Stephenson’s Rocket

GesamtaufbauBearbeiten

Die Lokomotive hatte einen hohen Schornstein an der Vorderseite, einen zylindrischen Kessel in der Mitte und eine separate Feuerbüchse an der Rückseite.Das große vordere hölzerne Radpaar wurde von zwei schräg gestellten äußeren Zylindern angetrieben. Die kleineren Hinterräder waren nicht mit den Antriebsrädern gekoppelt, was eine 0-2-2-Radanordnung ergab.

KonstruktionszieleBearbeiten

Stephenson entwarf die Rocket für die Rainhill Trials und die speziellen Regeln dieses Wettbewerbs. Da es sich um die erste Eisenbahn handelte, die mehr für Passagiere als für den Güterverkehr bestimmt war, legten die Regeln den Schwerpunkt auf Geschwindigkeit und verlangten Zuverlässigkeit, aber auch das Gewicht der Lokomotive war eng begrenzt. Sechsrädrige Lokomotiven durften maximal sechs Tonnen wiegen, vierrädrige Lokomotiven maximal viereinhalb Tonnen. Insbesondere durfte das Gewicht des zu ziehenden Zuges nicht mehr als das Dreifache des tatsächlichen Gewichts der Lokomotive betragen. Stephenson erkannte, dass dieser neue Wettbewerb unabhängig von der Größe der zuvor erfolgreichen Lokomotiven eine schnelle, leichte Lokomotive mit nur mäßiger Zugkraft begünstigen würde.

NeuerungenBearbeiten

Ein einziges Paar AntriebsräderBearbeiten

Stephensons sichtbarste Entscheidung war die Verwendung eines einzigen Paares von Antriebsrädern mit einer kleinen Tragachse dahinter. Dies war die erste 0-2-2 und die erste Lokomotive mit nur einem Lokführer. Die Verwendung von Einzelfahrern brachte mehrere Vorteile mit sich. Das Gewicht der Kuppelstangen wurde vermieden und die zweite Achse konnte kleiner und leichter sein, da sie nur einen kleinen Teil des Gewichts trug. Rocket brachte etwas mehr als 2 1⁄2 Tonnen ihres Gesamtgewichts von 4 1⁄2 Tonnen auf die Antriebsräder auf, eine höhere Achslast als Sans Pareil, obwohl die 0-4-0 mit 5 Tonnen insgesamt schwerer war und wegen Überschreitung der 4 1⁄2-Tonnen-Grenze offiziell disqualifiziert wurde. Frühe Lokomotivkonstrukteure waren besorgt, dass die Haftung der Antriebsräder einer Lokomotive unzureichend sein könnte, aber Stephensons Erfahrungen aus der Vergangenheit überzeugten ihn, dass dies kein Problem sein würde, insbesondere nicht bei den leichten Zügen des Trial-Wettbewerbs.

Mehrfache KesselfeuerrohreEdit

Rocket verwendet eine mehrröhrige Kesselkonstruktion. Frühere Lokomotivkessel bestanden aus einem einzigen Rohr, das von Wasser umgeben war (obwohl die Lancashire Witch zwei Rauchrohre hatte). Rocket hatte 25 kupferne Feuerrohre, die das heiße Abgas von der Feuerbüchse durch den nassen Kessel zum Gebläserohr und Schornstein führten. Diese Anordnung führte zu einer erheblich größeren Kontaktfläche des heißen Rohrs mit dem Kesselwasser im Vergleich zu einem einzigen großen Schornstein. Darüber hinaus trug die Strahlungswärme der vergrößerten separaten Feuerbüchse zu einer weiteren Steigerung der Dampfentwicklung und damit des Wirkungsgrads des Kessels bei.

