Двойная труба является формой дымохода для парового локомотива , где дублируются обычное одно отверстие, вместе с конусным устройством под ним. Хотя внутренние отверстия образуют два круга, внешний вид представляет собой единый вытянутый овал.
Цель
Классический дизайн выхлопного для парового локомотива начался с Hackworth изобретением «ы в конусном устройстве , размещенное по центру внутри высокой дымовой трубы. Викторианские разработки уменьшили высоту дымохода, так что естественная тяга перестала быть значительной. Стандартная конструкция представляла собой дымовую коробку с круглой головкой барабана с одним соплом, ведущим в дымовую трубу, с расширяющейся трубой для нижней юбки под ним. Из работы теоретиков , такие как WFM Госс из Purdue University , а позже SO Ell в Суиндоне , [1] директивы были разработаны на каждых локомотивные работах, описывая , как они должны были быть сложены. [2]
Было признано, что для паропроизводительности каждого котла потребуется определенный диаметр дымовой трубы и дымовой трубы, а также то, что конус от дымовой трубы к дымовой трубе нельзя сделать слишком крутым. По мере того, как котлы становились более мощными, не только увеличивался диаметр дымохода, но и увеличивалась минимальная высота дымохода - точно так же, как увеличение размеров котлов ограничивало доступную высоту зазора в пределах грузоподъемности . Высота дымохода [i] не менее 24 дюймов считалась минимально приемлемой. [1] К 1930-м годам становилось все труднее обеспечить такую высоту, и требовались другие решения.
Решением этого ограничения было использование двойного дымохода. Это позволило обеспечить достаточную площадь поперечного сечения для воздушного потока, уменьшив при этом диаметр каждого и, таким образом, минимальную высоту, необходимую для приемлемо плавного сужения. [3] [ii]
Кыльчап горные трубы
Одновременное развитие было Kylchap конусного устройство, сочетая разбрасыватель Kylälä финский инженер Кайость Кайлал , и еще дымовой диффузор добавлен французским инженер Андре Чапелон . Это разделило зону сопла на четыре сопла меньшего размера, а индукцию вертикальной тяги через три уложенных друг на друга трубопровода Вентури . Хотя общая площадь дымовых труб оставалась неизменной, их периметр и, следовательно, площадь смешения с выхлопными газами увеличились вдвое. Дополнительные нижние юбки также повысили эффективность взрыва в создании сквозняка.
Хотя нет причин, по которым один подход, либо двойной дымоход, либо дымовая труба Кылчап, зависит от другого, интерес к обоим, как правило, был одновременным, и поэтому оба часто устанавливались вместе.
Недостатки
Первые 50 самолетов Ivatt class 4MT 2-6-0 были построены с двойными дымоходами. Однако они работали плохо и были отмечены как плохие пароварки. Работа над установкой для статических испытаний в Регби показала, что двойной дымоход не имеет преимуществ, а также что он изначально был плохо спроектирован. При пересмотре с одинарным дымоходом и улучшенным потоком газа в дымовой камере их скорость парообразования была увеличена с 9000 фунтов / час с двойным дымоходом до 17000 фунтов / час с одним дымоходом, хотя это все еще было ниже теоретического предела, ограниченного решеткой размер, 19 000 фунтов / час. [4]
Незначительным недостатком может быть «более мягкий» поток выхлопных газов с целью удаления внешнего дыма из поля зрения водителя. Когда в конце 1950-х годов LNER A3 класса были оснащены двойными дымоходами, у них возникли проблемы с дымом, закрывающим обзор из кабины. [iii] Решением было установить небольшие дымовые дефлекторы типа Витте немецкого образца.
Известные установки
Многие установки с двойным дымоходом, по крайней мере, в Великобритании, были выполнены в 1930-х годах как экспериментальные преобразования, а не как новые постройки.
