Америкалық S2 бу локомотиві: Пенсильвания теміржолы үшін жасалған, Westinghouse тікелей бу турбинасымен жабдықталған, өте тиімді (97%) локомотив туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Американдық бу турбиналы локомотив
American steam turbine locomotive
Пенсильвания темір жолының S2 класы – Baldwin Locomotive Works және Westinghouse Electric & Manufacturing Company компаниялары бірлесіп, теңіз саласында кеңінен қолданылған технологияны бейімдеу арқылы бу локомотивтерінің басымдығын ұзарту мақсатында жобаланған және салынған бу турбиналы локомотив болды. Біреуі, #6200, 1944 жылдың қыркүйегінде жеткізілді. S2 – Whyte нотациясы бойынша 6-8-6 дөңгелек конфигурациясының жалғыз мысалы, алты дөңгелекті басқару арбасы локомотивті жылдамдықпен қозғалғанда тұрақты ұстап, сегіз жетекші және байланыстырылған дөңгелектері, сондай-ақ үлкен оттық камерасын қолдаған алты дөңгелекті артқы арбасы бар. S2 Westinghouse Electric & Manufacturing Company ұсынған тікелей жетекті бу турбинасын пайдаланды, ол ортаңғы екі осімен байланыстырылған, ал сыртқы екі осі тікелей таяқтармен қосылған; беріліс қатынасы 18.5:1 болды. Мұндай конструкция энергияның ысырабын болдырмау үшін жасалған, және S2 97% механикалық тиімділікке қол жеткізді, яғни бу энергиясының барлық 3% ғана қозғалтқыш жабдығында жоғалды. Тікелей жетекті бу турбинасының кемшілігі – турбинаның локомотивтің жылдамдық диапазонында оптималды жылдамдықпен жұмыс істей алмайтындығы. S2 – ең ірі, ең ауыр және ең жылдам тікелей жетекті турбиналық локомотив болып табылады.
The Pennsylvania Railroad's S2 class was a steam turbine locomotive designed and built in a collaborative effort by Baldwin Locomotive Works and Westinghouse Electric & Manufacturing Company, as an attempt to prolong the dominance of the steam locomotive by adapting technology that had been widely accepted in the marine industry. One was built, #6200, delivered in September 1944. The S2 was the sole example of the 6 8 6 wheel arrangement in the Whyte notation, with a six wheel leading truck keeping the locomotive stable at speed, eight powered and coupled driving wheels, and a six wheel trailing truck supporting the large firebox. The S2 used a direct drive steam turbine provided by the Westinghouse Electric & Manufacturing Company, geared to the center pair of axles with the outer two axles connected by side rods; the fixed gear ratio was 18.5:1. Such design was to prevent energy loss and S2 achieved a mechanical efficiency of 97% which means only 3% of steam energy was lost within the propulsion equipment. The disadvantage of a direct drive steam turbine was that the turbine could not operate at optimal speeds over the locomotive's entire speed range. The S2 was the largest, heaviest and fastest direct drive turbine locomotive design ever built.
Жобалау ерекшеліктері
Локомотив 4-8-4 болуы тиіс еді, бірақ соғыс кезіндегі жеңіл болат қорытпаларына қойылған шектеулер салмақты арттырып, алты доңғалақты жетекші және артқы жүк тіректері қажет болды; оның құрылысы Екінші дүниежүзілік соғыс салдарынан кешіктірілді. Локомотивтің құрылысы Эддистоун қаласындағы Болдуин зауытында жүргізілді. Алға жылжу үшін біреуі, ал кері жылжу үшін кішкентайы – екі турбина орнатылды, жылдамдығы сағатына 2000 фунт/сағат жылдамдықпен қыздырылған бу 4 сопло арқылы турбина қанаттарына бағытталды; мыңдаған турбина қанаттары бу энергиясын беру механизміне жеткізді. Алдыңғы турбинаның максималды айналу жылдамдығы 9000 айналым/мин, қуаты 6900 а.к.; кері турбина 8300 айналым/мин жылдамдықта 1500 а.к. қуат өндіреді. Бақылау жүйесі кері турбина өшірілген кезде ғана алдыңғы турбинаның іске қосылуын қамтамасыз етті. Қозғалтқыш жабдықтарының салмағы 39000 фунт, немесе 5,65 фунт/а.