Введение

Андре Шапелон (26 октября 1892 – 22 июля 1978) — французский инженер-механик и конструктор передовых паровозов. Выпускник Центральной школы Парижа, он был одним из немногих конструкторов локомотивов, применивших к разработке строгий научный подход и стремившийся использовать самые современные теории и знания в таких областях, как термодинамика, а также течение газов и жидкостей. Работа Шапелона стала ранним примером того, что впоследствии назвали "современным паром", и оказала влияние на работы многих последующих конструкторов локомотивов, таких как Ливио Данте Порта.

Жизнь и карьера

Андре Ксавье Шапелон родился в Сен-Пол-ан-Корнильон, Луара, Франция, 26 октября 1892 года. По словам родственников, его прадед Джеймс Джексон иммигрировал во Францию из Англии в 1812 году, один из многих, кто приехал во Францию в XIX веке, чтобы обучать методам производства стали. Он отличился в математике и естественных науках и служил офицером артиллерии во время Первой мировой войны, прежде чем вернуться в Центральную парижскую школу в 1919 году, которую окончил как инженер искусств и производства в 1921 году. Он поступил на Chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée (PLM) в качестве стажера в отделе подвижного состава и тяги на депо Lyon Mouche. Однако, предвидя неблагоприятные перспективы, он ушел в 1924 году и присоединился к Société Industrielle des Téléphones, вскоре став помощником управляющего. В 1925 году он присоединился к Chemin de Fer de Paris à Orléans (PO) и вместе с финским инженером Кёсти Киляй совместно разработал выхлопную систему Kylchap. Несмотря на скептическое отношение к его принципам, локомотив № 3566, первый локомотив, перестроенный по проекту Шапелона, имел огромный успех, и с 1929 по 1936 год было перестроено несколько других локомотивов по его проектам. В 1934 году Шапелон был удостоен звания кавалера ордена Почетного легиона и награжден премией Плюме Академии наук и золотой медалью Общества поощрения промышленности. С 1938 года он опубликовал книгу, благодаря которой он наиболее известен – «Паровой локомотив». 13 сентября 1971 года Шапелон был избран вице-президентом Общества локомотивов Стивенсона на церемонии в Париже.

Методы Чапелона

Он тщательно протестировал свои экспериментальные конструкции, чтобы понять их фактическое поведение, используя самое точное и полное испытательное и измерительное оборудование, доступное на тот момент, например, высокоскоростную стробоскопическую фотографию для наблюдения за потоком пара. До Чапелона немногие инженеры и конструкторы стремились понять, почему одна конструкция работает лучше другой – они действовали методом проб и ошибок, пытаясь воспроизвести характеристики предыдущих локомотивов, полагаясь на опыт, догадки и эмпирические теории и правила проектирования, которые редко подвергались надлежащей проверке.

Эффективность

Эффективность была одной из главных задач Чапелона при проектировании. Некоторые из его локомотивов демонстрировали эффективность свыше 12%, что было исключительно высоким показателем для паровоза. Благодаря большей эффективности, Чапелон мог добиться большей мощности при меньших размерах локомотива и снижении расхода угля, вместо того чтобы просто увеличивать габариты локомотива для повышения мощности.

Компоновка и поток пара

Он был одним из главных сторонников паровозов с компаундом и, начиная с 1929 года, переоборудовал множество компаундов де Глена, разработанных Альфредом де Гленом, используя свою систему компаундирования. Среди других его важных работ – оптимизация парового контура, включая улучшение прохождения пара за счет расширения паровых каналов и путей, совершенствование работы золотникового механизма и усовершенствование выхлопных систем, таких как выхлопная система Килчапа.

Колесо и рельсы

Шапелон осознал, что для создания эффективного и мощного локомотива необходимо было улучшить и научно проработать каждый его элемент. Он изучал поведение локомотива на высоких скоростях и динамику взаимодействия стального колеса со стальными рельсами; его знания впоследствии были применены при разработке французских высокоскоростных поездов TGV.

Проблемы

Несмотря на свои способности и достижения, ему так и не дали возможности спроектировать класс совершенно новых локомотивов, которые производились бы серийно. Руководство железных дорог и политики постоянно ставили ему палки в колеса, а его образцово работающие локомотивы часто воспринимались начальством как неловкость, поскольку они выставляли в невыгодном свете характеристики официально утвержденных моделей.

Наследие Чапелона

Работа Чапелона нашла продолжение в трудах его друга и ученика Ливио Данте Порта из Аргентины и других инженеров, и ему была оказана редкая честь для иностранного железнодорожника – электрический локомотив British Rail Class 86 был назван в его честь. Хотя многие современники Чапелона не стали применять его методы, некоторые всё же это сделали. Одним из таких инженеров был Найджел Гресли из британской Лондонской и Северо-Восточной железной дороги, который экспериментально использовал выхлопную систему Chapelon Kylchap на небольшом количестве локомотивов LNER Class A4, включая LNER Class A4 4468 Mallard, установивший в 1938 году мировой рекорд скорости для паровозов, который признан большинством историков. При этом, только его самая известная работа (La locomotive a vapeur, описанная выше) была переведена на английский язык.

Экспортируемые локомотивы

Единственными локомотивами, спроектированными Chapelon для использования за пределами Франции, были несколько локомотивов узкой колеи (метрового калибра) типов 2-8-4 и 4-8-4, построенные для GELSA (Groupement d'Exportation de Locomotives S. A.) на экспорт в Бразилию. Это были передовые локомотивы, оснащенные множеством современных американских устройств, а также инновациями самого Chapelon. Он высоко ценил американские промышленные возможности и высокое качество американской инженерной мысли, хотя его собственные работы оставались практически неизвестными в США. Один локомотив стандартной колеи типа 4-4-2 принадлежал Пенсильванской железной дороге под номером 2512 и получил прозвище De Glehn.

Предлагаемые конструкции

У Чапелона было несколько проектов стандартизированных локомотивов, начиная с его работы в P. O. Midi. Полностью новые конструкции были разработаны после знакомства с американскими идеями, включая посещение заводов American Locomotive Company (ALCO) в Шенектади, штат Нью-Йорк, и получения опыта эксплуатации локомотивов серии 242A1. Планировалось создание трехцилиндровых компаунд-локомотивов системы Sauvage с большой колосниковой решеткой площадью 6 м² (65 кв. футов) для работы, требующей высокой мощности. Эти локомотивы должны были дополняться двухцилиндровыми простыми локомотивами типов 2-8-0 и 2-10-0 для менее интенсивной эксплуатации. Для локомотива типа 152 (2-10-4) было начато изготовление двух рам, но затем было принято решение об электрификации SNCF и отказе от паровой тяги. В результате, рамы были разобраны на металлолом до завершения строительства.