ЛНЕР А4
Найджел Гребли , то CME из LNER , был страстным последователем французской локомотивной практики, в частности , работа Андре Чапелон и в Норде «Superpacifics» от Марка де Caso . Когда Греб создал свой P2 класс в качестве преемника его A3s , [IV] он принял эту французскую работу во внимание , а также использовал двойную трубу с Kylchap blastpipes. Первоначально были построены два P2: 2001 Cock O 'The North и затем 2002 Earl Marischal , оба в 1934 году. Также, следуя французской практике, 2001 год был построен с тарельчатыми клапанами, а в 2002 году для сравнения остались обычные поршневые клапаны. Чтобы избежать проблем с дымом, закрывающим обзор водителя, оба были построены с заклинивающими верхушками к дымовой камере и пластинами крыла к ее верхним сторонам, как это использовалось для 10000 . С более резким выхлопом 2001 года с тарельчатым клапаном это было успешным, и дым выбрасывался вверх, в сторону от окон кабины. 2002 год имел более мягкий выхлоп и доставлял проблемы, пока он не был перестроен с дополнительными дымовыми дефлекторами , расположенными примерно на 18 дюймов параллельно существующим пластинам крыла. Оба локомотива были признаны удачными, но 2002 год имел преимущество в эффективности за счет меньшего объема в клапанной коробке. [v] Когда были построены другие модели класса P2, они последовали примеру 2002 года с поршневыми клапанами и дополнительными дымовыми дефлекторами. [5]
Первый из класса A4 вернулся к одинарному дымоходу и обычной дымовой трубе. Наибольшее внимание они уделяли потоку газа в целом, как на впуске, так и на выпуске. У Р2 была тенденция к избытку тяги при интенсивной работе с длительной отсечкой, достаточной, чтобы разжечь огонь. Чтобы избежать этого, A4 использовали «перемычку» на своей дымовой трубе - свободное кольцо, которое поднималось под действием сильной струи, увеличивая эффективный диаметр сопла и, таким образом, уменьшая тянущий эффект взрыва. Это устройство нельзя было применить ни к двойному дымоходу, ни к дымовой трубе Kylala, но неясно, было ли это единственной причиной упрощенной одинарной дымовой трубы. [6]
4468 Mallard, 28-й из A4, был построен в 1938 году с двойным дымоходом и дымовыми трубами Kylchap. Это было сочтено успешным, поэтому последние три автомобиля этого класса, построенные несколько месяцев спустя, также были построены с ними. [7] Весь класс был переоборудован аналогичным образом в 1950-х годах вместе с некоторыми A3 . [7] [8]
Пацифики Peppercorn A2 были построены в послевоенное время с аналогичными двойными трубами Kylchap.
Юбилей LMS
Пять членов класса LMS Jubilee были экспериментально оснащены двойными дымоходами в разное время. Первая была 5684 Ютландия , двойная труба с Kylchap юбками в 1937 году [9] Это позволило улучшить как пропариванию емкости и также сокращение потребления угля, хотя она была удалена после того, как год из - за проблемы с чрезмерной тягой вызывает искры метания от дымоход и скопление излишков золы коптильни. [10] 5742 Connaught и 5553 Canada были затем оснащены простыми двойными дымоходами в 1940 году, которые через короткое время были вывезены из Канады , но которые Connaught продолжал использовать до 1955 года. [9]
В рамках экспериментов на испытательном заводе Rugby , 45722 Defense был оснащен двойным дымоходом с 1956 по 1957 год. [11] В 1961 году на 45596 Багамских островах был установлен двойной выхлоп, который вывел его из строя и отправил на консервацию. [11] Еще два двигателя, 5735 Comet и 5736 Phoenix, были перестроены с коническим котлом 2A и двойной дымовой трубой в 1942 году. [12] Они должны были стать прототипом для восстановления всего класса, но, в конце концов, единственным Юбилеи так надо относиться. Весь класс Royal Scot был перестроен по тому же принципу, что и многие локомотивы Fowler Patriot.
