Двойной дымоход - Double chimney

LMS Юбилейный 5596 Багамы

А двойной дымоход это форма дымовая труба для паровоз, где обычный одиночный проем дублируется вместе с дымовая труба под этим. Хотя внутренние отверстия образуют два круга, внешний вид представляет собой один вытянутый овал.

Цель

Секционный дымовой шкаф, показывающий двойной дымоход и дымовые трубы Kylchap класса 141 F RENFE (испанский)

Классическая выхлопная конструкция для паровоза началась с Хакворт изобретение дымовая труба, расположенный в центре высокого дымохода. Викторианские разработки уменьшили высоту дымохода, так что естественная тяга перестала быть значительной. Стандартной конструкцией тогда была круглая пластина барабана. коптильня, с одним соплом, ведущим в дымоход, а под ним - расширяющаяся труба под юбкой. Из работ таких теоретиков, как W.F.M. Goss из Университет Пердью, и позже ТАК. Ell из Суиндон,[1] на каждом локомотивном заводе были разработаны руководящие принципы, описывающие, как они должны быть пропорциональны.[2]

Было признано, что для паропроизводительности каждого котла потребуется дымоход и дымовая труба определенного диаметра, а также то, что конус от дымовой трубы к дымовой трубе не может быть слишком крутым. По мере того, как котлы становились более мощными, увеличивался не только диаметр дымохода, но и увеличивалась минимальная высота дымохода - точно так же, как увеличение размера котлов ограничивало доступную высоту зазора в пределах датчик загрузки. Высота дымохода[я] минимум 24 дюйма считалось минимально возможным.[1] К 1930-м годам было все труднее обеспечить такую ​​высоту, и требовались другие решения.

Решением этого ограничения было использование двойного дымохода. Это позволило обеспечить адекватную 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 Кылчап взрывная труба, объединяющая разбрасыватель Kylälä от финского инженера Kyösti Kylälä, а также дополнительную дроссельную трубу, добавленную французским инженером. Андре Шапелон. Это разделило зону сопла на четыре сопла меньшего размера, а индукцию вертикальной тяги на три установленных друг за другом 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 Кыльчап, зависит от другого, интерес к обоим, как правило, был одновременным, и поэтому оба часто устанавливались вместе.

Недостатки

4472 Летающий шотландец в 2003 г., с Виттепереоборудованы дымовые дефлекторы

Первые 50 из Иватт класс 4МТ 2-6-0 были построены с двойными дымоходами. Однако они работали плохо и были отмечены как плохие пароварки. Работа над установка для статических испытаний в Регби обнаружил, что в двойном дымоходе нет 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 наружного 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 Витте-тип дымовые дефлекторы 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

A4 60019 Выпь

Найджел Гресли, то CME из ЛНЕР, был страстным последователем французской локомотивной практики, особенно работы Андре Шапелон и Норд 'Superpacifics' из Марк де Касо [fr ]. Когда Гресли разработал свой P2 класс как преемник его A3s,[iv] он принял во внимание эту французскую работу и также использовал двойной дымоход с Кылчап водовыпускные трубы. Два P2 были построены изначально, 2001 г. Петух на севере а затем 2002 Граф Маришаль, оба в 1934 году. Также в соответствии с французской практикой, 2001 год был построен с тарельчатыми клапанами, а в 2002 году для сравнения остались обычные поршневые клапаны. Чтобы избежать проблем с дымом, закрывающим обзор для водителя, оба были построены с заклинивающими верхними частями дымовой камеры и крыльевыми пластинами на ее верхних сторонах, как и раньше. 10000. С более резким выхлопом 2001 года с тарельчатым клапаном это было успешным, и дым поднимался вверх, в сторону от окон кабины. 2002 год имел более мягкий выхлоп и доставлял проблемы, пока не был восстановлен с дополнительными дымовые дефлекторы на расстоянии около 18 дюймов параллельно существующим пластинам крыла. Оба локомотива были признаны удачными, но 2002 год имел преимущество в эффективности, учитывая меньшие объемы клапанной коробки.[v] Когда были построены другие модели класса P2, они последовали примеру 2002 года с поршневыми клапанами и дополнительными дымовыми дефлекторами.[5]

Первый из Класс А4 вернулся к одинарному дымоходу и обычному дымоходу. Наибольшее внимание они уделяли потоку газа в целом, как на входе, так и на выходе. С P2 была тенденция к избыток тяги при длительной работе с отсечкой достаточно, чтобы поднять огонь. Чтобы избежать этого, A4s использовали «перемычку» на своей дымовой трубе, свободное кольцо, которое поднималось под воздействием сильной струи, увеличивая эффективный диаметр сопла и, таким образом, уменьшая тянущее действие 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 Кряква 28-го числа A4s был построен с двойным дымоходом и дымовыми трубами «Кыльчап» в 1938 году. Это было сочтено успешным, поэтому последние три из 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 из A3s.[7][8]

Пацифики A2 от Peppercorn были построены в послевоенные годы с аналогичными двойными трубами Кыльчап.

