.
Amerikai szakirodalom az európai vasútról

           A háromhengeres kompaund francia sikermozdony






André Chapelon háromhengeres, 4-8-4 tengelyelrendezésű 242A1 típusú mozdonya

SNCF felvétel [1]-ből


Ez a mozdony az összes dugattyús gőzmozdony között termodinamikusan a világon a  legjobb hatásfokú, és Észak-Amerikán kívül a legnagyobb teljesítményű is. Chapelon részletes termodinamikai, gáz- és folyadékáramlási kutatásokat végzett, ezek alapján tanulmányt írt, melyet más gépész tervezőmérnökök is használtak. Az acél sínen az acél kerék gördülésének dinamikájáról lefektetett elveit a TGV nagysebességű vasút tervezésénél is alkalmazták.





A háromhengeres kompaund mozdony nem volt gyakori az USÁ-ban, de Európában nagy sikerrel fejlesztették és alkalmazták ezt a mozdonyfajtát. Az 1930-as évektől az 50-es évek elejéig különböző tengelyelrendezéssel épültek ilyen mozdonyok. Minden gőzösök legsikeresebb példánya a tervező mérnöke miatt is különösen érdemes a figyelmünkre.

A II. Világháború után a francia vasúton óriási mozdonyhiány volt. André Chapelon (1892-1978) francia gépészmérnök háromhengeres kompaund gőzmozdony tervezését és megépítését javasolta, mely 6000 lóerőt is képes lesz leadni. A francia kormány elfogadta Chapelon javaslatát, és támogatta az új, modern gőzmozdony fejlesztését.

Chapelont a XX. században a többiekre a legnagyobb hatású mozdonytervezőnek tekintik, akinek kiváló mozdonytervei voltak, melyeket sosem tudtak túlszárnyalni. "Chapelon Alapelvei" voltak:

-nagyméretű gőzvezető rendszer alkalmazása a nem munkavégzési nyomáscsökkenés elkerüléséért,

-nagyon magas túlhevítési hőfok, hogy a kompaund működésben a másodlagosan expandáló gőz a kisnyomású hengerben is száraz maradjon, ne legyen nedves,

-a kazán és a tűzszekrény tervezésénél figyelembe kell venni a tűz és az áramló gázok tulajdonságait, 		-a gőzelvezető rendszert a leghatékonyabbra kell tervezni, az ellennyomás elkerülésére és hogy a tűzre az ideális hatást fejtse ki,

-a tápvíz melegítő az eltávozó gőzből nyerje a hőt,

-a forgattyústengelyek kiterjesztett hálózat részeként, ellensúlyokkal épüljenek fel, és

-minden mozgó alkatrészre ható erőt elemezni kell, és ennek eredményét a tervezésnél figyelembe kell venni.

Chapelon 4-8-4 mozdonyának a fejlesztéséhez, melyet ott a tengelyszám szerint 2-4-2-nek jelölik, felhasznált egy legendásan sikertelen és már a forgalomból kivont mozdonyt, melyen Renaud féle forgó szelepes vezérlő volt. Ezt a 4-8-2 mozdonyt a Francia Vasút Központi Járműtervező Irodája tervezte és kevéssel korábban adta ki. John van Riemsdijk gépészmérnök és szakmunkák szerzője így írta le a kísérleti, sikertelen síktolattyús 4-8-2-es mozdonyt: "egy bizottság által tervezett mozdonyt vártak, olyan bizottságtól, amely még sosem tervezett sikeres mozdonyt".

Chapelon ebből a 4-8-2-es mozdonyból építette a magáét, változtatott, ahol lehetséges volt, mint a kazánon, a kerékpárokon, a mozgó alkatrészeken és a szerkocsin. Az összes többi alkatrész Chapelon saját tervei szerint készült.




Chapelon háromhengeres, 4-8-4, kompaund, 242A1 jelű mozdonya 1946-ban gurult ki a gyárból (a 242 a tengelyelrendezés, A1 pedig a mozdony osztálya). Sok elismert gépészmérnök és vasúttörténész szerint a valaha épült legjobb gőzös lett. Termodinamikailag a legnagyobb hatásfokú, és Észak-Amerikán kívül a hagyományos (dugattyús) mozdonyok között a világon a legnagyobb teljesítményűnek tartották. A 242A1 a gőzmozdonytervezés egyik csúcsa lett.

Willoteaux féle, dupla gőzbebocsátó és kiengedő szelepei voltak a nagynyomású hengerben, rendkívül nagy gőz felülettel, az alacsony nyomású henger gőz felülete szintén nagy volt. A nagyméretű gőz homlokzatok jó átjárást biztosítottak a nagynyomásúból az alacsony nyomású hengerekbe. A tengely könyök a Sauvage mozdonyé szerint lett beállítva: a két külső alacsony nyomású henger könyöke 90°-kal volt eltolva egymástól, a nagynyomású hengeré pedig 135°-kal a két külsőhöz képest.

A kísérleti mozdonyon három független Walschaerts szelepes vezérlő volt. A kormányvonórúd 1) a külső, alacsony nyomású henger kibocsátott gőzét, és 2) ettől függetlenül a belső nagynyomású henger gőzkibocsátást vezérelte. Ezt az elrendezést csak arra használták, hogy a prototípus mozdonyon a hengerek közötti töltési arányt vizsgálják.