Der ursprüngliche Erfinder der mehrfachen Feuerrohre ist unklar, es wird zwischen Stephenson und Marc Seguin unterschieden. Bekannt ist, dass Seguin Stephenson besuchte, um die Locomotion zu beobachten, und dass er vor der Rocket auch zwei Mehrrohrlokomotiven seiner eigenen Konstruktion für die Eisenbahn Saint-Étienne-Lyon baute. Der Kessel von Rocket war die höher entwickelte Form mit der separaten Feuerbüchse und einem Blasrohr für den Luftzug anstelle der schwerfälligen Ventilatoren von Seguin, aber Rocket war nicht der erste mehrröhrige Kessel, obwohl unklar bleibt, wessen Erfindung das war.

Die Vorteile einer Vergrößerung der Feuerrohrfläche waren auch bei Ericsson und Braithwaites Novelty in Rainhill versucht worden. Ihr Entwurf verwendete jedoch ein einzelnes, dreifach gefaltetes Feuerrohr. Dies bot zwar eine größere Oberfläche, aber nur um den Preis einer proportional größeren Länge und damit eines schlechteren Zugs am Feuer. Die Anordnung machte auch die Reinigung der Rohre unpraktisch.

Die Vorteile des Mehrrohrkessels wurden schnell erkannt, auch für schwere, langsame Güterlokomotiven. Bis 1830 hatte Stephensons früherer Angestellter Timothy Hackworth seine Royal George mit Rücklaufrohren als Wilberforce-Klasse mit Rücklaufrohren neu konstruiert.

BlasrohrBearbeiten

Rocket verwendete ebenfalls ein Blasrohr, das den Abdampf aus den Zylindern in den Schornsteinfuß leitete, um ein Teilvakuum zu erzeugen und Luft durch das Feuer zu ziehen. Der Verdienst für die Erfindung des Blasrohrs ist umstritten, obwohl Stephenson es bereits 1814 einsetzte. Das Blasrohr funktionierte gut bei dem mehrröhrigen Kessel der Rocket, aber bei früheren Konstruktionen mit einem einzigen Abzug durch den Kessel erzeugte es einen so starken Sog, dass es dazu neigte, die Feuerdecke abzureißen und brennende Schlacke aus dem Schornstein zu werfen, was den Brennstoffverbrauch erheblich erhöhte.

Zylinder näher an der HorizontalenEdit

Wie die Lancashire Witch hatte auch die Rocket zwei Zylinder, die schräg zur Horizontalen angeordnet waren, wobei die Kolben ein Paar Räder mit einem Durchmesser von 1,435 m (4 ft 8,5 in) antrieben. Bei den meisten früheren Konstruktionen waren die Zylinder vertikal angeordnet, was zu einer ungleichmäßigen Pendelbewegung der Lokomotiven führte, wenn sie auf der Strecke fuhren. Später wurde die Rocket so modifiziert, dass die Zylinder nahezu horizontal angeordnet waren, eine Anordnung, die fast alle nachfolgenden Konstruktionen beeinflusste.

Die Kolben waren direkt mit den Antriebsrädern verbundenEdit

Wie bei der Lancashire Witch waren die Kolben direkt mit den Antriebsrädern verbunden, eine Anordnung, die auch bei späteren Dampflokomotiven zu finden ist.

Separate FeuerbüchseEdit

Die Feuerbüchse war vom Kessel getrennt und doppelwandig, mit einem Wassermantel dazwischen. Stephenson erkannte, dass der heißeste und damit für die Verdampfung des Wassers effektivste Teil des Kessels derjenige war, der das Feuer selbst umgab. Dieser Feuerraum wurde durch die Strahlungswärme des glühenden Koks und nicht nur durch die Konvektion der heißen Abgase beheizt.

Die Lokomotiven der Rocket-Ära wurden mit Koks und nicht mit Kohle befeuert. Die örtlichen Grundbesitzer waren bereits mit den dunklen Rauchwolken von kohlebefeuerten stationären Lokomotiven vertraut und hatten den meisten neuen Eisenbahnen Vorschriften auferlegt, wonach die Lokomotiven „ihren eigenen Rauch verbrauchen“ mussten. Der Rauch eines brennenden Koksfeuers war viel sauberer als der von Kohle. Erst 30 Jahre später und mit der Entwicklung der langen Feuerbüchse und des gemauerten Gewölbes konnten die Lokomotiven tatsächlich Kohle direkt verbrennen.