Юбилейный LMS

Пять членов Юбилейный класс LMS в разное время экспериментально оснащались двойными дымоходами. Первый был 5684 Ютландия, двойной дымоход с Кылчап юбки в 1937 году.[9] Это улучшило как производительность парообразования, так и снизило потребление угля, хотя через год он был удален из-за проблем с чрезмерной тягой, вызывающей выброс искры из дымохода и накопление избыточной золы дымовой камеры.[10] 5742 Коннахт и 5553 Канада затем в 1940 г. были установлены простые двойные дымоходы, которые были удалены из Канада через короткое время, но который Коннахт носился до 1955 года.[9]

В рамках экспериментов на Завод по испытаниям регби, 45722 Защита с 1956 по 1957 год был оснащен двойной дымовой трубой.[11] В 1961 году на 45596 Багамы который провел его через изъятие и в сохранение.[11] Еще два двигателя, 5735 Комета и 5736 Феникс были перестроены с коническим котлом 2А и двухкамерным дымоходом в 1942 году.[12] Они должны были стать прототипом для перестройки всего класса, но, в конце концов, единственными Юбилеями, с которыми так обращались. Все Королевский шотландский класс были перестроены по тому же принципу, что и многие локомотивы Fowler Patriot.

LMS Черный 5

ЛМС 'Черный 5' 4767 был завершен в последний день LMS, 31 декабря 1947 года. Он был уникальным среди 842-х человек класса тем, что был показан на улице. Стивенсон ссылка движение в дополнение к другим экспериментальным функциям; двойной дымоход, Timken роликовые подшипники во всем и электрическое освещение.[13] Эти модификации были частью серии экспериментов, проведенных Джордж Иватт улучшить и без того отличное Stanier -проектирован Black 5. Двойной дымоход был удален в 1953 году из-за и без того хороших характеристик стандартного дымохода и проблем с более мягким дутьем двойного дымохода, который так хорошо не выводил дым из кабины.[14] 4765 и 4766 также испытывали аналогичный двойной дымоход, но со стандартным клапаном Walschaerts.[14]

Некоторые из первых построенных BR Black 5 были построены с Клапан Caprotti. Партия из двадцати, 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 большими и выступающими паровыми трубами, и выпускными клапанами 7 дюймов (180 мм) внутри. Большой объем зазора, который был неизбежен в клапанной коробке Caprotti's тарельчатые клапаны имел аналогичный эффект на долгое вести от настройки клапана. В отличие от двигателя Стивенсона,[vi] Это привело к тому, что эти двигатели хорошо работали на скорости, но плохо справлялись с подъемом. Несмотря на то, что целью испытания клапанного механизма Caprotti было сокращение объема технического обслуживания, 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 впускные. Дизайн механического привода был признан удачным и был скопирован для нескольких более поздних двигателей Caprotti, построенных для классов BR Standard. Однако поведение с хорошими скоростными характеристиками, но с отсутствием мощности с низкими отсечками было таким же, как и у других двигателей. Все двигатели Caprotti сохранили свои двойные дымовые трубы, и было заметно, что их все еще отрывистый выхлоп без проблем выводил дым из кабины.[16]

Класс Great Western King

Король Эдуард I

В сентябре 1955 г. GWR King класс 6015 Король Ричард III был оборудован двойной дымоход для проб. Они были успешными, и поэтому весь класс был переоборудован ими. Некоторые из Класс замка были переоборудованы аналогичным образом. Тесты с динамометр в переноске Корнуолл Ривьера в 1956 г. не продемонстрировали явного увеличения производительности, но показали повышение эффективности использования 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

92240

В Стандарты BR были спроектированы с самого начала при их создании на основе более ранних работ С.О. Элл. Несмотря на это, некоторые классы плохо пропаривались, особенно Класс 4 4-6-0. В 1957 году модель 75029 была успешно оснащена двойным дымоходом, что привело к его распространению во многих странах этого класса.[18]

Дальнейшая информация: Варианты механических топок и дымовых труб 9F

В то же время поступило предложение протестировать Эжектор Giesl на 9F[vii] Возможно, для сравнения, 92178 был построен с двойным дымоходом. Двойной дымоход оказался настолько успешным[20] что он был принят в качестве стандарта для всех 9F, построенных с 92183 года,[viii] в том числе три оснащены механический кочегар.[22]