LMS Черный 5
LMS 'Black 5' 4767 была завершена в последний день LMS, 31 декабря 1947 года. Она была уникальной среди 842-го класса тем, что в дополнение к другим экспериментальным особенностям она отличалась от движения звеньев Стивенсона ; двойной дымоход, роликовые подшипники Timken и электрическое освещение. [13] Эти модификации были частью серии экспериментов Джорджа Иватта по усовершенствованию и без того превосходной модели Black 5 от Stanier . Двойной дымоход был удален в 1953 году из-за и без того хороших характеристик стандартного дымохода и проблем с более мягким дымоходом. взрыв двойного дымохода не так хорошо выводит дым из кабины. [14] 4765 и 4766 также испытывали аналогичный двойной дымоход, но со стандартным клапаном Walschaerts. [14]
Некоторые из первых Black 5, построенных на BR, были построены с клапанным механизмом Caprotti . Было построено двадцать штук , 44738-44757 , из которых последние три также имели двойные дымоходы. Котлы двигателей Caprotti были подняты на 2 дюйма, что еще больше уменьшило зазор по высоте дымохода. Коробки клапанов Caprotti были расположены с впускными клапанами 6,25 дюйма (159 мм) снаружи, питаемыми через большие и выступающие паровые трубы, и выпускными клапанами на 7 дюймов (180 мм) внутри. Большой объем зазора, который был неизбежен в клапанной коробке тарельчатых клапанов Caprotti, имел такой же эффект, как и длинный шаг на настройку клапана. В отличие от двигателя Стефенсона [vi] это привело к тому, что эти двигатели хорошо работали на скорости, но плохо справлялись с набором высоты. Несмотря на то, что целью испытания клапанного механизма Caprotti было сокращение затрат на техническое обслуживание, потребление угля по-прежнему оставалось важным. Эти двигатели считались более голодными по углю, чем обычно, поскольку слышимый резкий лай выхлопа влиял на тягу топки. Образцы с двойным дымоходом имели более мягкую кору и поэтому потребляли меньше. [15]
Вторая партия еще двух двигателей, оснащенных Caprotti , была испытана в 1951 году: 44686 и 44687 . Они были другой конструкции, с улучшенным механическим приводом распредвалов, и оба с двойными дымоходами. Чтобы уменьшить объем «мертвого пространства» внутри клапанной коробки, выпускные клапаны были уменьшены в размерах, чтобы теперь они были такими же, как и впускные. Конструкция механического привода была признана удачной и была скопирована для нескольких более поздних двигателей Caprotti, построенных для классов BR Standard. Однако поведение с хорошими скоростными характеристиками, но с недостатком мощности при низких отсечках было таким же, как и у других двигателей. Все двигатели Caprotti сохранили свои двойные дымоходы, и было заметно, что их все еще отрывистый выхлоп без проблем выводил дым из кабины. [16]
Класс Великий Вестерн Кинг
В сентябре 1955 года на GWR King class 6015 King Richard III для испытаний был установлен двойной дымоход . Они были успешными, и весь класс был переоборудован ими. Аналогичным образом были переоборудованы и некоторые представители класса Castle . Испытания с динамометрической машиной при транспортировке по Корнуоллской Ривьере в 1956 году не показали очевидного повышения производительности, но показали улучшение эффективности потребления угля на 8%. Расход воды оставался постоянным, что указывает на улучшение сгорания и теплопередачи, а не на снижение противодавления выхлопных газов двигателя, о чем свидетельствуют некоторые другие испытания. [17]
Стандартные классы Британских железных дорог
В Стандарты BR был разработан с самого начала с их draughting на основе предыдущей работы SO Ell. Несмотря на это, некоторые классы плохо пропаривались, особенно 4-6-0 класс . В 1957 году модель 75029 была успешно оснащена двойным дымоходом, что привело к его распространению во многих странах этого класса. [18]
В то же время было также предложение испытать эжектор Giesl на 9F [vii] Возможно, для сравнения, 92178 был построен с двойным дымоходом. Двойной дымоход был настолько успешным [20], что был принят в качестве стандартного для всех 9F, построенных с 92183 и позже, [viii] включая три, оборудованные механическим топкой . [22]
Герцог Глостер
