Stephensonova raketa

Celkové uspořádáníEdit

Lokomotiva měla vpředu vysoký komín, uprostřed válcový kotel a vzadu samostatné topeniště.Velký přední pár dřevěných kol byl poháněn dvěma vnějšími válci nastavenými pod úhlem. Menší zadní kola nebyla spojena s hnacími koly, čímž vzniklo uspořádání kol 0-2-2.

Cíle konstrukceUpravit

Stephenson navrhl raketu pro Rainhill Trials a specifická pravidla této soutěže. Protože šlo o první železnici určenou více pro cestující než pro nákladní dopravu, kladla pravidla důraz na rychlost a vyžadovala by spolehlivost, ale zároveň byla přísně omezena hmotnost lokomotivy. Šestikolové lokomotivy byly omezeny na šest tun, čtyřkolové lokomotivy na čtyři a půl tuny. Zejména hmotnost vlaku, který měl být tažen, nesměla být vyšší než trojnásobek skutečné hmotnosti lokomotivy. Stephenson si uvědomoval, že bez ohledu na velikost dříve úspěšných lokomotiv bude tato nová soutěž upřednostňovat rychlou, lehkou lokomotivu s pouze středním tažným výkonem.

InovaceEdit

Jeden pár hnacích kolEdit

Stephensonovým nejviditelnějším rozhodnutím bylo použití jednoho páru hnacích kol s malou nosnou nápravou vzadu. Jednalo se o první lokomotivu 0-2-2 a první lokomotivu s jedním řidičem. Použití jednoho strojvedoucího přineslo několik výhod. Odpadla hmotnost spojovacích tyčí a druhá náprava mohla být menší a lehčí, protože nesla jen malou část hmotnosti. Rocket umístila na svá hnací kola něco málo přes 2 1⁄2 tuny z celkové hmotnosti 4 1⁄2 tuny, což bylo větší zatížení na nápravu než u Sans Pareil, přestože lokomotiva 0-4-0 byla celkově těžší o 5 tun a byla oficiálně diskvalifikována, protože překročila limit 4 1⁄2 tuny. Dřívější konstruktéři lokomotiv se obávali, že adheze hnacích kol lokomotivy bude nedostatečná, ale Stephensonova předchozí zkušenost ho přesvědčila, že to nebude problém, zejména u lehkých vlaků zkušební soutěže.

Vícenásobné topné trubky kotleEdit

Rocket používá vícetrubkovou konstrukci kotle. Předchozí lokomotivní kotle se skládaly z jediné trubky obklopené vodou (i když Lancashirská čarodějnice měla dvojité kouřovody). Rocket měl 25 měděných topných trubek, které odvádějí horké spaliny z topeniště, přes mokrý kotel do výdušné roury a komína. Toto uspořádání vedlo ke značně zvětšené kontaktní ploše horké trubky s vodou v kotli ve srovnání s jedním velkým kouřovodem. Navíc sálavý ohřev ze zvětšeného odděleného topeniště pomohl zajistit další zvýšení parního výkonu, a tím i účinnosti kotle.

Původní inovátor vícenásobných topných trubek je nejasný, mezi Stephensonem a Marcem Seguinem. Je známo, že Seguin navštívil Stephensona, aby pozoroval Locomotion, a že také před Raketou postavil dvě vícetrubkové lokomotivy vlastní konstrukce pro železnici Saint-Étienne-Lyon. Rocketův kotel byl vyspělejšího tvaru, s odděleným topeništěm a dmychadlem pro tah, nikoliv se Seguinovými těžkopádnými ventilátory, ale Rocket nebyl prvním vícetrubkovým kotlem, i když zůstává nejasné, čí to byl přesně vynález.

Výhody zvětšení plochy topeniště se pokusil využít také Ericsson a Braithwaite u své novinky v Rainhillu. Jejich konstrukce však používala jedinou žárovou trubici, složenou ze tří částí. Tím se sice zvětšila plocha, ale pouze za cenu úměrně zvětšené délky, a tedy špatného tahu na ohništi. Jeho uspořádání také znemožňovalo čištění trubek.

Výhody vícetrubkového kotle byly rychle rozpoznány, a to i pro těžké a pomalé nákladní lokomotivy. V roce 1830 Stephensonův bývalý zaměstnanec Timothy Hackworth přepracoval svůj kotel Royal George se zpětnými trubkami na třídu Wilberforce se zpětnými trubkami.

BlastpipeEdit

Rocket také používal blastpipe, který přiváděl výfukovou páru z válců do základny komína, aby vyvolal částečný podtlak a protáhl vzduch ohněm. Zásluhy za vynález blastpipe jsou sporné, ačkoli Stephenson ji použil již v roce 1814. Tlaková roura dobře fungovala u vícetrubkového kotle Rocket, ale u dřívějších konstrukcí s jediným kouřovodem přes kotel vytvářela takové sání, že měla tendenci strhávat horní část ohně a vyhazovat hořící škváru z komína, což značně zvyšovalo spotřebu paliva.

