Stephenson’s Rocket

Layout geralEdit

A locomotiva tinha uma chaminé de chaminé alta na frente, uma caldeira cilíndrica no meio, e uma caixa de fogo separada na traseira. As rodas traseiras menores não foram acopladas às rodas motoras, dando um arranjo de 0-2-2 rodas.

Objectivos de designEditar

Stephenson desenhado Rocket for the Rainhill Trials, e as regras específicas desse concurso. Como a primeira ferrovia destinada mais aos passageiros do que à carga, as regras enfatizavam a velocidade e exigiam confiabilidade, mas o peso da locomotiva também era fortemente limitado. As locomotivas de seis rodas foram limitadas a seis toneladas, as de quatro rodas a quatro toneladas e meia. Em particular, o peso do trem que se esperava transportar não deveria ser mais do que três vezes o peso real da locomotiva. Stephenson percebeu que qualquer que fosse o tamanho das locomotivas de sucesso anterior, este novo concurso favoreceria uma locomotiva rápida e leve, com uma potência de tracção moderada.

InnovationsEdit

Par único de rodas motrizesEdit

Stephenson decidiu utilizar um único par de rodas motrizes, com um pequeno eixo de tracção atrás. Este foi o primeiro 0-2-2 e a primeira locomotiva de condutor único. O uso de um único maquinista deu várias vantagens. O peso das varetas de acoplamento foi evitado e o segundo eixo podia ser menor e mais leve, pois transportava apenas uma pequena proporção do peso. O foguete colocou pouco mais de 2 1⁄2 toneladas do seu peso total de 4 1⁄2 toneladas nas suas rodas motoras, uma carga por eixo superior à do Sans Pareil, embora o 0-4-0 fosse mais pesado no total de 5 toneladas, e oficialmente desclassificado por estar acima do limite de 4 1⁄2 toneladas. Os primeiros projectistas de locomotivas estavam preocupados que a aderência das rodas motrizes de uma locomotiva fosse inadequada, mas a experiência passada de Stephenson convenceu-o que isso não seria um problema, particularmente com os comboios ligeiros do concurso de ensaios.

Múltiplos tubos de fogo de caldeiraEditar

Rocket usa um desenho de caldeira multi-tubular. As caldeiras de locomotivas anteriores consistiam num único tubo rodeado por água (embora a Feiticeira Lancashire Witch tivesse tubos duplos). A Rocket tinha 25 tubos de cobre que transportavam os gases de escape quentes da caixa de incêndio, através da caldeira húmida para o tubo de explosão e chaminé. Este arranjo resultou num grande aumento da área de contacto da superfície do tubo quente com a água da caldeira quando comparado com uma única grande chaminé. Além disso, o aquecimento radiante da caixa de fogo separada ajudou a aumentar ainda mais o vapor e, portanto, a eficiência da caldeira.

O inovador original de vários tubos de fogo não é claro, entre Stephenson e Marc Seguin. Sabe-se que Seguin visitou Stephenson para observar Locomotion e que ele também construiu duas locomotivas multitubulares de seu próprio projeto para a ferrovia Saint-Étienne-Lyon antes da Rocket. A caldeira da Rocket era da forma mais desenvolvida, com a caixa de fogo separada e um tubo de explosão para a corrente de ar, em vez dos incómodos ventiladores da Seguin, mas a Rocket não foi a primeira caldeira multitubular, embora ainda não esteja claro de quem era a invenção.

As vantagens de aumentar a área do tubo de fogo também tinham sido tentadas com Ericsson e Braithwaite’s Novelty em Rainhill. O design deles, porém, usou um único tubo de fogo, dobrado em três. Isto oferecia uma maior área de superfície, mas apenas à custa de um comprimento proporcionalmente maior e de uma tiragem tão fraca no fogo. A sua disposição também tornou impraticável a limpeza dos tubos.

As vantagens da caldeira de tubos múltiplos foram rapidamente reconhecidas, mesmo para as locomotivas de carga pesada e lenta. Em 1830, o antigo empregado de Stephenson, Timothy Hackworth, tinha redesenhado o seu Royal George, com fluido de retorno, como a classe Wilberforce com tubo de retorno.

BlastpipeEdit

Rocket também usava um tubo de escape, alimentando o vapor de escape dos cilindros na base da chaminé, de modo a induzir um vácuo parcial e puxar o ar através do fogo. O crédito pela invenção do alto-forno é contestado, embora Stephenson o tenha utilizado já em 1814. O tubo de explosão funcionava bem na caldeira multitubo da Rocket, mas em projetos anteriores com uma única chaminé através da caldeira tinha criado tanta sucção que tendia a arrancar a parte superior do fogo e a jogar cinzas ardentes para fora da chaminé, aumentando enormemente o consumo de combustível.

