British Rail 10100
| British Railways 10100 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 The Fell Diesel på Derby Works i juni 1957
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
British Railways 10100 var ett ovanligt experimentellt diesellokomotiv informellt känt som The Fell Diesel Locomotive (efter överstelöjtnant LFR Fell, som var en av formgivarna). Det var den gemensamma produktionen av Davey Paxman & Co , Shell Refining & Marketing Co och Lt-Col LFR Fell, byggd för dem av London, Midland och Scottish Railway i Derby . Sir Harry Ricardo var också inblandad. När den dök upp 1950 hade nationaliseringen ägt rum och den bar British Railways- livery. Loket hade sex dieselmotorer, fyra av dem användes för dragkraft. Det fanns två hjälpmotorer, som båda var 150 hk (110 kW) AEC 6-cylindriga enheter, och dessa drev tryckladdarna till huvudmotorerna och syftet med detta arrangemang var att göra det möjligt för huvudmotorerna att leverera mycket högt vridmoment vid låg vevaxelhastighet .
Design
Designen för 10100, ett samarbete mellan Fell Developments Ltd och HG Ivatt från LMS, syftade till att ta itu med flera av de svagheter som upplevdes med dieseldriven rälsdragkraft. Vikten reducerades genom att använda flera små motorer, vilket gjorde att både motorerna och deras bärande struktur kunde vara lättare. Detta förväntades också spara tid vid underhåll eftersom en enskild dieselmotor kunde bytas enklare och med lättare utrustning.
Överföring
Med hjälp av differentialväxling för att överföra kraften byggdes den som en 4-8-4 med kopplingsstängerna som förbinder mitten av fyra par drivande hjul. Kopplingsstängerna mellan de innersta axlarna togs senare bort, men eftersom de fyra axlarna drevs av en enda växellåda förblev det en 4-8-4. Med 2 000 hk (1 500 kW) var det det kraftfullaste av BR:s icke-ånglok vid den tiden. Från 1951 fungerade det expresserna från Manchester till London, vilket visade sig vara cirka 25 % kraftfullare än 5XP 4-6-0s . Medan den mekaniska transmissionen gjorde den mycket lättare än de dieselelektriska loken, gjorde dess komplicerade mekanism den svår att underhålla (en fungerande modell av transmissionen visas på National Railway Museum, York).
Loket hade fyra huvud Paxman 12RPH 12-cylindriga motorer, som var och en producerade 500 bromshästkrafter vid 1 500 rpm. Varje motor var ansluten till växellådan via en hydraulisk koppling , som kunde fyllas med olja för att överföra kraft eller tömmas för att koppla bort den motorn från växellådan. Motoreffekterna kombinerades i par av två uppsättningar differentialväxlar, och de utgående axlarna från dessa två växlar kombinerades sedan av en tredje differentialväxel för att driva den utgående huvudaxeln. Varje ingående differentialaxel var försedd med en mekanism för att förhindra bakåtrotation när kopplingarna dränerades. Eftersom detta kan få drivmekanismen att låsa sig om loket skulle tryckas bakåt ingick en vakuummanövrerad koppling i växeln.
Effekten av detta arrangemang var att utväxlingen mellan en motor och utgående axel berodde på hur många motorer som drev transmissionen. Valet av utväxling åstadkoms inte genom att "växla växel" i konventionell mening, utan genom att fylla eller tömma de hydrauliska kopplingarna för att ansluta eller koppla från motorerna från transmissionen. Med endast en hydraulkoppling fylld med olja och de andra tre motorerna frånkopplade och deras respektive ingående axlar till transmissionen låsta av envägskopplingarna, drev den enstaka motorn den utgående axeln genom ett effektivt utväxlingsförhållande på 4:1. Med två motorer igång var det effektiva utväxlingsförhållandet 2:1; med tre motorer, 1,33:1; och med alla fyra motorerna, enhet. Med andra ord var växellådans effektiva utväxling det omvända till antalet motorer som körde den.
