Экспериментальный паровоз «Лидер» Оливера Буллида

Введение

Прототип паровоза с двумя кабинами "Лидер" представлял собой класс экспериментальных паровозов, построенных в Соединенном Королевстве по проекту новаторского инженера Оливера Буллейда. "Лидер" был попыткой продлить срок службы паровой тяги, устранив многие эксплуатационные недостатки, присущие существующим паровозам. Он предназначался для замены устаревшего парка танк-локомотивов класса М7, которые все еще эксплуатировались на Южной железной дороге (SR). Буллейд полагал, что отношение к трудоемкости обслуживания паровозов изменилось в послевоенный период в пользу дизелизации и электрификации. Стремясь продемонстрировать сохраняющийся потенциал паровой тяги, Буллейд расширил границы возможностей паровых машин, надеясь, что они смогут конкурировать с дизельными и электрическими локомотивами в плане экономии рабочей силы и простоты управления. В ходе разработки проекта Буллейд пришел к выводу, что некоторые операции, необходимые для обслуживания обычных паровозов, можно исключить, позаимствовав некоторые особенности современных электропоездов Южной железной дороги. Дальнейшая разработка привела Буллейда к решению создать локомотив с тележками, что позволило более равномерно распределить вес по рельсам и снизить осевую нагрузку.

Дизайн

Серия первоначальных идей была представлена руководству Southern Railway инженером Буллейдом, предусматривавшая двухстороннее управление, обеспечивающее машинисту максимальную видимость в любом направлении без перекрытия обзора котлом или тендером. Таким образом, необходимость в поворотном круге для разворота локомотива отпала, хотя первоначальные проекты были отклонены оперативным отделом из-за проблем с технологией сварки. Принятая конструкция включала два паровых тендерных модуля 0-6-0 с облегченными рукавными клапанами и цепями для соединения ведущих осей. Котел был смещен в сторону, чтобы освободить место для проходного коридора, позволяющего машинисту добираться до обеих кабин, не покидая локомотив, что впоследствии привело к проблемам. Топка, расположенная близко к центру локомотива, обслуживалась кочегаром из третьей кабины, соединенной с обеими машинистскими кабинами проходным коридором. Вся конструкция размещалась на общей раме и поэтому часто упоминалась как "Leader", хотя правильное обозначение – , поскольку оба моторных модуля поворачивались, как у локомотивов Garratt, Double Fairlie или Meyer. Прототип "Leader" был построен на Брайтонских железнодорожных мастерских, работы начались в 1946 году. После национализации Southern Railway заказ был отменен, чтобы провести испытания на прототипе. В парораспределительном механизме использовалась необычная конструкция с рукавными клапанами, которая также испытывалась на бывшем локомотиве LB&SCR H1 класса "Hartland Point" параллельно со строительством первого локомотива "Leader". Локомотив был оснащен необычными колесами Bulleid Firth Brown, которые были легче, но прочнее, чем спицевые. Использование рукавных клапанов и масляных ванн для смазки движущихся частей моторных модулей было вдохновлено современной практикой двигателей внутреннего сгорания. Однако это привело к излишне сложной конструкции, которую было трудно обслуживать, что усугубляло те поломки, которые она должна была устранить. Эта особенность была удалена с обоих тендерных модулей прототипа по мере проведения испытаний. Еще одной инновационной особенностью конструкции тендерного модуля была возможность их взаимозамены при возникновении неисправностей, что значительно упрощало обслуживание по сравнению с капитальным ремонтом ходовой части обычного паровоза. У "Leader" была топка с "сухой обшивкой". Она не была окружена сверху и с боков "водяной рубашкой", как это обычно делается, а была изготовлена из сварной стали и использовала огнеупорный кирпич вместо воды для теплоизоляции – новое, но проблемное решение. Топка изначально не была оборудована арочным сводом, хотя он был установлен летом 1950 года. Свод оказался проблемным, поскольку при высокой мощности он приводил к попаданию пламени в кабину, что усугублялось сужением зоны топки. Проблема заключалась в скоплении золы вокруг краев заслонки, что позволяло воздуху просачиваться в дымовую коробку и снижало общую эффективность локомотива. Для облегчения обслуживания котел, топка и дымовая коробка были обшиты стальными листами, что придавало локомотиву форму современного дизельного локомотива. Это было серьезным отходом от традиционной конструкции паровозов, позволявшим очищать локомотив с помощью установки для мойки вагонов. Локомотив был рассчитан на перевозку 4 тонн угля и воды, а угольный бункер был накрыт брезентом для предотвращения попадания воды в кочегарную кабину. Вход в локомотив осуществлялся по лестницам, ведущим к раздвижным дверям, однако из-за конструкции тендерных модулей подъем в кочегарную кабину требовал перелезать через корпус масляной ванны. British Railways унаследовали проект "Leader" после национализации в 1948 году, который был достаточно продвинут для продолжения строительства прототипа, поскольку Буллейд все еще был главным инженером-механиком вновь образованного Южного региона British Railways. Хотя работы над остальными четырьмя локомотивами были приостановлены, прототип "Leader" покинул Брайтон под номером 36001 в июне 1949 года. Остальные четыре локомотива из первоначального заказа Southern Railway, номера 36002–5, находились на разных стадиях завершения к концу разработки. Номер 36002 был почти завершен, номер 36003 был без внешней обшивки, а номера 36004–5 были не более чем наборами рам, хотя большинство их основных компонентов были построены на заводах в Истли и Брайтоне и хранились в ожидании установки. Это было значительно ниже, чем у современных тихоокеанских локомотивов WC/BB класса 7, что означало, что "Leader" должен был иметь осевую нагрузку, позволяющую ему работать по второстепенным маршрутам и на ветвях, где конструкция с двумя кабинами была бы наиболее полезной, что было маловероятно из-за веса конструкции. После завершения номер 36001 был немедленно отправлен на испытания с использованием пустых пассажирских вагонов в юго-восточной Англии. Однако результаты испытаний, представленные в штаб-квартиру British Railways в Мэрилебоне, "резко отличались отсутствием похвалы" за сильные стороны "Leader", а именно котел, тормозную систему и общую силу сцепления, обеспечиваемую двумя тендерными модулями. Было выдвинуто несколько теорий относительно этого положения дел, наиболее правдоподобной из которых является то, что более консервативные сотрудники железнодорожного персонала в Брайтоне и Исполнительный комитет железных дорог считали "Leader" слишком революционным и стремились сохранить статус-кво.