BR Стандартный класс 8 герцог Глостер был последним из классов BR Стандартных быть разработаны, как необходимость строить больше таких больших скоростных пассажирских локомотивов первоначально был отклонен. Это привело к тому, что компания проигнорировала один из принципов конструкции стандартных классов и вместо двух цилиндров с внешним распределителем Walschaerts использовала три цилиндра и распределительный механизм Caprotti с тарельчатыми клапанами с кулачковым приводом. Клапаны Caprotti открываются полностью быстрее, чем поршневые клапаны, давая резкий выхлоп. Компания Caprotti рекомендовал использование Kylchap конусное устройство, чтобы противостоять неблагоприятных последствий, но это было проигнорировано в пользу Суиндон спроектированной обычного двойного дымохода, основываясь на своем опыте с королем класса. [23] [24] Учитывая силу взрыва, эти принципы Суиндона привели к созданию относительно небольшой дымовой трубы с двойным дымоходом таких же малых размеров. [25]
На службе герцог Глостерский показал себя плохо из-за плохой обработки паром. У него был короткий срок службы, что объяснялось как быстрым отказом от паровой тяги на British Rail, так и его низкой производительностью и нежеланием прилагать усилия для решения этой проблемы. [23] [25]
Герцог Глостерский был спасен со свалки Барри, и потребовалась обширная реставрация. Во время этой реставрации были проверены вытяжка котла и подача воздуха в зольник, которые оказались неожиданно ограниченными. Предполагалось, что они являются первопричинами плохой работы, которая была подтверждена улучшением производительности после того, как оба были исправлены. [25] Хотя размер штуцера дымовых труб был пропорционален дымовой трубе, их общий размер был долей котлов такого же размера на Тихоокеанском торговом флоте и Тихом океане А2 . Реставрация включала строительство пары дымовых труб Кыльчап и дросселей дымохода. Эти дымовые трубы не только улучшают вытяжку, но и снижают противодавление на цилиндры, что еще больше повышает эффективность. [25]
Соединенные Штаты
Union Pacific Railroad
Несколько проектов поздней паровой эры на Union Pacific Railroad , особенно те, что были разработаны во время Отто Джабельмана, когда он был главным механиком железной дороги; использовались двойные дымоходы. FEF-3, третья и последняя версия серии Union Pacific FEF, все были построены новыми с двойными дымоходами. Как и их британские современники, двойной дымоход создавал проблемы с созданием огромного количества дыма, который мог блокировать обзор для инженера, поэтому FEF-3 вскоре были оснащены дымовыми дефлекторами типа «слоновьи уши». [26] Дымоотражатели позже будут размещены на всех других локомотивах FEF, в том числе без двойных дымоходов.
Другими проектами Union Pacific для получения двойных дымоходов были сочлененные локомотивы поздней эры, построенные для железной дороги, включая последнюю группу локомотивов Union Pacific Challenger, построенных в 1942 году, и всю серию локомотивов Union Pacific Big Boy . [27] В то время как некоторые локомотивы Challenger и Big Boy были оснащены дымовыми дефлекторами, дым не был для них такой проблемой, как на локомотивах класса FEF из-за их гораздо более длинных котлов. Несколько претендентов с двойным дымоходом были отправлены на Западную железную дорогу Денвера и Рио-Гранде , откуда они позже будут служить на железной дороге Клинчфилда . Действующие локомотивы современной программы Union Pacific Steam, UP 844, UP 4014 и ныне списанный UP 3985, все сохранили свои двойные дымоходы.
Южная Америка
Аргентина LDPorta
Экспериментальный локомотив измерителя колеи Ливио Данте Порта « Аргентина» был перестроен в 1948 году из бывшего 4-6-2 в 4-8-0 . [28] Локомотив включал двойной дымоход в дополнение к другим улучшениям, предназначенным для улучшения потока пара и расхода топлива. Выхлопная система Porta в конечном итоге превратилась в эжектор Lempor . Экспериментальный локомотив имел успех, и другие локомотивы должны были быть модифицированы, чтобы включать в себя обновления Porta, хотя не многие из них получили двойные дымоходы, как в Аргентине . В 1970-х годах Porta спроектировала большой локомотив, который соответствовал габариту нагрузки Североамериканской плиты C, основанной на конструкции Аргентины , включая двойные дымоходы. [29] Этот локомотив так и не был построен. Аргентина сохранилась на станции Мате-де-Луна в Сан-Мигель-де-Тукуман , ее нынешний статус неизвестен, а в некоторых сообщениях предполагается, что с тех пор она была списана.
Заметки
- ^ Обратите внимание, что это внутренняя длина дымохода до трубы нижней юбки, а не внешняя высота над котлом.
- ^ Аналогичный подход привел к эжектору Гизля . При этом использовалось большое количество отдельных дымоходных каналов, расположенных в ряд, что позволяло каждому становиться очень длинным и тонким конусом.
- ^ У А3 не было дымовой обтекаемой формы, как у А4.
- ^ ie 4472 Летающий шотландец
- ^ Постоянной проблемой при разработке тарельчатых клапанов было то, чтобы не оставлять вокруг себя чрезмерного «мертвого» пространства.