к. Белпайр оттық пен ұзын жану камерасы бар үлкен қазан орнатылды. Автоматты майлау жүйесі орнатылды, ол беріліс корпусына қосылды, онда қозғалтқыш доңғалақтары майлау майымен толтырылған майлау резервуарына батырылды. Майлау майы барлық майлау нүктелері арқылы, соның ішінде барлық осьтердегі роликтік подшипниктер арқылы екі бу сорғысының көмегімен сүзгіленген құбырлар арқылы өтеді. Тиімділікті арттыру үшін Уортингтон үлгісіндегі су жылытқыш орнатылды. Түтін тартпасының алдыңғы жағындағы жүріс тақталарының астына пойыз тежегіштік үшін екі қос ауа сорғысы орнатылды, ал мұрын жағындағы үлкен радиатор құралы қысылған ауаны салқындатты. Турбинадан шыққан түтін түтін қорабындағы төрт сопло арқылы өткізіліп, отқа тегіс соқпақ жасалып, бірегей төрт бұрышты түтін шығару құбығы арқылы шығарылды. S2 локомотиві 1944 жылдың қыркүйегінде Болдуиннен PRR-ге жеткізілгенде түтін дефлекторы болмаған, бірақ қызметке кіріскеннен кейін PRR локомотивінің жұмыс кезінде төмен жылдамдықта қатты түтін шығаратынын анықтады. Сондықтан, кішкентай түтін дефлекторлары сатып алынды және түтінді көтеру үшін жартылай дөңгелек металл табақ түтіндіктің артына бірнеше футқа орнатылды. Бұл жеткіліксіз болғандықтан, 1946 жылдың желтоқсанында Нью-Йорк орталық сыныптағы S1b 4-8-4 Ниагара және Юнион Пасифик FEF 3-4-8-4 локомотивтерінде қолданылатын "слон құлақтарына" ұқсас үлкен жұптар Алтуна жұмыстарында қосылды. Түтін дефлекторларын пайдалану Пенсильвания темір жолының дәстүрі емес. S2 #6200-ден бұрын 1939 және 1941 жылдар аралығында эксперименталды мақсаттар үшін тек үш K4 локомотивіне түтін дефлекторлары орнатылған: PRR #5038, #3876 және #3878. Соғыстан кейін олардың түтін дефлекторлары алынып тасталды, сондықтан бу турбинасы #6200 соғыстан кейін үлкен "слон құлақтары" бар жалғыз Pennsy локомотиві болды. PRR S2 #6200 тендері бастапқыда 180 F 82 белгісімен L1s класының локомотивтері үшін жасалды. Кейіннен ол 3768 нөмірі бар K4 класы үшін 180 P 75 болып тағайындалды; тендер қайта құрылды және S2 6200 пайдалану үшін 180 P 85 атауын алды. Бұл үлкен 16 доңғалақты тендер PRR-дің басқа үлкен жолаушылар локомотивтерінде, T1 және S1 локомотивтерінде қолданылғанға ұқсас болды. Экипаждың жұмыс жүктемесін азайту үшін локомотивке Вестингауз инженері Гарри С. Мэй жасаған "Fluid Pressure Control System" (Сұйық қысымды басқару жүйесі) орнатылды. Ол іске қосуды, жүрісті, кері жылдамдықты, қуатты және жылдамдықты басқаратын, сондай-ақ екі бағыттағы жылдамдықты шектейтін, барлығы бір басқару тұтқасында, ол инженердің орнатылған орын алдында орнатылған. Локомотив күшті және қабілетті болып шықты, жылдамдықта қуат қоры жеткілікті және отынды үнемді пайдаланды. Турбиналық жетек жолға оңай кірді және рельсте қуатты арттырды. 1945 жылдың 30 наурызында PRR ресми түрде ұйымдастырған сынақ кезінде S2 #6200 динамиметрлік вагонын сүйреп, 17 вагондағы пойызды Форт-Уэйн мен Чикаго арасындағы 48 шақырым қашықтықты (деңгейлі жол) сағатына белгілі бір жылдамдықпен тарта алды. Инженер Флайя Картрайт пен оттықшы М. Э. Браун осы сынаққа тағайындалды. Британдық локомотив инженері Э. С. Кокс бірде осы локомотивте жүріп, "сағатына 100 мильді 12 минут бойы ұстап тұрғанын және одан асып кеткенін" хабарлады. Жылдамдықта экономикалық болса да, локомотив төмен жылдамдықта өте экономикалық емес болды. Турбина қарапайым локомотивтерге қарағанда буды аз пайдаланды, бірақ төмен жылдамдықта локомотив тым көп бу мен отынды пайдаланды. Қазан әдетте 0,8 градуста жұмыс істеді, бірақ төмен жылдамдықта қысым 0,5 градусқа дейін төмендеді. Төмен жылдамдықта отынның көп жұмсалуы оттықтың қызуына әкелді, бұл кейде тіреу бұрыштарының бұзылуына себеп болды. Локомотивтің проблемалары, 1947 жылдан бері PRR-дің жолаушылар санының төмендеуі және пайда болатын дизель локомотивтерінің артықшылықтары #6200 локомотивінің қайталанбауына әкелді, бірақ S2 1948 жылғы Чикаго теміржол көрмесіне T1 4-4-4-4 Duplex Steam Locomotive локомотивімен бірге қатысты. 1949 жылдың тамызында локомотив ауыр турбиналық зақымдарға ұшырады. Қызмет көрсету құнының үнемі өсуіне байланысты S2 1952 жылы Crestline және Altoona қалаларында сақталып, келесі жылы жаратылды.
