Stephenson’s Rocket

Översiktlig layoutRedigera

Lokomotivet hade en hög skorsten framtill, en cylindrisk panna i mitten och en separat eldstad baktill.Det stora främre paret trähjul drevs av två yttre cylindrar som stod i en vinkel. De mindre bakre hjulen var inte kopplade till drivhjulen, vilket gav ett 0-2-2-2 hjularrangemang.

KonstruktionsmålRedigera

Stephenson konstruerade Rocket för Rainhill Trials och de särskilda reglerna för den tävlingen. Eftersom den första järnvägen var avsedd för passagerare mer än för gods, betonade reglerna hastigheten och skulle kräva tillförlitlighet, men lokomotivets vikt var också starkt begränsad. Sexhjuliga lokomotiv var begränsade till sex ton och fyrhjuliga lokomotiv till fyra och ett halvt ton. Vikten på det tåg som förväntades dras fick inte vara mer än tre gånger så hög som lokomotivets faktiska vikt. Stephenson insåg att oavsett storleken på tidigare framgångsrika lokomotiv skulle denna nya tävling gynna ett snabbt, lätt lokomotiv med endast måttlig dragkraft.

InnovationerEdit

Enkelt par drivhjulEdit

Stephensons mest synliga beslut var att använda ett enda par drivhjul, med en liten bärande axel bakom. Detta var det första 0-2-2-2 och det första lokomotivet med en enda förare. Användningen av enstaka förare gav flera fördelar. Man undvek vikten av kopplingsstänger och den andra axeln kunde vara mindre och lätt, eftersom den bara bar en liten del av vikten. Rocket lade drygt 2 1⁄2 ton av sin totalvikt på 4 1⁄2 ton på sina drivhjul, en högre axellast än Sans Pareil, även om 0-4-0:an var tyngre totalt sett med 5 ton, och officiellt diskvalificerades eftersom den överskred gränsen på 4 1⁄2 ton. Tidiga lokomotivkonstruktörer hade varit oroliga för att vidhäftningen på ett lokomotivs drivhjul skulle vara otillräcklig, men Stephensons tidigare erfarenheter övertygade honom om att detta inte skulle vara något problem, särskilt inte med de lätta tågen i försökstävlingen.

Eldrör med flera pannorRedigera

Rocket använder sig av en pannkonstruktion med flera eldrör. Tidigare lokpannor för lokomotiv bestod av ett enda rör omgivet av vatten (även om Lancashire Witch hade dubbla rökrör). Rocket hade 25 eldrör av koppar som för de heta avgaserna från eldstaden genom den våta pannan till blåsröret och skorstenen. Detta arrangemang resulterade i att det heta rörets kontaktyta med pannvattnet ökade avsevärt jämfört med en enda stor rökkanal. Dessutom bidrog strålningsvärme från den förstorade separata eldstaden till att ge en ytterligare ökning av ångningen och därmed av pannans effektivitet.

Den ursprungliga innovatören av flera eldrör är oklar, mellan Stephenson och Marc Seguin. Det är känt att Seguin besökte Stephenson för att observera Locomotion och att han också byggde två flerrörslok av egen konstruktion för Saint-Étienne-Lyon-järnvägen före Rocket. Rakets panna var av den mer utvecklade formen, med den separata eldstaden och ett blåsrör för drag i stället för Seguins besvärliga fläktar, men Rocket var inte den första flerrörspannan, även om det förblir oklart vems uppfinning det var.

Fördelarna med att öka eldrörsytan hade också försökts med Ericsson and Braithwaite’s Novelty at Rainhill. Deras konstruktion använde dock ett enda eldrör som var vikta i tre delar. Detta gav en ökad yta, men endast till priset av en proportionellt ökad längd och därmed dålig dragkraft på elden. Dess arrangemang gjorde också rengöring av rören opraktiskt.

Fördelarna med pannan med flera rör erkändes snabbt, även för tunga, långsamma godslokomotiv. År 1830 hade Stephensons tidigare anställde Timothy Hackworth omkonstruerat sin Royal George med returluftpanna till Wilberforce-klassen med returrör.

BlastpipeEdit

Rocket använde sig också av ett blastpipe, där avgasånga från cylindrarna matades in i basen av skorstenen för att framkalla ett partiellt vakuum och dra in luft genom elden. Krediten för uppfinningen av blastpipe är omtvistad, även om Stephenson använde den så tidigt som 1814. Blastpipan fungerade bra i Rocket-pannan med flera rör, men i tidigare konstruktioner med en enda rökkanal genom pannan skapade den så mycket sug att den tenderade att slita av toppen av elden och slänga ut brinnande aska ur skorstenen, vilket ökade bränsleförbrukningen avsevärt.

