5at Advanced Technology Steam Locomative

5at
Локомотив 5AT проиллюстрирован в его окончательной форме.
hideТип и происхождение Тип мощности Пар Дизайнер Дэвид Вардейл
hideСпецификации Конфигурация: • Уайт 4-6-0 Измерять 4 фута 8 + 1 ~ 2 дюйма ( 1435 мм ) Ведущий его. 3 фута 0 в (0,914 м) День водителя . 6 футов 2 в (1,880 м) Нагрузка оси 20 тонн Клейкий вес 60 тонн Вес 80 длинных тонн 0 CWT (179 200 фунтов или 81,3 т) Общий вес 160 длинных тонн 0 CWT (358 400 фунтов или 162,6 т) Тип топлива Легкая нефть или уголь Топливная емкость 7 длинных тонн 0 CWT (15 700 фунтов или 7,1 т) Водяной кеп 10 000 имперских галлонов (45 000 л; 12 000 американских девушек) Давление котла 305 собак (2,10 МПа ) Цилиндры Два Размер цилиндра 17,72 в × 31,5 дюйма (450 мм × 800 мм) Loco Тормоз Воздух Тугольные тормоза Воздух
hideПоказатели производительности Максимальная скорость 113 миль в час (максимальная скорость 125 миль в час) Тяжелые усилия 32 688 фунтов (145,40 кН ) Фактор ADH. 4 ок

Locomative 5at Advanced Technology Steam был концептуальным дизайном, задуманным британским инженером Дэвидом Варделлом , и впервые описанный в его окончательной работе 1998 года над современным пар, Красным дьяволом и другими сказками с эпохи пар.

Целью Вардейла по выпуску концепции дизайна «Супер класс 5 4-6-0 » (как он тогда назвал) состояла в том, чтобы предложить будущее для поездов, вытащенных Steam, на основных линиях в Великобритании, на котором может использоваться тяга наследия, вероятно быть постепенно выведенным из строя по мере увеличения скорости и плотности коммерческого железнодорожного движения.

Работа над проектом была приостановлена ​​в марте 2012 года после завершения технико -экономического обоснования проекта и последующей неспособности повысить финансы, необходимые для завершения детализации и строительства локомотива.

Предложение

Предложение Вардейла было для локомотива, который будет:

• быть приемлемым для британских железнодорожных властей, соответствующим размеру и весам локомотивов класса 4-6-0 BR 5MT , которые работали на британских основных линиях с 1951 года;
• Предложите уровень производительности, необходимый для интеграции чартерных поездов с паровами в современную высокоскоростную железнодорожную систему, не вызывая вырезы в бутылках;
• Предложите гораздо большую надежность и гораздо более низкие эксплуатационные расходы, чем паровые локомотивы наследия.

В апрельском издании Steam Railway в апреле в апреле было составлена ​​статья Уорделе под названием «Куда Steam сейчас?» что включало ссылку на «локомотив формата класса 5 4-6-0 - называть его 5GT - который превзошел бы любую британскую Тиную часть Тихого океана ».

Все еще описан как 5GT в февральском издании журнала железной дороги 2001 года , Название 5AT впервые появилось в письме Алана Фозарда в редактор паровой железной дороги в июне 2001 года, что совпало с формированием проекта 5AT.

5AT в своей окончательной концептуальной форме оставался почти идентичным по размеру и весу для BR 5MT, разделяя расстояния оси и всего на 4 тонн тяжелее, с нагрузкой оси по 20 тонн на каждой водительской оси и 10 тонн на каждой оси Bogie. Там, где он отличался по размеру от 5MT, было в своем тендере, что было массово увеличено, чтобы переносить большое количество топлива и воды, чтобы расширить свой эксплуатационный диапазон. Такой большой тендер также предоставил бы пространство для локомотивных частей передовых сигнальных систем, таких как европейская система управления железнодорожным движением . Четырехновый тендер 5AT имел бы грубый вес 80 тонн с пропускной способностью топливного ( легкого масла ) 7 тонн и водной мощностью 46 тонн (10 000 имперских галлонов).

Набросок рисунка

5at Locomotive

Проект 5AT

Проект 5AT был создан в 2001 году с целью коммерциализации локомотивной концепции Wardale 5AT и привлечения ее к реальности. Проект был возглавлен небольшой командой профессиональных инженеров, ученых и бизнесменов, чья общая цель заключалась в том, чтобы наблюдать за вытяжкой пар, продолжая работать в основной линии в обозримом будущем.