The locomotive was to be a 4 8 4, but wartime restrictions on light steel alloys increased weight until six wheel leading and trailing trucks were needed; its construction was also delayed by World War II. Construction of the locomotive took place at the Baldwin plant in Eddystone. Two turbines were fitted, one for forward travel and a smaller one for reversing at speeds up to Superheated steam at a rate of about 2,000 pounds per hour was directed onto the turbine blades through 4 nozzles; thousands of turbine blades transmitted steam energy to the transmission gear. The maximum rotation speed of the forward turbine is 9,000 rpm, developing 6,900 hp; the reverse turbine generates 1,500 hp at 8,300 rpm. A monitoring system ensured that the forward turbine could only be started when the reverse turbine was switched off. Weight of propulsion equipment was 39,000 lbs., or 5.65 lbs/hp. A large boiler with a Belpaire firebox and long combustion chamber was fitted. An automatic lubrication system was installed, connecting the transmission case, where the driving gear wheels were immersed in a lubricant reservoir filled with lubricating oil. Lubricant goes through all lubrication points, including roller bearings on all axles via the filtered pipes with the help of two steam pumps. A Worthington pattern feedwater heater was fitted for increased efficiency. Twin air pumps for train braking were fitted below the running boards beside the smokebox front, and a large radiator assembly at the nose cooled the compressed air. The turbine exhaust was piped through a set of four nozzles in the smokebox, providing an even draft for the fire and exiting through a unique quadruple stack. S2 had no smoke deflector when it was delivered from Baldwin to PRR in September 1944, but, soon after it began its service, PRR found out that the locomotive blew heavy smoke at lower speed during operation. So, a pair of small smoke deflectors was acquired and a thin semi circular metal plate for smoke lifting was filled a few feet behind the smokestack. Apparently, these weren't adequate, so a much larger pair which look like the "elephant ears" used on New York Central class S1b 4 8 4 Niagara and Union Pacific FEF 3 4 8 4 was added at Altoona Works in December, 1946. Using a smoke deflector was never a tradition of the Pennsylvania Railroad. Prior to S2 #6200, there were only three K4s installed smoke deflectors between 1939 and 1941, for an experimental purpose: PRR #5038, #3876 and #3878. Their smoke deflectors were all removed after the war, so the steam turbine #6200 was the only Pennsy locomotive with huge "elephant ears" after the war. The tender of the PRR S2 #6200 was originally made for a class L1s locomotive with the designation 180 F 82. Later, it was assigned as 180 P 75 for class K4s No. 3768; the tender was rebuilt again and received the designation 180 P 85 for S2 6200 use. This large 16 wheel tender was similar to that used on the PRR's other large passenger locomotives, the T1 and S1. In order to reduce the crew's workload, a "Fluid Pressure Control System" designed by Westinghouse engineer Harry C. May was installed on the locomotive. It controlled starting, running, reversing, power output, and speed, and limited speed in both directions of operation, all in one single control lever which was installed in front of the engineer's seat. The locomotive proved to be powerful and capable, with reserves of power at speed and reasonable fuel economy. The turbine drive was easy on the track and allowed more power at the rail. During a test run officially arranged by PRR on 30 March 1945, S2 #6200 towing a dynamometer car was able to pull a 17 car train over a distance of 48 kilometers (level track) at a speed of between Fort Wayne and Chicago. Engineer Mr. Flaya Cartwright and Fireman Mr. M. E. Brown were assigned to this official test run. E. S. Cox, a British locomotive engineer, once traveled on the footplate and reported that "100mph was maintained and exceeded for 12 consecutive minutes". While economical at speed, the locomotive was highly uneconomical at lower speed. The turbine used less steam than conventional locomotives above , but below that the locomotive used too much steam and fuel. The boiler normally operated at , but at low speed the pressure could drop as low as The increased fuel usage at low speeds caused the firebox to run hotter, which sometimes caused stay bolts to break. The locomotive's problems, the rapid decline of PRR's ridership since 1947 and the advantages of the emerging diesel locomotive ensured that #6200 would never be duplicated, but S2 still participated in the 1948 Chicago Railroad Fair with a T1 4 4 4 4 Duplex Steam Locomotive. In August 1949, the locomotive suffered severe turbine damage. Since the maintenance costs rose steadily, the S2 was finally stored in Crestline and Altoona. In 1952, she was finally retired and was scrapped the following year.