A series of initial ideas were presented to the Southern Railway management by Bulleid that incorporated double ended running, giving the locomotive driver maximum visibility in either direction without a boiler or tender obscuring his view. The need for a turntable to turn the locomotive was therefore eliminated, although the initial designs were rejected by the operating department because of problems with welding technique. The accepted design included two 0 6 0 steam bogies with weight saving sleeve valves and chains to couple the driving axles. The boiler was offset to provide space for a communication corridor, allowing the driver to access both cabs without leaving the locomotive, an arrangement which led to later problems. The firebox, near the centre of the locomotive, was fed by the fireman from a third cab, linked to both driving cabs by the communication corridor. The entire ensemble was placed on a common frame and thus often referred to as an , even though the actual notation is since both engine units pivoted as on a Garratt, Double Fairlie or Meyer locomotive. The Leader prototype was constructed at Brighton railway works, work beginning in 1946. The latter order was cancelled after the Southern Railway was taken into public ownership, to allow trials to be carried out on the prototype. The valve gear used the unusual sleeve valve arrangement that was also tested on the ex LB&SCR H1 class Hartland Point in parallel with the construction of the first Leader locomotive. The locomotive sat on the unusual Bulleid Firth Brown wheels, which were lighter, yet stronger, than the spoked equivalent. The use of sleeve valves and oil baths to lubricate the moving parts of the engine units was inspired by contemporary internal combustion engine practice. However, this resulted in an over complicated mechanism that was difficult to maintain, perpetuating the seizures it was meant to eradicate. This feature was removed from both bogies of the prototype as the trials progressed. Another innovative feature of the steam bogie assembly was the ability to interchange them when faults occurred, an easy operation for maintenance staff when compared to the complexities of overhauling a regular steam locomotive's motion. The Leader had a "dry lining" firebox. It was not surrounded on top and sides by a "jacket" of water as in normal practice, but was constructed of welded steel and used firebricks instead of water for insulation, a novel but troublesome solution. The firebox was not initially equipped with a firebrick arch, although one was retro fitted during the summer of 1950. The arch was problematic because it led to a tendency for flames to enter the cab at high outputs, a situation made worse by the narrowing of the firebox area. The problem lay with ash gathering around the edges of the slide, allowing air to leak into the smokebox, thereby reducing the overall efficiency of the locomotive. For ease of maintenance, the boiler, firebox and smokebox were encased in steel sheeting, which meant that the engine's shape resembled that of a modern diesel locomotive. That was a major departure from traditional steam locomotive design, allowing the engine to be cleaned using a carriage washing plant. The locomotive was designed to carry 4 tons (4.06 tonnes) of coal and of water, and the coal bunker was covered by a tarpaulin to prevent water ingress into the fireman's cab. Entry into the locomotive was by way of ladders leading up to sliding doors, although, due to the bogie design, the climb into the fireman's cab necessitated clambering over the oilbath casing. British Railways inherited the Leader project upon nationalisation in 1948, which was far enough advanced to continue constructing the prototype, as Bulleid was still Chief Mechanical Engineer of the newly formed Southern Region of British Railways. Although work on the other four locomotives stalled, the prototype Leader emerged from Brighton as locomotive No. 36001 in June 1949. The other four members of the initial order made by the Southern Railway, Nos. 36002–5, were at varying stages of construction by the end of the development period. No. 36002 was almost complete, No. 36003 was without its outer casing, and Nos. 36004–5 were little more than sets of frames, although most of their major components had been constructed at Eastleigh and Brighton and were stored ready for fitting. This was considerably lower than the contemporary WC/BB pacifics which were rated as class 7, and this meant that the Leader had to be able to have an axle loading that would allow it to operate over secondary routes and on branch lines where the double ended design would be of most benefit, something that was not likely with the weight inherent in the design. On completion, No. 36001 was immediately put into service trials using empty passenger carriage stock in the south east of England. However, the results of the trials as reported to British Railways headquarters at Marylebone were "conspicuous by the absence of praise" for the strengths of the Leader, namely the boiler, braking system and total adhesion provided by the two bogies. Several theories have been put forward regarding this state of affairs, the most plausible being that the more conservative members of the railway workforce at Brighton and the Railway Executive felt that the Leader was too revolutionary and were keen to maintain the status quo.