Проектные расчеты

Первая задача, предпринятая командой проекта, состояла в том, чтобы поручить Дэвиду Варделе предпринять основные расчеты дизайна для локомотива. Цель этих расчетов состояла в том, чтобы проверить подробные расчеты о том, что концептуальный дизайн был жизнеспособным в инженерных терминах и что он будет соответствовать прогнозам производительности, которые Вардейл сделал для него (см. Ниже). В то же время веб -сайт проекта был установлен.

Вардейл завершил фундаментальные расчеты дизайна для локомотива в конце 2004 года после 2,5 лет почти непрерывного труда. Работа состоит из 6100 линий расчета, разделенных на 26 раздела следующим образом:

• Раздел 1.1 - Общие расчеты - Определение целевой мощности и характеристик скорости усилий
• Раздел 1.2 - Общие расчеты - Определение целевых кривых нагрузко -градиента
• Раздел 1.3 - Общие расчеты - Предварительные основные расчеты
• Раздел 1.4 - Общие расчеты - Диаграммы тяжких усилий
• Раздел 2.1 - поршни, кольца стержней и хвостовые стержни;
• Раздел 2.2 - Crosshead и Slidebars;
• Раздел 2.3 - соединительные шатуны;
• РАЗДЕЛ 3 - Crankpins, стержни, вождения и связанные оси, а также подшипники Crankpin & Oxle Roller;
• Раздел 4 - Поршневые клапаны, клапанные кольца, шпиндеры клапанов и упаковки;
• Секция 5 - передача клапана;
• Раздел 6 - цилиндры и цилиндрические вкладыши;
• Раздел 7 - Расчеты охлаждения клапана клапана;
• Раздел 8 - балансировка колес;
• Раздел 9 - нагрев питательной воды;
• Раздел 10 - нагревание воздуха сгорания;
• Раздел 11.1 - прочность котла;
• Раздел 11.2 - Система сгорания котлов;
• Раздел 11.3 - Газ сгорания + поток парового потока и теплопередача;
• Раздел 12 - выхлопная система;
• Раздел 13 - Пружинная оснастка;
• Раздел 14 - Основная рамка;
• Раздел 15 - тормоза;
• Раздел 16 - Ведущая стабильность двигателя Bogie +;
• Раздел 17 - Спецификация проприетарного оборудования;
• Раздел 18 - Прогнозы производительности (проверка раздела 1 включает выходы других расчетов).
• Раздел 1.3F - Общие расчеты - предварительные базовые расчеты (окончательная версия)

Бизнес -план

После завершения расчетов фундаментального дизайна команда проекта 5AT сосредоточилась на разработке бизнес -плана по привлечению инвестиций в проект. Это оказалось сложной задачей из -за высоких затрат на разработку, которые ожидались для разработки и получения одобрения железной дороги для прототипа локомотива, и ограниченной доходности, которые можно ожидать от использования локомотива на поездах туристов и «круиза». Был сделан вывод, что стоимость строительства локомотива может быть оправдана, только если его первоначальные затраты на разработку были «списаны».

Исследовать

Команда проекта также провела обширные исследования возможностей разработки альтернативных конструкций, основанных на высокой эффективности и низком уровне технического обслуживания 5AT. Особое внимание было сосредоточено на возможностях ( угля ) паровой тракции для транспортировки угля в развивающихся странах, таких как Индонезия , для которых, по оценкам, эксплуатационные расходы были значительно ниже, чем для дизельного топлива и электрической тяги.

5at Locomative производительность

Прогнозы

Производительность, предсказанная для локомотива 5AT, суммируется следующим образом:

• Максимальная непрерывная рабочая скорость 180 км/ч/113 миль в час (с максимальной скоростью конструкции 200 км/ч/125 миль в час);
• Max Draw-Bar мощность 1890 кВт/2535 л.с. при 113 км/ч/70 миль в час;
• Соотношение мощности к весу 12 кВт на тонну (в брусном баре);
• Максимальная тепловая эффективность Draw-Bar 11,8% (14% указывает на эффективность);
• Рабочий диапазон между топливом заполняет 925 км (575 миль) и между водой заполняет 610 км (380 миль) в «средних условиях»;
• Рабочий диапазон между топливом заполняет 552 км (343 миль) и между водой заполняет 367 км (228 миль) с максимальной рабочей скоростью и мощностью.