Герцог Глостер

В BR Стандартный класс 8 Герцог Глостер был последним из классов BR Standard, который был разработан, поскольку необходимость в создании большего количества таких больших скоростных пассажирских локомотивов изначально отвергалась. Это привело к игнорированию одного из принципов проектирования классов Стандарт и вместо двух цилиндров с внешним Клапан Walschaerts вместо этого использовались три цилиндра и Клапан Caprotti, с кулачковыми тарельчатыми клапанами. Клапаны Caprotti открываются полностью быстрее, чем поршневые, что дает резкий выхлоп. Компания Caprotti рекомендовала использовать Кылчап дымовая труба, чтобы противостоять неблагоприятным последствиям этого, но это было проигнорировано в пользу обычного двойного дымохода, разработанного Суиндоном, на основе их опыта с король класс.[23][24] Учитывая силу взрыва, эти принципы Суиндона позволили создать относительно небольшую дымовую трубу с двойным дымоходом таких же малых размеров.[25]

В сервисе, Герцог Глостер работал печально плохо, с репутацией плохого приготовления на пару. Он имел короткий срок службы, как сочетание быстрого вывода паровой тяги на Британская железная дорога а также его низкая производительность и нежелание прилагать усилия для решения этой проблемы.[23][25]

Герцог Глостер был спасен от Свалка Барри и требовалась 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 сопоставимого размера на Тихоокеанский торговый флот и A2 pacifics. 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]

НАС

Union Pacific Railroad

Union Pacific № 4014, Union Depot

Несколько дизайнов поздней паровой эры на Union Pacific Railroad, особенно те, которые были разработаны во времена Отто Ябельмана, когда он был главным механиком железной дороги; использовались двойные дымоходы. FEF-3, третья и последняя итерация Серия Union Pacific FEF все были построены новые, 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] Позднее дымовые дефлекторы будут установлены на все остальные локомотивы FEF, в том числе без двойных дымоходов.

Другие проекты Union Pacific с двойными дымоходами относятся к поздней эпохе. сочлененные локомотивы построено для железной дороги, включая последнюю группу 1942 г. постройки Union Pacific Challenger локомотивы и весь пробег Юнион Пасифик Биг Бой локомотивы.[27] В то время как некоторые локомотивы Challenger и Big Boy были оснащены дымовыми дефлекторами, дым не был для них такой проблемой, как в классе FEF из-за их гораздо более длинных котлов. Несколько претендентов с двойным дымоходом были перенаправлены на Западная железная дорога Денвера и Рио-Гранде, из которого они позже будут служить на Clinchfield Railroad. Действующие локомотивы современной программы Union Pacific Steam, UP 844, UP 4014 и ныне списанный UP 3985, сохранили свои двойные дымоходы в сохранности.

Южная Америка

Л. Д. Порты Аргентина

Паровоз Аргентина, дизайн Porta - 1969

Ливио Данте Порта экспериментальный тепловоз метровой колеи Аргентина был перестроен в 1948 году бывшего 4-6-2 в 4-8-0.[28] Помимо других усовершенствований, направленных на улучшение расхода пара и расхода топлива, локомотив снабжен двойной дымовой трубой. Выхлопные системы Porta в конечном итоге превратились в Эжектор Lempor. Экспериментальный локомотив имел успех, и другие локомотивы будут модифицированы, чтобы включать в себя обновления Porta, хотя не многие из них получили двойные дымоходы, такие как Аргентина имел. В 1970-х годах Porta спроектировал большой локомотив, который соответствовал габариту нагрузки Североамериканской плиты C. Аргентины конструкция, в том числе двойные дымоходы.[29] Этот локомотив так и не был построен. Аргентина сохранилась на станции Мате де Луна в Сан-Мигель-де-Тукуман, его текущий статус неизвестен, и в некоторых отчетах предполагается, что с тех пор он был списан.