Válce blíže k vodorovné polozeEdit

Stejně jako Lancashirská čarodějnice měl i Rocket dva válce nastavené pod úhlem od vodorovné polohy, přičemž písty poháněly dvojici kol o průměru 4 stopy a 8,5 palce (1,435 m). Většina předchozích konstrukcí měla válce umístěny svisle, což způsobovalo nerovnoměrný kývavý pohyb motorů při jízdě po trati. Následně byl model Rocket upraven tak, že válce byly umístěny blízko vodorovné polohy, což ovlivnilo téměř všechny následující konstrukce.

Písty přímo spojené s hnacími kolyUpravit

Podobně jako u Lancashirské čarodějnice byly písty opět přímo spojené s hnacími koly, což je uspořádání, které se objevuje i u pozdějších parních lokomotiv.

Oddělené topeništěUpravit

Topeniště bylo oddělené od kotle a bylo dvoustěnné, s vodním pláštěm mezi nimi. Stephenson si uvědomoval, že nejžhavější částí kotle, a tedy i nejúčinnější pro odpařování vody, je část obklopující samotné ohniště. Toto topeniště bylo ohříváno sálavým teplem ze žhavého koksu, nikoli pouze konvekcí z horkých spalin.

Lokomotivy Raketovy éry byly vytápěny spíše koksem než uhlím. Místní majitelé pozemků již znali temná oblaka kouře ze stacionárních lokomotiv na uhlí a na většině nových železnic zavedli nařízení, že lokomotivy budou „spotřebovávat svůj vlastní kouř“. Kouř z hořícího koksu byl mnohem čistší než kouř z uhlí. Teprve o 30 let později a s vývojem dlouhého topeniště a cihlového oblouku mohly lokomotivy účinně spalovat přímo uhlí.

První topeniště Rakety bylo z měděného plechu a z boku mělo poněkud trojúhelníkový tvar. Hrdlová deska byla ze šamotových cihel, možná i zadní čelo. Při přestavbě kolem roku 1831 byly nahrazeny kovaným zadním čelem a hrdlovou deskou, mezi nimiž byl bubnový obal (dnes chybí), předpokládá se, že z mědi. Tím se zvětšil vnitřní objem a podpořilo se lepší spalování v topeništi, nikoliv uvnitř trubek. Tato raná topeniště tvořila oddělený vodní prostor od bubnu kotle a byla spojena výraznými vnějšími měděnými trubkami.

Zásluhy za konstrukciEdit

V názorech na to, komu náleží zásluhy za konstrukci rakety, se objevily rozdíly. George Stephenson již dříve navrhl několik lokomotiv, ale žádná nebyla tak dokonalá jako Rocket. V době, kdy se Rocket navrhovala a stavěla ve Forth Banks Works, žil v Liverpoolu a dohlížel na stavbu Liverpoolské a Manchesterské železnice. Jeho syn Robert se nedávno vrátil z pracovního pobytu v Jižní Americe a znovu se ujal funkce ředitele společnosti Robert Stephenson and Company. Byl denně pověřen návrhem a konstrukcí nové lokomotivy. Přestože byl v častém kontaktu se svým otcem v Liverpoolu a pravděpodobně od něj dostával rady, je těžké nepřipsat většinu zásluh za konstrukci Robertovi. Třetí osobou, která si může zasloužit značnou zásluhu, je Henry Booth, pokladník Liverpoolské a Manchesterské železnice. Předpokládá se, že právě on navrhl Robertu Stephensonovi, aby byl použit vícetrubkový kotel.

Vývoj konstrukce Stephensonovy lokomotivyEdit

Před RaketouEdit

Raketa vznikla v době prudkého rozvoje technologie parních strojů. Vycházela ze zkušeností získaných z dřívějších konstrukcí George a Roberta Stephensonových, včetně lokomotivy Killingworth Blücher (1814); Locomotion (1825); a Lancashire Witch (1828).

Lokomotivy typu RocketEdit

Rocket byla následována řadou dalších lokomotiv podobného 0-.2-2 uspořádání s válci umístěnými vzadu, postavených pro L&MR před jejím otevřením 15. září 1830, vrcholem byl Northumbrian (1830), u něhož byly válce vodorovné. Mezi další motory konstrukce Rocket, které byly dodány železnici Liverpool and Manchester, patřily „Arrow“, „Comet“, „Dart“ a „Meteor“, které byly železnici dodány v průběhu roku 1830.

Po RocketEdit

Přibližně ve stejné době, Stephenson experimentoval s válci umístěnými vpředu. Neúspěšný model 0-4-0 Invicta, postavený v roce 1829 bezprostředně po modelu Rocket, je měl ještě pod úhlem. Úspěšná lokomotiva 2-2-0 Planet (1830) měla vnitřní válce umístěné vpředu do vodorovné polohy.

Motory postavené podle konstrukce Planet a následná konstrukce 2-2-2 Patentee z roku 1833 učinily konstrukci Rocket zastaralou.

.