Технические достижения

Вышеуказанные прогнозы эффективности были основаны на нескольких технических достижениях, в основном разработанных ING. LD Porta , все из которых были доказаны на практике, в большинстве случаев на классе Wardale SAR 26 "The Red Devil" и описано в книге Уордла. на тему. Эти достижения суммированы следующим образом:

• Высокое давление котла: 2100 кПа (305 фунтов на квадратный дюйм);
• Высокая температура перегрева: 450 ° C;
• Выхлопная система Leper, чтобы минимизировать цилиндр обратного давления;
• Предварительная нагрева питания;
• Предварительное нагревание воздуха сжигания;
• Большие обтекаемые паровые трубы, проходы и паровые сундуки;
• Большие клапаны и порты клапанов, чтобы облегчить бесплатный паровой потоки в цилиндрах и из них;
• Длинный поршневой удар, чтобы минимизировать массу поршня и утечка пара;
• Поршни и клапаны, оснащенные дизельными кольцами для уменьшения утечки пар;
• Плотные допуски на протяжении всего (эквивалентный современным дизельным стандартам);
• Супер-высокая качественная изоляция, постоянно обеспеченная на месте, для минимизации тепловых потерь;
• Система воздушного шлифования и профили с усилением-адгезией колеса для управления проскальзыванием колеса;
• Застегивайте тормоза на всех колесах, чтобы улучшить тормозные показатели, чтобы уменьшить остановку расстояний;
• Ультра-легкое движение (стержни, поршни и поршневые клапаны), чтобы минимизировать инерционные силы и, таким образом, сбалансировать требования (и, таким образом, ударить удары по дорожке).

Дизайн функции

Кроме того, локомотив включил бы следующие функции, которые минимизировали бы его требования к техническому обслуживанию и повысили бы надежность:

• Улучшенная конструкция компонентов с использованием CAD/CAM для обеспечения жестких допусков и точного подъема;
• Анализ стресса конечных элементов всех критических компонентов для точного определения уровней напряжения в критических компонентах;
• Лучшие материалы - включая подшипники, смазочные материалы, компоненты износа, изоляция и т. Д.;
• Замена болтов и заклепок, где это возможно, при сварных соединениях, исключая возможность освобождения компонентов.
• Простая двухцилиндровая конструкция, чтобы минимизировать количество движущихся компонентов.
• Нет недоступных компонентов.
• Использование правил AAR При необходимости, необходимо использовать Американскую ассоциацию железных дорог.
• Роликовые подшипники на всех осях, колёнге, движении и шестерне клапана, дают почти нулевой износ и минимальную вибрацию;
• Самоурегулирующие клинья на всех вождении и связанных оси, чтобы устранить зазоры с осью-каркасом, чтобы предотвратить колотирование и вибрацию, связанные с износом оси;
• Надежный рог остается, чтобы свести к минимуму риск взлома кадров на топ-вершинах рога;
• Улучшенная трибология клапана и цилиндра для минимизации износа колец и вкладышей;
• Хвостые стержни на поршнях, чтобы уменьшить поршневое кольцо и износ цилиндров;
• Всеобложенный котел-устраняет проблемы, вызванные захватываемыми швами и облачными пребыванием. Нет возможности утечки или едкого охлаждения ;
• Эффективная очистка котловой воды, которая практически устраняет техническое обслуживание котла.
• Превосходная пожарная коробка дизайн, чтобы минимизировать заболеваемость переломами пребывания;
• Жесткий двигатель-тендерный рисунок для устранения «штамповки» и вибраций;
• «Плавкие заглушки с типом»-безопаснее, чем обычные заполненные свинцовыми заглушками;
• Устойчивая к коррозии сталь для нежного и дымового бокса;
• Улучшенные соединения котла/рамы для повышения жесткости и уменьшения сгибания рамы;
• Тормоза застежки, чтобы минимизировать нагрузки оси и оси из -за тормозных сил;
• Централизованная система дозирования смазки для автоматической смазки всех скользящих поверхностей и т. Д.;
• Вкладыши клапанов охлаждены насыщенными парами, чтобы защитить смазочные материалы от экстремальных температур, связанных с паром с высоким содержанием.

Подвеска проекта

В марте 2012 года, после одиннадцати лет развития, было принято решение приостановить проект из -за отсутствия финансовой поддержки. В технико-экономическом обосновании проекта было подсчитано, что финансирование, необходимое для завершения детальной конструкции, производства, сборки, тестирования и разрешений на основную линию для локомотива прототипа, составило немного более 10 миллионов фунтов стерлингов по ценам 2010 года. Однако, по оценкам, последующие «производственные» локомотивы стоили 2,5 млн. Фунтов стерлингов, что могла быть оправдана ожидаемыми доходами от роскошного высокоскоростного круиза и туристических поездов, на которые была нацелена концепция. После приостановки проекта Design Group изменилась в качестве передового фонда Steam Truction Truct для предоставления инженерных ресурсов для альтернативных проектов либо в виде новых проектов, либо в улучшении существующих проектов.

Смотрите также

• Усовершенствованная технология Steam
• Другой Чапелон
• Ливио Данте Порта
• Паровые локомотивы 21 -го века

Внешние ссылки

• Усовершенствованный трактный трактный трактный фонд
• Хью Одом "Ultimate Steam Page"