использованная литература

  1. ^ Обратите внимание, что это внутренний длина дымохода до подъюбника, а не внешняя высота над котлом.
  2. ^ Подобный подход привел к Эжектор Giesl. При этом использовалось большое количество отдельных дымоходных каналов, расположенных в ряд, что позволяло каждому становиться очень длинным и тонким конусом.
  3. ^ У A3 не было дымовой обтекаемой формы, как у A4.
  4. ^ т.е. 4472 Летающий шотландец
  5. ^ Постоянной проблемой при разработке тарельчатых клапанов было то, чтобы не оставлять вокруг себя чрезмерного «мертвого» пространства.
  6. ^ Переменный шаг рычажного клапана Stephenson давал длинный отрыв, когда надрезался до короткого отрезать и, как известно, хорошо взбирался на холмы, но не так хорошо бегал на скорости
  7. ^ Установлен на 9F 92250, позже преобразован в двойной дымоход.[19]
  8. ^ Двойные дымоходы 9F: 92165–92167 (установленный в топку, как построено), 92178 (первый эксперимент), 92183–92250 (как построено) и 92000–92002, 92005, 92006 (модифицированный). [21]
  1. ^ а б Уолфорд и Харрисон (2008), п. 29.
  2. ^ Семменс и Щегол (2000) С. 73–74.
  3. ^ Уолфорд и Харрисон (2008) С. 28–29.
  4. ^ Семменс и Щегол (2000), п. 74.
  5. ^ Нок (1982) С. 140–142.
  6. ^ Нок (1982) С. 146–147.
  7. ^ а б Семменс и Щегол (2000), п. 78.
  8. ^ Нок (1966), стр. 261–262, Глава 20: Финал.
  9. ^ а б Роуледж и Рид (1977), п. 31.
  10. ^ Хареснейп (1970), п. 34.
  11. ^ а б Роуледж и Рид (1977) С. 38–40.
  12. ^ Роуледж и Рид (1977), п. 45.
  13. ^ Нок (1966), стр. 181–182, Глава 14: Послевоенное развитие.
  14. ^ а б Глина (1972), п. 47.
  15. ^ Глина (1972) С. 46–47.
  16. ^ Глина (1972), п. 48.
  17. ^ Нок (1966), стр. 265–269, Глава 20: Финал.
  18. ^ Уолфорд и Харрисон (2008), стр.29, 214.
  19. ^ Уолфорд и Харрисон (2008) С. 33–37.
  20. ^ Уолфорд и Харрисон (2008) С. 212–215.
  21. ^ Уолфорд и Харрисон (2008), п. 28.
  22. ^ Уолфорд и Харрисон (2008) С. 28–30, 36.
  23. ^ а б Селедка (2000), стр. 188–189, Стандартный класс 8.
  24. ^ Нок (1966), стр. 228–229, Глава 17: Британские стандартные локомотивы.
  25. ^ а б c d «Модификации». 71000 Герцог Глостерский.
  26. ^ Дон Штрак (26 декабря 2019 г.). «Дымоподъемники на паровозах Union Pacific». Юта Рельсы.
  27. ^ Ричард Ф. Коул (май – июнь 1975 г.). "Union Pacific's Articulateds". Разработчик западных прототипов - через Utah Rails.
  28. ^ Мартин Бэйн. "'Аргентина'".
  29. ^ Мартин Бэйн. «Пар третьего поколения для Северной Америки - компаунд с тройным расширением мощностью 6000 л.с. 2-10-0».
  • Белл, Артур Мортон (1936). Локомотивы. их строительство, обслуживание и эксплуатация (3-е изд.). Лондон: Добродетель.
  • Клей, Джон Ф. (1972). Станье Блэк Пятёрка. Ян Аллан. ISBN  07110-0274-6.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  • Кук, А.Ф. (2000). Подъем пара в LMS: эволюция локомотивных котлов LMS. RCTS. ISBN  978-0901115850.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  • Хареснейп, Брайан (1970). «Класс 5XP 4-6-0 Юбилейный». Станье Локомотивы. Ян Аллан. ISBN  0-7110-0108-1.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  • Селедка, Питер (2000). Классические британские паровозы. Стандартный класс 9. ISBN  1-86147-057-6.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  • Холкрофт, Х. (1957). Великая западная паровозостроительная практика 1837–1947 гг.. Локомотив Паблишинг Ко.
  • Купманс, Дж. Дж. Г. (2014). Огонь горит намного лучше.. Camden Miniature Steam Services. ISBN  978-1909358058.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  • Нок, О.С. (1966). Британский паровоз. II, с 1925 по 1965 год. Ян Аллан.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  • Нок, О.С. (1982) [1975]. The Gresley Pacifics. II. Ян Аллан. ISBN  0-7153-8388-4.
  • Rowledge, J.W.P .; Рид, Брайан (1984) [1977]. Станье 4-6-0 из LMS. Ньютон Эббот: Дэвид и Чарльз. ISBN  0-7153-7385-4.
  • Semmens, P.W.B .; Голдфинч, А.Дж. (2003) [2000]. Как на самом деле работают паровозы. Оксфорд: Oxford University Press. ISBN  978-0-19-860782-3.
  • Уолфорд, Джон; Харрисон, Пол (2008). Класс 9F 2-10-0. Подробная история стандартных паровозов British Railways. Том 4. Бристоль: RCTS. ISBN  0-901115-95-9.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)