A mozdonyon hármas Kylchap gőzkifúvó rendszer volt. Chapelon finomított a finn mérnök, Kylala tervezte korai gőzelosztón, az új Kylchap gőzkifúvó rendszernek lehetett egy, kettő, vagy akár három kifúvási szoknyája és kémény szerelvénye, úgy tervezve, hogy a kifúvott gőz a lehető legkönnyebben keveredjen a többi gázzal és a közös út felé vezesse őket, elkerülve az "ütközési veszteséget", melyet a kétféle gáz találkozása okoz. 		Ennek eredménye a nagymértékben csökkent ellennyomás (back pressure) lett, a rendes huzat egyharmada. A Kylchap gőzkifúvó rendszer szerepelt a híres angol mozdonytervező, Gresley háromhengeres, 'A4' Mallard mozdonyának a rekord futásánál is.

  
          A Kylchap féle dupla kifúvós elrendezés Gresley A4-esén

[1]-ből




A tervezőasztalon a mozdonynál elméletileg 5500 LE leadására számították. A francia vasút minden régiójában kipróbálta a 242A1-est, és kiemelkedően jó teljesítményt nyújtott, Chapelon minden reményét beváltotta. A mozdony nagy emelkedőkön 700 vagy 800 tonnás vonatokat 75 mph (120 km/h), a vonalra engedélyezett legnagyobb sebességgel vontatta. Az emelkedőket nem kellett számításba venni, amikor ez a mozdony vontatott, mert nem csökkent a vonat sebessége.

A nagy sebességnél több alkalommal mért legnagyobb teljesítmény a hengereknél 5500 LE, a szerkocsi vonórúdjánál pedig 4200 LE volt. A Párizs és Dijon közötti Blaisy-Bas emelkedőn, 73,7 mph sebességnél, a dinamometer a nagynyomású hengernél 1920 LE-t, és mindkét alacsony nyomásúnál 1790 LE-t mért, ez kiadta az 5500 LE-t.
A mozdony 15 évig volt szolgálatban, teljesített mérőmeneteket, vontatott menetrend szerinti vonatokat, és különmeneteket, melyeken külföldi gépészekre is nagy hatást tett. Egy 820 tonnás vonaton a rendes villamos mozdonyt 242A1-essel helyettesítették, és a Párizs és Le Mans közötti 132 mérföldes távot egy menetrend szerinti megállással 108 perc alatt teljesítette!


Ahogyan J. T. van Riemsdijk, a szerző írta:

Ez a 242A1 légző rendszere

SNCF rajz [1]-ből

Látható a nagynyomású henger alatt a két hengeres tolattyú, a nagy gőz felület és a hármas Kylchap kifúvó az osztott fúvóval, a Kylala elosztóval, a köztes csuklya, a három fokozatú gázkivezetés a könnyű keveredésért, és a kifúvási hatékonyság növelésére az "ütközési veszteség" minimumra csökkentésével.





Jól látszik a 242A1 hármas kéménye a nagy füstöt keltő francia szén tüzelésekor, miközben a mozdony 5500 LE-t teljesít

SNCF fénykép




A mozdony a hatékony üzeme, a szén- és víztakarékossága miatt volt a legnépszerűbb, ezért a magas minősítésű mozdonyvezetők vetélkedtek, hogy melyiküket vezényeljék rá. A francia vezéreket díjazták a szén megtakarításért és a menetrendi idő csökkentéséért. A 242A1-re vezényelt mozdonyvezető előnyösebb anyagi helyzetbe került.

A mozdony teljesítménye miatt az SNCF-nél újratervezték az éppen készülő villamos mozdonyokat. Az eredetileg 4000 LE-sre tervezett villamos gépek jóval a 242A1 mögött teljesítettek volna! Az újratervezett mozdonyok kimenete vagy 1000 LE-vel nagyobb lett.

Chapelon 242A1-es mozdonya a legkifinomultabb példány lett. A leggazdaságosabb mozdony volt, bár a teljesítmény-súly aránya nem érte el Chapelon 4-8-0 (2'D) kompaund mozdonyáét.

Akkorra Chapelonnnak már volt egy 6000 LE-s, 2-10-4, kompaund tehervonati, és 4-6-4 és 4-8-4 tengelyelrendezésű személyvonati mozdony terve 87 mph (kb. 140 km/h)-s sebességre, de ezeket sosem építették meg. A Francia Vasutak a villamos vontatás mellett tette le a garast.

A 4-8-4 kompaund mozdonyt 1961-ben vágták össze, európai vasútbarátok és -történészek tiltakozása ellenére. Annak a mozdonynak a francia vasútmúzeumban lett volna méltó helye. Ahogyan néhány szakíró rámutatott, úgy látszik, a 242A1 idegesítően emlékeztette a kormány vasúti vezetését a gőzvontatás lehetőségeire, mely nagy teljesítményt mutatott fel, és érdemes volt további kutatásokra.

Ismerősen hangzik? - kérdezi az amerikai cikkíró. A vasút vezetése gyakran nem működik együtt kiváló mozdonyok megmentésében és múzeumba helyezésében, és vasútbarát körök sok példát tudnak erre.

Az USÁ-ban gyártott 60 háromhengeres 4-10-2 mozdonyból magánszemélyek és múzeumok kettőt őriztek meg, a Baldwin 60000-esét és a Southern Pacific 5021-esét. A nagy SP-2-t egy vasút és mozdony történelmi társaság birtokolja. Dél-Kaliforniában a Pomona-i kiállítóhelyen több gőzös is látható, mint a UP három hengeres Gresley 4-12-2 mozdonya, a No. 9000. Ezek a múzeumok remek munkát végeznek a kiállított mozdonyok szép állapotban tartásában. Érdemes meglátogatni őket.






Források: 
 

  • Robert J. Church: Southern Pacific Ten-Coupled Locomotives  [1]
  • Super Power Locomotives  [2]
manhattani

2020. május 11..