Исполнение No 36001

После испытаний, продолжавшихся более года, локомотив № 36001 продемонстрировал ряд недостатков, включая высокий расход угля и воды, механическую ненадежность, невыносимые условия работы для машиниста и кочегара, утечку пара через поршневые кольца и неравномерное распределение веса по тележкам. После ремонта цилиндрового блока он был испытан в окрестностях Брайтона и Истли с использованием вагона-динамометра LNER, где показал хорошие ходовые качества, но при высоких затратах топлива и больших усилиях со стороны кочегара. В течение двух недель «Лидер» сравнивался по характеристикам с локомотивом класса U. Эти испытания были прерваны поломкой коленчатых осей, которые заменили осями от локомотива 36002, но и они сломались примерно на том же пробеге, что и оригинальные. Связанной проблемой было то, что, несмотря на большую высоту локомотива (12 футов или 4 метра), потолки кабины были относительно низкими. Кабина со стороны дымовой коробки страдала от того же сильного перегрева, что и кабина кочегара. Чтобы обойти эту проблему, локомотив использовали задним ходом, так как задняя кабина располагалась рядом с водозаборным баком и угольным бункером и, следовательно, находилась вдали от горячих газов в дымовой коробке. Несмотря на проблемы, локомотив демонстрировал выдающиеся характеристики парообразования и полную силу тяги от двух моторных тележек во время испытательных пробегов. При правильной топке «Лидер» мог соблюдать расписание, а иногда и опережать его. Однако при остановках для пополнения запаса воды возникали эксплуатационные трудности: локомотив потреблял воду очень быстро, что требовало частых остановок, а герметичная обшивка и общая высота локомотива означали, что многие водонапорные краны были слишком низкими для непосредственной подачи воды в бак, что требовало либо импровизированной системы ковшом и шлангом, либо заполнения бака через стояк и шланг – оба варианта значительно увеличивали время заправки. Эти задержки нивелировали любое преимущество во времени, полученное при хорошей работе локомотива, и влияли на опубликованные показатели производительности. Несмотря на то, что прототип «Лидер» тянул тестовые поезда по центральному участку бывшей Южной железной дороги, он так и не был использован в коммерческой эксплуатации из-за риска поломки золотникового механизма и негативной рекламы для British Railways.