Till skillnad från växellådan i en bil fanns det ingen total vridmomentmultiplikeringseffekt från att välja en lägre växel. Den mekaniska fördelen 4:1 som en motor körde i första växeln upphävdes av det faktum att det bara fanns en motor i drift, så det maximala utgående vridmomentet från transmissionen var detsamma som var tillgängligt på högsta växeln med alla fyra motorerna fungerar. Samma argument gäller för andra och tredje växlarna. Detta loks växellåda tillhandahöll därför, till skillnad från nästan alla andra lokomotivväxellådor, inga medel för att matcha motorns/motorernas vridmomentegenskaper till lokets krav; det gav inte ett ökat vridmoment vid låga hastigheter för start och backe. Det tjänade endast till att matcha motorns/motorernas utgående hastighet till lokomotivets krav.
Kravet på högt startvridmoment uppfylldes i Fell inte av transmissionsegenskaperna utan genom att ändra vridmomentegenskaperna hos själva motorerna. Normalt eftersträvar en dieselmotor laddning vid en massflödeshastighet som är proportionell mot dess rotationshastighet; ju snabbare den roterar, desto mer laddning kan den sträva efter, och detta leder till en effektkurva som stiger mer eller mindre linjärt med rotationshastigheten tills olika begränsande faktorer blir signifikanta.
_Fell_diesel_geograph-2390450-by-Ben-Brooksbank.jpg)
I Fell-loket fick dock de fyra huvuddrivmotorerna sin laddning från Roots-fläktar som drevs av ytterligare två hjälpmotorer som styrdes så att när dragkraftsbehovet var mer än minimalt, fungerade de med i huvudsak konstant hastighet. Eftersom en Roots-fläkt är en anordning med positiv deplacement, innebar detta att massflödeshastigheten med vilken laddning levererades till huvudmotorerna inte berodde på huvudmotorernas hastighet utan på hjälpmotorernas varvtal, så uteffekten från huvudmotorer definierades i huvudsak av hastigheten på hjälpmotorerna.
Eftersom hjälpmotorernas varvtal hölls konstant hade huvudmotorerna en effektkurva som var konstant med rotationshastigheten; eftersom effekt är produkten av vridmoment och varvtal, försågs huvudmotorerna med en vridmomentkurva omvänt proportionell mot hastigheten, vilket producerade maximalt vridmoment vid låg hastighet och minskade när hastigheten ökade. Således tillhandahölls det nödvändiga ökade vridmomentet vid låg hastighet för start och backe.
Uttag
I juli 1952 skadades 10100:s växellåda allvarligt efter att en lös bult föll genom växeln, och loket var ur drift i över ett år. British Railways tappade därefter intresset för projektet, och en förbättrad version av loket under utveckling övergavs.
10100 förblev i tjänst till den 16 oktober 1958, då dess ångpanna fattade eld vid Manchester Central . Den återlämnades till Derby Works, där den långsamt berövades delar innan den skrotades i juli 1960.
Se även
Vidare läsning
- Clough, David N. (2005). "Tidiga prototyper efter nationalisering". The Fell Locomotive, Nº 10100 . Diesel pionjärer . Ian Allan . s. 24–29. ISBN 978-0-7110-3067-1 .
- Clough, David N. (2011). "4: Mekanisk drivning". Hydraulic vs Electric: Kampen om BR:s dieselflotta . Ian Allan . s. 36–42. ISBN 978-0-7110-3550-8 .
- Marsden, Colin J.; Fenn, Graham B. (1988). British Rail Main Line diesellok . Sparkford: Haynes. s. 34–37. ISBN 9780860933182 . OCLC 17916362 .
- Fell, LFR (1952). "Det föll dieselmekaniska loket". Journal of the Institution of Locomotive Engineers . Institutionen för maskiningenjörer. 42 (227): 223–226. doi : 10.1243/JILE_PROC_1952_042_036_02 .
- "Fell Diesel-mekaniskt lokomotiv nr 10100" (PDF) . Ingenjören . 201 : 140. 27 januari 1956.
- Webb, Brian (februari 1984). "Den fantastiska fjället". Järnvägsentusiast . EMAP nationella publikationer. s. 23–25. ISSN 0262-561X . OCLC 49957965 .