Введение
Тип локомотива
Артикулированный локомотив – это паровоз (реже – электровоз) с одним или несколькими двигательными группами, способными перемещаться независимо от основной рамы. Артикуляция позволяет использовать локомотивы, которые в противном случае были бы слишком велики для прохождения поворотов железной дороги, будь то магистральные пути или специальные линии с крутыми поворотами, такие как лесозаготовительные, промышленные или горные железные дороги. Артикулированные локомотивы применялись во многих странах, но были особенно популярны на узкоколейных железных дорогах Европы. Наиболее крупные образцы были разработаны в Соединенных Штатах, где Union Pacific Big Boy 4-8-8-4 и Allegheny H-8-2-6-6-6 были одними из самых больших паровозов, когда-либо построенных. За годы существования было разработано множество схем артикуляции. Наиболее популярными были локомотивы системы Малле и их варианты с простым расширением, за ними следовал тип Гарратт (в основном строившийся в Великобритании, популярный в Европе, Африке и европейских колониях) и различные типы паровозов с зубчатой передачей, которые в основном использовались в лесозаготовке, горнодобывающей промышленности и на промышленных предприятиях. Остальные типы имели ограниченное распространение. В отличие от артикулированных локомотивов, неартикулированный локомотив называют пряморамным или жестким локомотивом.
Простая расширение
Простые паровые двигатели с расширением, или простые суставчатые паровые машины, имели два комплекта цилиндров одинакового размера. Пар высокого давления подавался во все цилиндры и выпускался в дымовую трубу после использования. Американские простые суставчатые машины, во многом благодаря меньшей массе передних цилиндров по сравнению с паровыми машинами с компаундом (типа "Малле"), что позволяло достигать более высокой скорости поршней, как правило, лучше подходили для высоких скоростей, чем их аналоги с компаундом. Примеры конструкции "простой Малле" включают Union Pacific Big Boys и Challengers, Chesapeake and Ohio класса H-8, 2-8-8-4 "Yellowstones", большинство локомотивов Southern Pacific с кабиной впереди (Cab Forwards) и локомотивы Norfolk & Western класса A.
Соединение расширения
Комбинированное расширение, или составные, шарнирные паровые двигатели, как в первоначальной идее Анатоля Мале, состоят из двух групп цилиндров разного размера. Меньшая пара цилиндров, расположенная ближе к кабине, получала пар высокого давления непосредственно из котла, после чего пар поступал в пару цилиндров низкого давления в передней части локомотива, имевших больший диаметр для компенсации низкого давления, и затем выпускался через дымовую трубу. Хотя тепловая эффективность значительно повышалась благодаря комплексному использованию пара в конструкциях Мале, большие цилиндры низкого давления накладывали уникальные ограничения как с точки зрения конструктивного габарита (размер цилиндров был ограничен размерами пути и прилегающей инфраструктуры), так и с точки зрения производительности на скорости. Большие и, следовательно, более тяжелые поршни вызывали проблемы с устойчивостью на высоких скоростях, что обычно ограничивало скорость составных шарнирных локомотивов до 30-40 миль в час. Примечательным исключением были более поздние модификации локомотивов класса Norfolk & Western Y class 2-8-8-2, которые могли и часто превышали 50 миль в час в эксплуатации, а также являлись одними из самых мощных паровозов, когда-либо построенных. Первые построенные локомотивы Гарратта, класс K Тасманийских государственных железных дорог, также были составными, но из-за этого оказались сложными в конструкции. Все последующие локомотивы Гарратта были простыми.