Stephenson’s Rocket

OversigtsplanRediger

Lokomotivet havde en høj skorsten foran, en cylindrisk kedel i midten og en separat brændkammer bagtil.Det store forreste par træhjul blev drevet af to udvendige cylindre, der var anbragt i en vinkel. De mindre baghjul var ikke koblet til drivhjulene, hvilket gav et 0-2-2-2 hjularrangement.

DesignmålRediger

Stephenson designede Rocket til Rainhill Trials, og de specifikke regler for denne konkurrence. Da den første jernbane var beregnet til passagerer mere end til gods, lagde reglerne vægt på hastighed og ville kræve pålidelighed, men lokomotivets vægt var også strengt begrænset. Lokomotiver med seks hjul var begrænset til seks tons og lokomotiver med fire hjul til fire og et halvt tons. Især måtte vægten af det tog, der forventedes at blive trukket, ikke være mere end tre gange lokomotivets faktiske vægt. Stephenson var klar over, at uanset størrelsen af tidligere succesfulde lokomotiver ville denne nye konkurrence favorisere et hurtigt, let lokomotiv med kun moderat trækkraft.

InnovationerRediger

Enkelt par drivhjulRediger

Stephensons mest synlige beslutning var at anvende et enkelt par drivhjul med en lille bæreaksel bagved. Dette var det første 0-2-2-2 lokomotiv og det første lokomotiv med en enkelt fører. Brugen af enkeltførere gav flere fordele. Man undgik vægten af koblingsstænger, og den anden aksel kunne være mindre og let, da den kun bar en lille del af vægten. Rocket lagde lidt over 2 1⁄2 ton af sin totalvægt på 4 1⁄2 ton på sine drivhjul, hvilket var en højere akselbelastning end Sans Pareil, selv om 0-4-0’eren samlet set var tungere med 5 ton og officielt blev diskvalificeret, fordi den lå over grænsen på 4 1⁄2 ton. Tidlige lokomotivkonstruktører havde været bekymrede for, at vedhæftningen på et lokomotivs drivhjul ville være utilstrækkelig, men Stephensons tidligere erfaringer overbeviste ham om, at dette ikke ville være et problem, især ikke med de lette tog i forsøgskonkurrencen.

Flere kedelbrænderørBearbejd

Rocket anvender en kedelkonstruktion med flere kedelrør. Tidligere lokomotivkedler bestod af et enkelt rør omgivet af vand (selvom Lancashire Witch havde dobbelte røgrør). Rocket havde 25 kobberbrænderør, der fører den varme udstødningsgas fra brændkammeret gennem den våde kedel til sprængningsrøret og skorstenen. Dette arrangement resulterede i et stærkt forøget kontaktareal mellem det varme rør og kedelvandet sammenlignet med en enkelt stor skorsten. Desuden bidrog strålevarmen fra den udvidede separate brændkammer til en yderligere forøgelse af dampningen og dermed kedlens effektivitet.

Den oprindelige opfinder af flere brandrør er uklar, mellem Stephenson og Marc Seguin. Det vides, at Seguin besøgte Stephenson for at observere Locomotion, og at han også byggede to flerrørslokomotiver af sit eget design til Saint-Étienne-Lyon jernbanen før Rocket. Rocket’s kedel var af den mere udviklede form, med den separate brændkammer og et blæserør til træk i stedet for Seguins besværlige blæsere, men Rocket var ikke den første flerrørskedel, selv om det fortsat er uklart, hvis opfindelse det var.

Fordelene ved at øge brandrørsarealet var også blevet forsøgt med Ericsson og Braithwaite’s Novelty at Rainhill. Deres design anvendte dog et enkelt brandrør, der var foldet i tre. Dette gav et større overfladeareal, men kun på bekostning af en forholdsmæssigt større længde og dermed dårligt træk på ilden. Dens indretning gjorde også rengøring af rørene upraktisk.

Fordelene ved kedel med flere rør blev hurtigt anerkendt, selv for tunge, langsomme godslokomotiver. I 1830 havde Stephensons tidligere medarbejder Timothy Hackworth omdesignet sin Royal George-kedel med returrør til Wilberforce-klassen med returrør.

BlastpipeRediger

Rocket brugte også et blastpipe, der ledte udstødningsdampen fra cylindrene ind i bunden af skorstenen for at skabe et delvist vakuum og trække luft gennem ilden. Kredsen for opfindelsen af blastpipe er omstridt, selv om Stephenson brugte det allerede i 1814. Sprængrøret fungerede godt på Rocket-kedlen med flere rør, men på tidligere konstruktioner med en enkelt røgrør gennem kedlen skabte det så meget sug, at det havde en tendens til at rive toppen af ilden af og kaste brændende aske ud af skorstenen, hvilket øgede brændselsforbruget betydeligt.