Cylindrar närmare horisontalenRedigera

Likt Lancashire Witch hade Rocket två cylindrar som var placerade i en vinkel från horisontalen, med kolvarna som drev ett par hjul med en diameter på 1,435 m (4 ft 8,5 tum). De flesta tidigare konstruktioner hade cylindrarna placerade vertikalt, vilket gav motorerna en ojämn svajande rörelse när de färdades längs spåret. Därefter ändrades Rocket så att cylindrarna var placerade nära horisontellt, en utformning som påverkade nästan alla konstruktioner som följde.

Kolvarna var direkt kopplade till drivhjulenEdit

Även i likhet med Lancashire Witch var kolvarna direkt kopplade till drivhjulen, ett arrangemang som återfinns i efterföljande ånglok.

Separat eldstadEdit

Den var separerad från pannan och var dubbelväggig med en vattenmantel emellan dem. Stephenson insåg att den hetaste delen av pannan, och därmed den mest effektiva för avdunstning av vatten, var den del som omgav själva elden. Denna eldstad värmdes upp av strålningsvärme från den glödande koksen, inte bara av konvektion från de heta avgaserna.

Lokomotiv från Rockets tidsepok eldades med koks i stället för kol. Lokala markägare var redan bekanta med de mörka rökmolnen från koleldade stationära motorer och hade infört bestämmelser för de flesta nya järnvägar om att lokomotiven skulle ”konsumera sin egen rök”. Röken från en brinnande kokseld var mycket renare än röken från kol. Det var inte förrän 30 år senare och med utvecklingen av den långa eldstaden och tegelbågen som lokomotiv faktiskt kunde bränna kol direkt.

Rockets första eldstad var av kopparplåt och hade en något triangulär form från sidan. Halsbågen var av eldstadssten, möjligen var även bakhuvudet av eldstadssten. Vid ombyggnaden omkring 1831 ersattes detta av ett bakstycke och en strykplatta av smidesjärn, med en trumhölje (som nu saknas), som förmodas vara av koppar, mellan dem. Detta gav en större inre volym och gynnade en bättre förbränning i eldstaden, snarare än i rören. Dessa tidiga eldstäder bildade ett separat vattenutrymme från panntrumman och var förbundna med framträdande yttre kopparrör.

Krediten för konstruktionenRedigera

Det har funnits olika uppfattningar om vem som ska få äran för konstruktionen av Rocket. George Stephenson hade konstruerat flera lokomotiv tidigare men inget så avancerat som Rocket. Vid den tidpunkt då Rocket konstruerades och byggdes vid Forth Banks Works bodde han i Liverpool och övervakade byggandet av Liverpool and Manchester Railway. Hans son Robert hade nyligen återvänt från ett arbete i Sydamerika och återupptagit sin tjänst som verkställande direktör för Robert Stephenson and Company. Han hade det dagliga ansvaret för att konstruera och bygga det nya lokomotivet. Även om han hade täta kontakter med sin far i Liverpool och förmodligen fick råd av honom, är det svårt att inte ge Robert merparten av äran för konstruktionen. En tredje person som kanske förtjänar en betydande del av äran är Henry Booth, skattmästare för Liverpool and Manchester Railway. Han tros ha föreslagit Robert Stephenson att en flerrörspanna skulle användas.

Utvecklingen av Stephensons lokomotivkonstruktionRedigera

Före RocketRedigera

Rocket byggdes vid en tidpunkt då ångmaskintekniken utvecklades snabbt. Det byggde på erfarenheter från tidigare konstruktioner av George och Robert Stephenson, bland annat Killingworth-lokomotivet Blücher (1814), Locomotion (1825) och Lancashire Witch (1828).

Lokomotiv av raket-typRedaktör

Rocket följdes av ett antal andra lokomotiv av liknande 0-.2-2 layout med bakre monterade cylindrar som byggdes för L&MR innan den öppnade den 15 september 1830, och kulminerade i Northumbrian (1830), där cylindrarna då var horisontella. Andra motorer av Rocket-konstruktion som levererades till Liverpool- och Manchesterbanan var ”Arrow”, ”Comet”, ”Dart” och ”Meteor” som alla levererades till järnvägen under 1830.

Efter RocketEdit

Ungefär samtidigt, experimenterade Stephenson med frontmonterade cylindrar. Den misslyckade 0-4-0 Invicta, som byggdes 1829 omedelbart efter Rocket, hade dem fortfarande i vinkel. Det framgångsrika 2-2-0 lokomotivet Planet (1830) hade interna frontmonterade cylindrar som var placerade horisontellt.

Motorer som byggdes enligt Planet-designen och den efterföljande 2-2-2-2 Patentee-designen från 1833 gjorde Rocket-designen föråldrad.

>.