Cilindros mais próximos da horizontalEditar

Como a Bruxa Lancashire, a Rocket tinha dois cilindros colocados em ângulo a partir da horizontal, com os pistões a conduzir um par de 4 pés 8,5 in (1,435 m) de diâmetro. A maioria dos projetos anteriores tinha os cilindros posicionados verticalmente, o que deu aos motores um movimento de oscilação desigual à medida que avançavam ao longo da pista. Subsequentemente, a Rocket foi modificada para que os cilindros fossem colocados perto da horizontal, um layout que influenciou quase todos os desenhos que se seguiram.

Pistões directamente ligados às rodas motrizesEditar

Again like the Lancashire Witch, the pistons were connected directly to the driving wheels, an arrangement which is found in subsequent steam locomotives.

Separate fireboxEdit

A firebox era separada da caldeira e tinha paredes duplas, com uma camisa de água entre elas. Stephenson reconheceu que a parte mais quente da caldeira, e portanto a mais eficaz para evaporar a água, era a que rodeava o próprio incêndio. Esta caixa de fogo era aquecida pelo calor radiante do coque incandescente, e não apenas pela convecção do gás quente de exaustão.

Locomotives of Rocket’s era eram queimados pelo coque e não pelo carvão. Os proprietários locais já estavam familiarizados com as nuvens escuras de fumaça dos motores estacionários a carvão e tinham imposto regulamentos à maioria das novas ferrovias que as locomotivas “consumiriam sua própria fumaça”. A fumaça de um incêndio de coque queimado era muito mais limpa do que a do carvão. Só 30 anos depois e com o desenvolvimento do longo arco de tijolos e da caixa de fogo é que as locomotivas seriam efetivamente capazes de queimar o carvão diretamente.

A primeira caixa de fogo da Rocket era de chapa de cobre e de uma forma um tanto triangular do lado. A placa da garganta era de tijolo refractário, possivelmente também a cabeça traseira. Quando reconstruída por volta de 1831, esta foi substituída por uma contra-cabeça de ferro forjado e uma placa de garganta, com um invólucro de tambor (agora desaparecido), presumivelmente de cobre, entre eles. Isto deu um volume interno maior e encorajou uma melhor combustão dentro da caixa de fogo, em vez de dentro dos tubos. Estes primeiros fogareiros formaram um espaço de água separado do tambor da caldeira e foram ligados por tubos de cobre externos proeminentes.

Crédito pelo designEditar

Existiram diferenças de opinião sobre quem deveria receber o crédito pelo design do Rocket. George Stephenson tinha desenhado várias locomotivas antes, mas nenhuma tão avançada como a Rocket. Na época em que a Rocket estava sendo projetada e construída na Forth Banks Works, ele estava morando em Liverpool supervisionando a construção da Liverpool e da Manchester Railway. Seu filho Robert havia retornado recentemente de um período de trabalho na América do Sul e retomou como diretor-gerente da Robert Stephenson and Company. Ele era o responsável diário pela concepção e construção da nova locomotiva. Embora estivesse em contato frequente com seu pai em Liverpool e provavelmente tenha recebido conselhos dele, é difícil não dar a maior parte do crédito pelo projeto a Robert. Uma terceira pessoa que pode merecer um crédito significativo é Henry Booth, o tesoureiro da Liverpool e da Manchester Railway. Acredita-se que ele tenha sugerido a Robert Stephenson que uma caldeira multitubo deveria ser usada.

Evolução do design da locomotiva StephensonEdit

Antes da RocketEdit

Rocket foi construída numa época de rápido desenvolvimento da tecnologia de motores a vapor. Foi baseado na experiência adquirida em projetos anteriores de George e Robert Stephenson, incluindo a locomotiva Killingworth Blücher (1814); Locomotion (1825); e a Lancashire Witch (1828).

Locomotion (1825), preservada no museu Head of Steam, Darlington.2-2 layout com cilindros montados na traseira construídos para o L&MR antes da sua abertura a 15 de Setembro de 1830, culminando no Northumbrian (1830), época em que os cilindros estavam horizontais. Outros motores do projeto Rocket que foram entregues à ferrovia de Liverpool e Manchester incluíram “Arrow”, “Comet”, “Dart” e “Meteor”, todos sendo entregues à ferrovia durante 1830.

• Rocket (1829) Réplica

• Northumbrian (1830)

• Invicta (1829)

Após o RocketEdit

Por volta da mesma hora, Stephenson fez experiências com cilindros montados na frente. O Invicta 0-4-0 sem sucesso, construído em 1829 imediatamente após a Rocket, ainda os tinha em um ângulo. A bem sucedida locomotiva 2-2-0 Planeta (1830) tinha cilindros internos montados na parte da frente colocados na horizontal.

Motores construídos para o desenho do Planeta e o subsequente desenho 2-2-2 Patenteado de 1833 tornou o desenho da Rocket obsoleto.