Cylindre tættere på vandretRediger

Lige Lancashire Witch havde Rocket to cylindre sat i en vinkel fra vandret, hvor stemplerne drev et par hjul med en diameter på 4 ft 8,5 in (1,435 m). De fleste tidligere konstruktioner havde cylindrene placeret lodret, hvilket gav lokomotiverne en ujævn svingende bevægelse, mens de kørte langs banen. Efterfølgende blev Rocket ændret, så cylindrene blev sat tæt på vandret, et layout, der påvirkede næsten alle efterfølgende konstruktioner.

Stempler direkte forbundet til drivhjuleneRediger

Som Lancashire Witch var stemplerne igen direkte forbundet til drivhjulene, et arrangement, der findes i senere damplokomotiver.

Separat ildkammerRediger

Fyrrummet var adskilt fra kedlen og var dobbeltvægget med en vandmantel mellem dem. Stephenson erkendte, at den varmeste del af kedlen, og dermed den mest effektive til at fordampe vand, var den del, der omgav selve ilden. Dette ildkammer blev opvarmet af strålevarme fra den glødende koks og ikke kun af konvektion fra de varme udstødningsgasser.

Lokomotiver fra Rocket’s æra blev fyret med koks i stedet for kul. De lokale godsejere var allerede bekendt med de mørke røgskyer fra kulfyrede stationære motorer og havde pålagt de fleste nye jernbaner regler om, at lokomotiverne skulle “forbruge deres egen røg”. Røgen fra et brændende koksfyr var meget renere end røgen fra kul. Det var først 30 år senere og med udviklingen af den lange brændkammer og murstensbuen, at lokomotiverne effektivt kunne brænde kul direkte.

Rocket’s første brændkammer var af kobberplade og havde en noget trekantet form fra siden. Halspladen var af ildsten, muligvis også baghovedet. Ved ombygningen omkring 1831 blev dette erstattet af et baghoved og en strubeplade af smedejern med en tromleindpakning (som nu mangler), der formodes at være af kobber, mellem dem. Dette gav et større indre volumen og fremmede en bedre forbrænding i brændkammeret i stedet for i rørene. Disse tidlige ildkamre udgjorde et separat vandrum fra kedeltromlen og var forbundet med fremtrædende udvendige kobberrør.

Kredit for designetRediger

Der har været forskellige opfattelser af, hvem der skal have æren for designet af Rocket. George Stephenson havde designet flere lokomotiver før, men ingen så avancerede som Rocket. På det tidspunkt, hvor Rocket blev designet og bygget på Forth Banks Works, boede han i Liverpool og førte tilsyn med opførelsen af Liverpool and Manchester Railway. Hans søn Robert var for nylig vendt tilbage fra et ophold i Sydamerika og var genoptaget som administrerende direktør for Robert Stephenson and Company. Han havde det daglige ansvar for at designe og konstruere det nye lokomotiv. Selv om han var i hyppig kontakt med sin far i Liverpool og sandsynligvis modtog råd fra ham, er det svært ikke at give Robert størstedelen af æren for designet. En tredje person, som måske fortjener en betydelig del af æren, er Henry Booth, kassereren for Liverpool and Manchester Railway. Han menes at have foreslået Robert Stephenson, at der skulle anvendes en kedel med flere rør.

Udvikling af Stephensons lokomotivdesignRediger

Før RocketRediger

Rocket blev bygget på et tidspunkt med en hurtig udvikling af dampmaskinernes teknologi. Det var baseret på erfaringerne fra tidligere konstruktioner af George og Robert Stephenson, herunder Killingworth-lokomotivet Blücher (1814), Locomotion (1825) og Lancashire Witch (1828).

Lokomotiver af typen RocketEdit

Rocket blev fulgt af en række andre lokomotiver af lignende 0-.2-2 layout med bagmonterede cylindre, der blev bygget til L&MR, inden den åbnede den 15. september 1830, kulminerende med Northumbrian (1830), hvor cylindrene på det tidspunkt var vandrette. Andre motorer af Rocket-designet, der blev leveret til Liverpool- og Manchester-jernbanen, omfattede “Arrow”, “Comet”, “Dart” og “Meteor”, der alle blev leveret til jernbanen i løbet af 1830.

Efter RocketEdit

Omtrent på samme tid, eksperimenterede Stephenson med frontmonterede cylindre. Den mislykkede 0-4-0 Invicta, der blev bygget i 1829 umiddelbart efter Rocket, havde dem stadigvæk i en vinkel. Det vellykkede 2-2-0 lokomotiv Planet (1830) havde indvendige frontmonterede cylindre, der var indstillet vandret.

Motorer bygget efter Planet-designet og det efterfølgende 2-2-2-2 Patentee-design fra 1833 gjorde designet fra Rocket forældet.