증기 디젤 하이브리드 기관차

Steam diesel hybrid locomotive
참고 항목: 전동조강기관차

증기 디젤 하이브리드 기관차는 보일러나 디젤 연료의 증기로 달릴 수 있는 피스톤 엔진을 가진 철도 기관차다. 예를 들어 영국, 소련, 이탈리아에서 건설되었지만 연료유 가격이 상대적으로 높다는 것은 설계가 추진되지 않았다는 것을 의미했다.

킷슨 스틸 시스템

1926년, 리즈사는 런던 및 북동부 철도에 대한 실험적인 예를 구축하여, 그들의 모델로 이미 정지 및 해양 응용에 사용되고 있다. 1934년까지 재판 중이었으나, 그 후 폐기되었다. 디젤 엔진은 높은 연료 효율을 제공하는 반면, 증기 엔진은 25,450파운드힘(113.2kN)의 추진력을 제공했기 때문에 설계되었으며, 이 둘을 결합하는 것이 바람직하다고 간주되었다.[1]

건설

개요를 보면 이 기계는 기존의 2-6-2T 증기 기관차와 유사하지만, 수평으로 반대되는 실린더 4쌍(13인치 보어 × 15인치 스트로크—343 × 394 mm)을 프레임 위에 종방향으로 장착하고 그 사이에 크랭크축을 구동시켰으며, 기어에 의해 구동렬이 추가되었다. 실린더는 증기를 위한 각 실린더의 로드 엔드와 디젤 인젝터가 장착된 폐쇄 엔드로 이중 엔드로 제작되었다. (현대 잡지에 게재된 일부 도면에는 두 쌍의 원통만 나타나 있으며, 이것이 개발 중에 변경된 설계 특징 중 하나였던 것 같다.) 그 보일러는 직경이 51인치(130cm)에 불과하고 작은 내부 화전함을 위에 장착했다. 배기가스로부터 열을 잡아내는 '재생기'는 보일러와 일체형으로, 총 38개의 튜브가 508평방피트(47m2)의 난방 면적에 달했다. 운전 위치는 보일러 뒤쪽의 보통 위치에 있었고, 연료용 400갤런(1,800리터)과 물용 1,000갤런(4,500리터)의 탱크는 뒤쪽의 프레임에 서로 위로 장착되었다.[1]

작전

가동 순서는 정상적인 방법으로 보일러를 가열하되 석탄 대신 연료유를 사용하는 것이었다. 정지 상태에서 출발하려면 증기 출력으로 해야 하지만 8km/h(5mph) 정도에서는 디젤 인젝터가 시동되고 증기가 꺼진다. 그런 다음 실린더 재킷과 디젤 배기 가스의 폐열은 보조 기능(브레이크 및 휘파람)을 위해 증기 상태로 보일러를 유지하고 필요할 경우 디젤 동력을 보충할 준비가 되거나 다음 시동에 사용할 수 있도록 유지했다. 비등점 이상으로 유지되는 워터 재킷의 온도는 디젤 연료의 압축 발화를 지원했으며, 상대적으로 낮은 압축 비율만 필요했다.[2] 증기를 출발에 사용함으로써, 어떤 형태의 가변 전송도 필요하지 않았고, 비율 1/878 대 1의 영구적인 감속 지아트레인이 장착되었다.[1]

기어 때문에 경사도의 성능은 좋았지만 전체적인 출력량은 기존 증기기관차와 잘 비교되지 않았다. 시험 동안 그것은 석탄 열차에 성공적으로 사용되었고 디젤 동력에서 나오는 폐열이 회수되었기 때문에 연료 사용 측면에서 매우 효율적이라는 것이 입증되었다. 그러나 그것의 운영비는 석탄과 석유 사이의 가격 차이에 따라 달라졌고 이것은 바람직하지 않았다. 1934년 Kitson & Co.가 실패했을 때 LNER은 그 기계를 회사의 수신자에게 다시 넘겨주었고 그것은 해체되었다.

크리스티아니 압축 증기 시스템

이탈리아의 크리스티아니 압축 증기 시스템은 기계적 증기 재압축 과정을 사용했다. 디젤 엔진은 기존의 증기 엔진 실린더에 공급된 증기를 압축했다. 배기가스 증기를 다시 압축하여 다시 사용하였다. 증기 초기 충전을 발생시키기 위해 작은 보일러가 있었을 텐데, 이것은 도표에는 나와 있지 않다.[3]

증기는 주로 전송 시스템으로 사용되었지만, 증기 저장소가 제공되었기 때문에 기관차는 하이브리드 차량으로 간주된다. 이 시스템의 가능한 장점은 기존 증기 기관차를 디젤 운행으로 전환시킬 수 있다는 점이었지만 이것이 결실을 맺지 못했다는 것이다.

