4-2-0

4-2-0 (Джервис)

Передняя часть локомотива слева

Железная дорога Хакенсак и Нью-Йорк 4-2-0

Эквивалентные классификации класс UIC 2А, 2'А урок французского языка 210 турецкий класс 13 Швейцарский класс 1/3 Русский класс 2-1-0

Первая известная версия тендерного двигателя Первое использование 1832 Страна Соединенные Штаты Локомотив Эксперимент , переименованный в Брата Джонатана Железнодорожный Железная дорога Мохок и Гудзон Дизайнер Джон Б. Джервис Строитель Литейный завод Вест-Пойнт Произошло от 0-4-0 (США) и 2-2-2 (Великобритания) Эволюционировал в 4-4-0 Преимущества Улучшенная стабильность Недостатки Уменьшенный вес клея

Согласно нотации Уайта для классификации паровозов , 4-2-0 представляет собой колесную формулу из четырех ведущих колес на двух осях, двух ведущих ведущих колес на одной оси и отсутствия задних колес . Этот тип локомотива часто называют типом Джервиса , по имени первоначального конструктора.

Тип колесной формулы 4-2-0 был распространен на железных дорогах Соединенных Штатов с 1830-х по 1850-е годы. Первым 4-2-0 , который был построен, был Experiment , позже названный Brother Jonathan , для железной дороги Mohawk and Hudson в 1832 году. Он был построен литейным заводом West Point Foundry на основе проекта Джона Б. Джервиса . Не имея ничего другого, на что можно было бы ссылаться, производители смоделировали котел и клапанный механизм по образцу локомотивов, построенных Робертом Стефенсоном из Англии. Несколько образцов локомотивов Стефенсона уже работали в Америке, поэтому инженерам не пришлось далеко ехать, чтобы получить свои первоначальные идеи.

В Англии 4-2-0 был разработан около 1840 года на основе конструкции 2-2-2 первого локомотива Стефенсона с длинным паровым котлом , которую он изменил, разместив две пары колес спереди для повышения устойчивости, а внешние цилиндры — между ними.

В Соединенных Штатах конструкция была модификацией конструкции 0-4-0 , тогда широко распространенной. 0-4-0 оказался слишком жестким для железных дорог того времени, часто сходя с рельсов на крутых поворотах и ​​быстрых перепадах высот ранних американских железных дорог. Для 4-2-0 Джервис представил четырехколесную ведущую тележку под дымовой коробкой локомотива . Она поворачивалась независимо от основной рамы локомотива, в отличие от английских двигателей 4-2-0 , которые имели жесткие рамы. Поршни приводили в действие одну ведущую ось в задней части локомотива, сразу за топкой . Такая конструкция привела к гораздо более устойчивому локомотиву, который мог легче входить в повороты, чем 0-4-0 . ^{[1] [2]}

Эта конструкция оказалась настолько эффективной на американских железных дорогах, что многие из ранних 0-4-0 были перестроены в 4-2-0 . 4-2-0 превзошли себя в своей способности оставаться на рельсах, особенно те, у которых были одиночные ведущие оси позади топки, чьей главной добродетелью была устойчивость. Однако, имея только одну ведущую ось позади топки, вес локомотива был распределен на небольшую часть приводных колес, что существенно уменьшило его адгезионный вес. На локомотивах 4-2-0 , у которых ведущая ось находилась перед топкой, адгезионный вес был увеличен. Хотя этот план помещал большую часть веса локомотива на ведущую ось, он уменьшал вес на ведущей тележке, что делало его более склонным к сходу с рельсов . ^{[1] [2]}

Одно из возможных решений было запатентовано в 1834 году Э. Л. Миллером и широко использовалось Маттиасом В. Болдуином . Оно работало путем подъема пары рычагов для прикрепления рамы тендера к удлинению рамы двигателя, что переносило часть веса с тендера на раму локомотива и увеличивало адгезионный вес. Автоматическая версия была запатентована в 1835 году Джорджем Э. Селлерсом и широко использовалась локомотивостроителем Уильямом Норрисом после того, как он получил на нее права. Эта система использовала балку, точкой опоры которой была ведущая ось. На ровных и гладких поверхностях балка была слегка поднята, но при трогании с места или на уклонах сопротивление заставляло балку принимать горизонтальное положение, что заставляло локомотив опрокидываться вверх. ^{[1] [2]}

Более практичное решение, впервые внедренное в производство Норрисом, переместило ведущую ось в положение на раме перед топкой локомотива. Это было сделано, потому что Болдуин отказался предоставить Норрису права на использование его запатентованной конструкции «полукривошипа». Консольное размещение веса топки и локомотивной бригады позади ведущей оси увеличило вес ведущей оси без существенного снижения веса на ведущей тележке. Однако конструкция Норриса привела к более короткой колесной базе, что, как правило, сводило на нет любые выгоды от тягового усилия на ведущей оси за счет снижения общей устойчивости локомотива. Несколько локомотивов Норриса были импортированы в Англию для использования на железной дороге Бирмингема и Бристоля , поскольку из-за проблем, возникших на Лики-Инклайн , британские производители отказались поставлять их. ^{[1] [2]}