- ^ Переменный шаг рычажного клапана Stephenson давал длинный отрыв при переходе к короткой отсечке и, как известно, хорошо поднимался на холмы, но не так хорошо бегал на скорости
- ^ Установлен на 9F 92250, позже преобразован в двойной дымоход. [19]
- ^ Двойные дымоходы 9F были 92165–92167 (установленный в топку, как построено), 92178 (первый эксперимент), 92183–92250 (как построенный) и 92000–92002, 92005, 92006 (модифицированный) [21]
Рекомендации
- ^ a b Уолфорд и Харрисон (2008) , стр. 29.
- ^ Semmens и щегол (2003) , стр. 73-74.
- ^ Walford & Harrison (2008) , стр. 28-29.
- ^ Semmens & Goldfinch (2003) , стр. 74.
- ^ Нок (1982) , стр. 140-142.
- ^ Нок (1982) , стр. 146-147.
- ^ a b Semmens & Goldfinch (2003) , стр. 78.
- ^ Нок (1966) , стр 261-262, глава 20:. Финал.
- ^ a b Роуледж и Рид (1984) , стр. 31.
- ^ Haresnape (1970) , стр. 34.
- ^ a b Роуледж и Рид (1984) , стр. 38–40.
- ^ Роуледж и Рид (1984) , стр. 45.
- ^ Нок (1966) , стр 181-182, глава 14:. Послевоенное развитие.
- ^ а б Клей (1972) , стр. 47.
- Перейти ↑ Clay (1972) , pp. 46–47.
- ^ Клей (1972) , стр. 48.
- ^ Нок (1966) , стр 265-269, глава 20:. Финал.
- ^ Walford & Harrison (2008) , стр. 29, 214.
- ^ Walford & Harrison (2008) , стр. 33-37.
- ^ Walford & Harrison (2008) , стр. 212-215.
- ^ Уолфорд и Харрисон (2008) , стр. 28.
- ^ Walford & Harrison (2008) , стр. 28-30, 36.
- ^ a b Herring (2000) , стр. 188–189, стандартный класс 8.
- ^ Нок (1966) , стр 228-229, глава 17:. Британский стандарт локомотивы.
- ^ a b c d «Модификации» . 71000 Герцог Глостерский .
- ^ Дон Штрак (26 декабря 2019). «Дымоподъемники на паровозах Union Pacific» . Юта Рельсы .
- ^ Ричард Ф. Коул (май – июнь 1975 г.). "Union Pacific's Articulateds" . Western Prototype Modeler - через Utah Rails.
- ^ Мартин Бэйн. «Аргентина» .
- ^ Мартин Бэйн. «Пар третьего поколения для Северной Америки - компаунд с тройным расширением мощностью 6000 л.с. 2-10-0» .
Источники
- Клей, Джон Ф. (1972). Stanier Black Fives . Ян Аллан . ISBN 07110-0274-6.
- Хареснейп, Брайан (1970). «Класс 5XP 4-6-0 Юбилейный». Станье Локомотивы . Ян Аллан . ISBN 0-7110-0108-1.
- Селедка, Питер (2000). Классические британские паровозы . Стандартный класс 9. ISBN 1-86147-057-6.
- Нок, О.С. (1966). Британский паровоз . II, с 1925 по 1965 год. Ян Аллан .
- Нок, О.С. (1982) [1975]. The Gresley Pacifics . II . Ян Аллан . ISBN 0-7153-8388-4.
- Роуледж, JWP; Рид, Брайан (1984) [1977]. Станье 4-6-0 LMS . Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз . ISBN 0-7153-7385-4.
- Семменс, ПРБ; Голдфинч, AJ (2003) [2000]. Как на самом деле работают паровозы . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0-19-860782-3.
- Уолфорд, Джон; Харрисон, Пол (2008). Класс 9F 2-10-0 . Подробная история стандартных паровозов British Railways. 4 . Бристоль: RCTS . ISBN 978-0-901115-95-9.
дальнейшее чтение
- Белл, Артур Мортон (1936). Локомотивы. их строительство, обслуживание и эксплуатация (3-е изд.). Лондон: Добродетель.
- Кук, AF (2000). Подъем пара на LMS: эволюция локомотивных котлов LMS . RCTS . ISBN 978-0901115850.
- Холкрофт, Х. (1957). Великая западная паровозостроительная практика 1837–1947 гг . Издательство "Локомотив".
- Купманс, JJG (2014). Огонь Ожоги Намного лучше .. . Camden Miniature Steam Services. ISBN 978-1909358058.