Following trials that lasted over a year, No. 36001 was shown to have several flaws, including heavy coal and water consumption, mechanical unreliability, untenable working conditions for both fireman and driver, loss of steam through the cylinder rings and uneven weight distribution on the bogies. After renewing the cylinder assembly, it was tested around Brighton and Eastleigh using an LNER Dynamometer car, where good running was experienced at high costs in fuel and effort on the part of the fireman. For a period of two weeks the Leader was tested against the performance of a U class locomotive These trials were interrupted by breakage of the crank axles, these being replaced by axles from 36002 only for these to break in turn at approximately the same mileage as the originals. A related problem was that despite being a tall locomotive, at 12 feet (4 m), the cab ceilings were relatively low. The cab at the smokebox end of the locomotive suffered from the same excessive heat as did the fireman's cab. To circumvent this problem the locomotive was used in reverse, as the rear cab was next to the water tank and coal chute and therefore away from the hot gases circulating inside the smokebox. Despite its problems, the locomotive displayed outstanding steaming characteristics and total traction from the two power bogies on its trial runs. When properly fired, the Leader was capable of keeping up with the schedules, even running ahead on occasions. However, operational difficulties were encountered when stopping for water not only did the locomotive use water at a rapid rate, requiring frequent stops but the all enclosed casing and the overall height of the locomotive meant that many of the water cranes were too low to feed directly into the water tank, thus requiring either an improvised arrangement of scoops and hoses or filling the tank from a standpipe and hose both options greatly extended the amount of time needed to take on water. These delays tended to lose any time advantages gained when the locomotive performed well and affected the published performance figures. Despite hauling test trains over the Central Section of the former Southern Railway, the Leader prototype was never used on a revenue earning service because of the risk of failure of the valve gear and the adverse publicity this would cause for British Railways.

Южная железная дорога

Когда проект находился под эгидой Южной железной дороги, локомотив № 36001 получил бы номер CC101. Поскольку конструкция имеет шесть тяговых осей, нумерация первоначальной партии была бы от CC101 до CC105, при этом последний номер являлся бы идентификатором локомотива.

Британские железные дороги

Оперативная ливрея была выполнена в фотосером цвете с красной и белой окантовкой. Герб Британских железных дорог "Скачущий лев" также использовался, однако после сделанной фотографии он был закрашен без каких-либо объяснений.

Оценка деятельности

Производство Leader продемонстрировало принципиальную непригодность размещения парового котла в закрытой надстройке. Условия внутри были крайне неблагоприятными, вес оказался чрезмерным, а необходимое техническое обслуживание, такое как прочистка котла, можно было выполнить только путем значительной разборки локомотива. Р. Г. Джарвис, возглавивший проект после ухода Буллейда, настаивал на том, что локомотив требует полной переработки для устранения проблем, заложенных в первоначальную концепцию. После проблем, выявленных в ходе испытаний в 1950 году, в ноябре того же года 36001 и четыре других локомотива типа Leader, находившиеся на различных стадиях сборки, были отправлены на металлолом. Номерной знак локомотива № 36001 хранится в Национальном железнодорожном музее; заводская табличка, предназначенная для этого локомотива, но так и не установленная, была продана на аукционе в 2008 году за 1050 фунтов стерлингов. Leader представлял собой смелую попытку расширить границы современного паровозостроения, и в случае успеха мог бы продлить срок службы паровозов на британских железных дорогах.