Как только сталь стала доступной, стали возможны более высокие скорости вращения с несколькими меньшими парными колесами. Спустя пять лет после начала строительства нового локомотива с 0-4-0 Best Friend of Charleston 1831 года, на литейном заводе US West Point Foundry , Генри Р. Кэмпбелл , в то время главный инженер железной дороги Филадельфия, Джермантаун и Норристаун, спроектировал первый локомотив 4-4-0 . Кэмпбелл получил патент на конструкцию в феврале 1836 года и вскоре приступил к работе по созданию первого 4-4-0 . 4-4-0 Кэмпбелла был гигантом среди локомотивов того времени. Его цилиндры были 14 × 16 дюймов (356 мм × 406 мм), имел ведущие колеса диаметром 54 дюйма (1372 мм), котел на 90 фунтов на квадратный дюйм (620 кПа) и весил 12 коротких тонн (10,9 т). Локомотив Кэмпбелла, как предполагалось, мог тянуть поезд весом 450 коротких тонн (410 т) со скоростью 15 миль в час (24 км/ч) по ровному пути, превосходя по тяговому усилию самый мощный из 4-2-0 Болдуина примерно на 63%. Однако рама и привод его локомотива оказались слишком жесткими для железных дорог того времени, из-за чего прототип Кэмпбелла был подвержен сходу с рельсов. ^{[1] [2]}

С приближением 1840-х годов, когда все больше американских железных дорог начали экспериментировать с новым типом локомотива 4-4-0 , 4-2-0 вышел из моды, поскольку он был не так хорош при перевозке грузов. 4-2-0 продолжали строить в 1850-х годах, но их использование было ограничено легкими поездами, поскольку к этому времени большинство железных дорог сочли их непригодными для регулярной работы. ^{[1] [2]}

В Англии четырех- и шестисцепные паровозы хорошо зарекомендовали себя в грузовых перевозках. Однако для пассажирских перевозок целью была большая скорость. Из-за хрупких чугунных шатунов продолжали использоваться «одиночные» с максимально возможными ведущими колесами.

По неясным причинам британские производители несколько лет не брались за идею установки передних колес на тележку . Возможно, были опасения по поводу их устойчивости, и с длинной жесткой рамой была достигнута большая скорость, хотя и ценой очень грубой езды и повреждения пути. Кульминацией этого подхода стал локомотив Crampton , где, чтобы сделать ведущие колеса как можно больше, их установили за топкой. ^{[1] [2] [3]}

В 1923 году Южноафриканские железные дороги провели испытания с прототипом тягача на бензопарафиновом ходу, а в 1924 году ввели в эксплуатацию по крайней мере два паровых тягача на бензопарафиновом ходу на новой узкоколейной линии шириной 2 фута ( 610 мм ) между Набоомспрутом и Синглвудом в Трансваале. Прототип на бензопарафиновом ходу и один из последних имели колесную формулу 4-2-0 . ^{[4] [5]}

Прототипом был модифицированный трактор Dennis , который был оснащен съемной тележкой между передними колесами, чтобы поднять их достаточно высоко, чтобы предотвратить контакт с землей. Шариковый штифт на тележке вставлялся в гнездо в передней оси, и тележку можно было легко снять или заменить, запустив трактор по паре пандусов, расположенных по обеим сторонам пути. ^{[4] [6] [7] [8]}

Производственная модель представляла собой модифицированный паровой тягач Yorkshire, оснащенный домкратами спереди, чтобы можно было маневрировать отдельной тележкой в ​​положение под передней осью, чтобы направлять ее по рельсам. Без тележки транспортное средство все еще могло ездить по обычным дорогам и имело преимущество в том, что его можно было отцепить и объезжать вокруг поезда, не требуя для этого специальных петель. Для движения задним ходом по рельсам, как при маневровых работах, задние колеса были модифицированы, чтобы стать управляемыми. ^{[5] [9]}

Первым железнодорожным локомотивом, работавшим в Чикаго, штат Иллинойс, был 4-2-0 , Pioneer , который был построен в 1837 году компанией Baldwin Locomotive Works для железной дороги Utica and Schenectady в Нью-Йорке . Позднее он был куплен и использовался Уильямом Б. Огденом для железной дороги Galena and Chicago Union Railroad , старейшего предшественника Chicago and North Western Railway . Локомотив прибыл в Чикаго на шхуне 10 октября 1848 года и вытащил первый поезд на запад из города пятнадцать дней спустя, 25 октября 1848 года. ^[10]

На Викискладе есть медиафайлы по теме локомотивы 4-2-0 .