Қызмет тарихы
S2 Форт-Уэйн бөліміне бекітілді және Крестлайн локомотив депосында орналасқан. Ол Нью-Йорк пен Чикаго арасында жүйтілетін бірнеше мәртебелі жолаушылар пойыздарын тартты, мысалы, The Broadway Limited, The Liberty Limited, The Trail Blazer, The General, The Manhattan Limited және The Golden Arrow пойыздарын Чикаго мен Огайо штатындағы Крестлайн арасындағы (283 миль/446 км) маршрут бойынша. S2 сонымен қатар әскер пойыздарын тартты және экспресс жүк пойыздарын сүйреп бара жатқаны көрілді. PRR S2 #6200, тікелей жетекті бу турбиналық локомотивінің тәжірибелік прототипі ретінде, 1949 жылдың тамызында қызметтен толық алынғанша 103 000 мильді жүріп өтті және жақын арада металл тебуге жіберілді. 6200-ші модель ақырында Пенсильвания штатының Конвей қаласында металл тебілді.
The S2 was assigned to the Fort Wayne Division and based at the Crestline enginehouse. It hauled various prestigious passenger trains serving the New York to Chicago corridor such as The Broadway Limited, The Liberty Limited, The Trail Blazer, The General, The Manhattan Limited and The Golden Arrow on the route between Chicago and Crestline, Ohio (283 miles/ 446 km). S2 also hauled troop trains and was seen towing express freight trains. PRR S2 #6200, as an experimental prototype of a direct drive steam turbine locomotive, ran 103,000 miles in total before it was completely withdrawn from service in August, 1949 and would soon await the scrapper's torch. The 6200 was eventually scrapped in Conway, Pennsylvania.
Танымал мәдениетте
Модельдік пойыз компаниясы Lionel S2-нің бірнеше моделін жасады. Алғашқылары, 671 және 2020, 1946 жылы шығарылып, 1949 жылы өндірілістен алынды. 681 турбинасының алғашқы партиясы 1950 және 1951 жылдары жасалды. Ол бастапқы турбиналық модельдердің екеуіне ұқсас болды, бірақ 681 моделінде Lionel-дің Magne Traction мүмкіндігі бар, ол дөңгелектерді магнитті етеді. 1952 жылы Корея соғысы магниттік материалдың тапшылығын тудырды, сондықтан 671, 671rr (671 қайталамасы) ретінде қайта шығарылды. 681 келесі жылы қайтадан өндіріске қосылды. 1954 және 1955 жылдары 682 нөмірімен тағы бір турбина шығарылды. 682 негізінен 681-ге ұқсас болды, бірақ дөңгелектерінде клапандық механизм және екі жағында ақ жолақ болды.
The model train company Lionel made several models of the S2. The first ones, 671 and 2020, were released in 1946 and were discontinued in 1949. The 681 turbine's first production run was in 1950 and 1951. It was similar to both of the original turbine models but the 681 has Lionel's Magne Traction feature which makes the wheels magnetic. In 1952, The Korean War caused a shortage of magnetic material, so the 671 was reissued as the 671rr (671 rerun). The 681 returned the next year. In 1954 and 1955, another turbine, numbered 682, was released. The 682 was basically a 681 but with valve gear on the wheels and a white stripe painted on both sides.