено гораздо больше свободы. Требования PRR заключались в использовании топки Belpaire и. Два, № 6110 и № 6111, были доставлены в апреле и мае 1942 года. Испытания снова показали, что они мощные и способные, но не устойчивые.
T1 номер 6110 в Chicago Union Station.Как только ограничения военного времени на производство пассажирских локомотивов были ослаблены в феврале 1945 года, PRR разместила заказ на 50 экземпляров. Это был судьбоносный шаг, поскольку проблемы, возникшие с прототипами, не были устранены, и они не были протестированы с той интенсивностью, которая требуется для обеспечения надежности производства. Серийные локомотивы отличались в деталях обтекаемыми корпусами и подвеской в попытке повысить сцепление.
Проблемы стали очевидны очень скоро. Локомотивы были невероятно восприимчивы к резкому пробуксовыванию колес не только при трогании с места, но и на скорости. Разделение драйва на две группы означало, что каждая группа имела гораздо больше шансов поскользнуться. Была выдвинута теория, согласно которой более быстрое и «резкое» открытие клапанов с помощью шестеренчатого тарельчатого клапана усугубляет проблему. Хуже того, такое резкое скольжение на высокой скорости может привести к повреждению компонентов клапанного механизма. Это было серьезной проблемой для локомотива с редуктором тарельчатого клапана, потому что, в отличие от знакомых поршневых клапанов и внешнего клапанного механизма Walschaerts других локомотивов, многие из компонентов были почти недоступны внутри рамы. Их сложность означала, что доступность и надежность оказались низкими, и, хотя очень способный машинист (машинист) локомотивов мог добиться отличных характеристик от T1, они оказались довольно неудачными в эксплуатации.
Вопрос о том, разрешимы ли проблемы, с тех пор остается спорным. Что неоспоримо, так это то, что PRR очень скоро стало все равно; Намного более простое решение - тепловоз - было принято через несколько месяцев после поставки серийных локомотивов, и в течение двух лет все основные пассажирские поезда были перевезены на дизельную тягу. T1 провели еще несколько лет в меньшей эксплуатации, прежде чем были сняты с производства в начале 1950-х годов.
PRR также хотел применить дуплексный принцип к грузовым перевозкам, и Q1 был первым экспериментом в этом направлении. Это был скоростной грузовой локомотив 4-6-4-4, поставленный в мае 1942 года. Как и у Джорджа Эмерсона BO, у него вторая пара цилиндров была обращена назад, и все они были оснащены стандартными клапанными механизмами Walschaerts.. Колеса имели диаметр 77 дюймов (1,956 м) (плохо подходили для перевозки грузов), а двигатель был обтекаемым, больше похожим на пассажирский. Позднее оптимизация была удалена, поскольку ограничивала работы по техническому обслуживанию. Цилиндры, расположенные "против движения", также были проблематичными, частично из-за неудобного размещения непосредственно под топкой двигателя. Более того, большие драйверы и меньшая, чем адекватная, площадь решетки топки, возможно, также способствовали возникновению дополнительных проблем. Ограниченный размер топки также был прямым следствием обращенных назад цилиндров. Единственный Q1, PRR 6130, был построен на заводе PRR Altoona Works в 1942 году и снят с эксплуатации в 1946 году.
Производство локомотивов началось с конца 1944 год, но они были совсем другими, урок о том, что обращенные назад цилиндры рядом с топкой были плохой идеей, был заново усвоен. Локомотивы производства 2 кв. были компоновки 4-4-6-4 ; это были самые большие из когда-либо построенных локомотивов без шарнирного сочленения и самые мощные локомотивы, когда-либо проводившиеся статическими испытаниями, производившие 7 987 л.с. (5 956 кВт) на испытательной установке PRR. Локомотивы Q2 были также самым мощным паровозом с десятью ведущими колесами из когда-либо построенных. В эксплуатации Q2 может превзойти ранее существовавшие грузовые двигатели, перевозящие вдвое больший тоннаж, чем их предшественники. Кроме того, у Q2 не было проблем с наращиванием мощности пара, и он был известен как очень плавный двигатель. Двадцать шесть из них были построены на заводе PRR в Алтуне, и на сегодняшний день они были самыми успешными дуплексами. Склонность дуплекса к скольжению подавлялась автоматическим механизмом контроля скольжения, который уменьшал мощность блока скольжения. Механизм контроля проскальзывания не всегда реагировал, и его сложность часто приводила к тому, что ремонтные бригады не хотели возиться с ним во время капитального ремонта.
Несмотря на общий успех, все Q2 были выведены из эксплуатации к 1951 году. С дизелизацией они были очевидными первыми целями, которые нужно было отозвать, поскольку они были лишь немногим более мощными, чем обычные J1 класс 2-10-4s, но с гораздо более высокими эксплуатационными расходами и нагрузками на обслуживание.
Во Франции дуплексный тип стал известен благодаря десяти составным локомотивам 2-4-6-2 (151A), построенным в 1932 году для маршрута Париж-Лион-Марсель. (PLM) для перевозки тяжеловесных грузовых поездов с уклоном 0,8% между Ле Лаумом и Дижоном. Производительность была настолько хорошей, что компания хотела заказать больше двигателей, но национализация железных дорог в 1938 году остановила все проекты. Эти дуплексные двигатели оснащались поворотно-кулачковыми клапанами Lenz-Dabeg, а вскоре и двойным выхлопом. Цилиндры низкого давления приводили в движение первую соединенную ось, а цилиндры высокого давления - вторую группу осей. Обе группы машинистов были связаны с внутренними шатунами через внутренние кривошипы у 2-го и 3-го машинистов, что делало этот локомотив настоящим 2-10-2. Ведущие колеса имели диаметр 1,50 м (4 фута 11 дюймов). Максимально допустимая скорость составляла 53 мили в час (85 км / ч). В ходе испытаний 19 декабря 1933 года двигатель развивал чуть более 3000 л.с. (2200 кВт) при тяговом дышле на расстоянии 37 миль (60 км) и скорости не менее 46 миль в час (74 км / ч) без переутомления. При обычной эксплуатации эти двигатели могли тянуть 1375 коротких тонн (1228 длинных тонн; 1247 тонн), выдерживая 31 милю в час (50 км / ч) при максимальной отметке 0,8% по Блейзи. После электрификации линии 151А были отправлены на службу в северо-восточную Францию. Они были выведены из эксплуатации в 1956 году и списаны.
Дуплексных локомотивов не сохранилось. Даже сегодня их успех и то, можно ли было заставить их хорошо работать при достаточном количестве времени и усилий, является спорным вопросом. Распространенный вывод состоит в том, что проблемы обычного паровоза не были такими неразрешимыми, как полагал Болдуин, и что дуплексная схема привносила столько же проблем, сколько решала.
Некоммерческая группа, известная как T1 Trust, находится в процессе строительства нового дуплексного локомотива Пенсильванской железной дороги T1 под номером 5550, намереваясь использовать конструктивные усовершенствования от Послевоенная эпоха Steam не использовалась или редко тестировалась на ранее существовавших T1 в надежде на улучшение характеристик. Предполагаемый год завершения проекта - 2030 год.