Die erste Feuerbüchse von Rocket bestand aus Kupferblech und hatte von der Seite her eine etwas dreieckige Form. Die Halsplatte war aus Schamottesteinen, möglicherweise auch der Hinterkopf. Beim Umbau um 1831 wurden diese durch eine schmiedeeiserne Rückwand und Halsplatte ersetzt, zwischen denen sich eine vermutlich kupferne Trommelhülle befand (die heute fehlt). Dadurch wurde das Innenvolumen vergrößert und eine bessere Verbrennung im Feuerraum statt in den Rohren ermöglicht. Diese frühen Feuerkammern bildeten einen von der Kesseltrommel getrennten Wasserraum und waren durch herausragende äußere Kupferrohre miteinander verbunden.

Anerkennung für die KonstruktionBearbeiten

Es gab unterschiedliche Meinungen darüber, wem die Anerkennung für die Konstruktion der Rocket zukommen sollte. George Stephenson hatte schon mehrere Lokomotiven entworfen, aber keine so fortschrittliche wie Rocket. Zu der Zeit, als Rocket in den Forth Banks Works entworfen und gebaut wurde, lebte er in Liverpool und beaufsichtigte den Bau der Liverpool and Manchester Railway. Sein Sohn Robert war vor kurzem von einem Arbeitsaufenthalt in Südamerika zurückgekehrt und hatte die Geschäftsführung von Robert Stephenson and Company wieder übernommen. Er war täglich mit dem Entwurf und der Konstruktion der neuen Lokomotive betraut. Obwohl er in häufigem Kontakt mit seinem Vater in Liverpool stand und wahrscheinlich auch von ihm Ratschläge erhielt, ist es schwierig, Robert nicht den größten Teil des Verdienstes für die Konstruktion zuzuschreiben. Eine dritte Person, der ein großer Teil des Verdienstes gebührt, ist Henry Booth, der Schatzmeister der Liverpool and Manchester Railway. Er soll Robert Stephenson vorgeschlagen haben, einen Mehrrohrkessel zu verwenden.

Entwicklung des Stephenson-LokomotivdesignsBearbeiten

Vor der RocketBearbeiten

Die Rocket wurde in einer Zeit gebaut, in der sich die Dampfmaschinentechnik rasant entwickelte. Sie basierte auf den Erfahrungen früherer Konstruktionen von George und Robert Stephenson, darunter die Killingworth-Lokomotive Blücher (1814), Locomotion (1825) und die Lancashire Witch (1828).

Lokomotiven vom Typ RocketEdit

Rocket wurde von einer Reihe anderer Lokomotiven mit ähnlichem 0-2-2-Anordnung mit hinten liegenden Zylindern, die für die L&MR vor deren Eröffnung am 15. September 1830 gebaut wurden, Den Höhepunkt bildete die Northumbrian (1830), bei der die Zylinder horizontal angeordnet waren. Weitere Lokomotiven der Rocket-Konstruktion, die an die Liverpool and Manchester Railway geliefert wurden, waren „Arrow“, „Comet“, „Dart“ und „Meteor“, die alle im Laufe des Jahres 1830 an die Bahn geliefert wurden.

Nach RocketEdit

Ungefähr zur gleichen Zeit, Stephenson experimentierte mit vorne angebrachten Zylindern. Die erfolglose 0-4-0 Invicta, die 1829 unmittelbar nach der Rocket gebaut wurde, hatte sie noch schräg. Die erfolgreiche 2-2-0-Lokomotive Planet (1830) hatte innenliegende, vorne liegende Zylinder.

Maschinen, die nach der Planet-Konstruktion gebaut wurden, und die nachfolgende 2-2-2-Patentee-Konstruktion von 1833 machten die Konstruktion der Rocket überflüssig.