이 시스템에 대한 특허는 이탈리아 세베리노 크리스티아니와 세 번째오 새커돌에 의해 보유되었으며, 영국에서는 윌리엄 피터 더트널 선장이 홍보하였다.[4] 영국에서 '파라곤-크리스티아니'라는 이름으로 두 대의 '파라곤' 해상 가솔린 엔진을 사용한 재판이 열렸다. 이 장비는 호손 레슬리와 컴퍼니가 제작한 0-6-0 섀시(작업번호 3513/1923)에 장착했다. 그것은 성공적이지 못했고 섀시는 탄필드 철도에 보존되어 있는 "스택쇼"라는 기존의 0-6-0ST로 변환되었다.[5]

기타 시험

소비에트 기관차 TP1 스탈린네츠

소비에트 연방

소련은 1939년과 1946년 사이에 세 대의 대형 실험 기관차를 건설했다.[6]

Vorishilovgrad 작업에서 2-8-2로 번호가 매겨진 첫 번째 프로토타입은 피스톤에 반대되는 두 쌍의 외부 이중 작용을 가지고 있었다; 디젤 동력이 시작되었을 때, 약 20 km/h(12mph)에서, 디젤 연료가 피스톤 사이의 중앙 부분에 주입되어 압축 점화실이 되었고, 실린더의 바깥쪽 끝단이 되었다. 정상적인 방법으로 증기를 계속 받았다. 비록 그 부대가 승객 서비스를 받기는 했지만,[7] 1946년까지 간헐적으로 다시 테스트를 받았다. 그것은 1948년에 창고에 보관되었다. 25톤급 액슬 하중이 너무 높고 트랙을 열심히 타고 실린더에 균열이 생기기 쉬웠기 때문에 성공으로 여겨지지 않았다.

TP1-1, иа prototype ( ((Sstalinets)라는 이름으로 제작된 두 번째 시제품(그림 오른쪽)은 콜롬나(Kolomna) 작품에서 나온 택시 포워드 콘덴싱(cab-forward condensing)으로, 입찰에 있는 무연탄 공장에서 생산되어 스파크 점화 내연소 실린더와 과열 무연산(pulated antracite)을 가열하여 보일러를 가열했다. 약 10~15분 동안 더 빠르게 주행할 경우 연소실 진입 시 가스 혼합물이 조기에 연소되기 때문에 25~30km/h 이하의 속도에서만 제대로 작동한 것으로 보고되었다. 보도에 따르면 1941년까지 문제가 정리되었으나 바르바로사 작전과 소련 영토에서 2차 세계대전이 발발하면서 프로젝트는 포기되었다.[6]

8001번, 역시 и also named이라는 이름을 가진 세 번째 실험은 1946년 이전의 보로실로브그라드 디자인에서 개발된 단위였다. 2-10-2 구성으로 증가하였고, 실린더의 피스톤 사이에 같은 챔버에서 압축 점화 및 증기 팽창 작용을 결합하기 위한 중심 공간이 있었다. 보도에 따르면 그것은 거의 완전한 재난이었고 1948년에 창고에 보관되었다고 한다.[6]

스위스

1925년 스위스의 Jakob Bucchli는 증기 및 내연 기관차를 결합하여 1559548의 미국 특허를 취득했다. 이는 폐열 회수가 없고 증기 및 내연기관에는 별도의 실린더(수직으로 입찰에 장착됨)가 있었지만 둘 다 동일한 트랙션 휠을 구동한다는 점에서 킷슨 스틸 시스템과 차이가 있었다. Buchli는 "…증기 발생기는 하나의 차량에 지지되며 증기 및 내연기관 실린더는 구동 기어와 함께 별도의 트럭이나 차량에 의해 운반된다"고 명시했다. 그의 제안은 '증기 발전기 차량'을 운전석이 있는 전통적인 증기 기관차 보일러 형태로 하되 피스톤이 없는 형태로 하자는 것이었다. "유연성 파이프"는 증기를 "분리 결합…트럭"(텐더) 내의 피스톤으로 유도할 수 있다. 그가 주장한 이점은 복합 변속기 시스템의 복잡성 감소, 구동 실린더에서 분리되는 운전자의 편의성 개선, 그리고 장치를 분리할 수 있을 때 증기 및 디젤(보일러 배출 등)의 유지 관리 요구조건이 다르다는 것이다.[8] 부클리의 설계에 따른 기관차가 실제로 건설됐는지는 알려지지 않았다.

미국

1954년 시카고 발명가 찰스 덴커는 기존의 4행정 디젤 엔진에서 나오는 배기가스를 직경이 큰 증기 실린더로 유도하는 시스템에 특허를 얻었다. 보일러는 없었다. 대신 일반적인 크랭크축에서 구동되는 캠에 의해 작동되는 펌프가 증기 실린더에 물을 주입하여 뜨거운 배기 가스에 의해 즉시 증발되어 피스톤에 팽창에 의해 동력을 공급했다. 다시 말하지만, 어떤 운영 사례도 알려져 있지 않다.[9]

참조

  1. ^ a b c Franco, Isaac; Labryn, P (1931). Internal-Combustion Locomotives and Motor Coaches. Leiden: Nijhoff. pp. 88–89. ISBN 9789401757652.
  2. ^ 프랑코; 래브린(1931) p49
  3. ^ "The Cristiani Compressed Steam System".
  4. ^ "Internal combustion locomotive engineers".
  5. ^ "BackTrack Volume 23 (2009)".
  6. ^ a b c "Russian Reforms- Unusual Russian Locomotive Technology". www.douglas-self.com. Retrieved 3 June 2018.
  7. ^ Westwood, J.N. (1982). Soviet locomotive technology during industrialization. London. ISBN 9780333275160.
  8. ^ "Combined steam and internal-combustion engine locomotive". European Patent Office. Retrieved 18 December 2017.
  9. ^ Denker, Charles T (17 June 1954). "US patent 2,791,881 Combined Diesel and Steam Engine". USPTO. Retrieved 4 January 2018.

메모들

참고 항목