La clase S2 del ferrocarril de Pennsylvania era una locomotora de turbina de vapor diseñada y construida en un esfuerzo de colaboración por Baldwin Locomotive Works y Westinghouse Electric & Manufacturing Company , como un intento de prolongar el dominio de la locomotora de vapor mediante la adaptación de tecnología que había sido ampliamente aceptada en la industria marina. Uno fue construido, # 6200, entregado en septiembre de 1944. El S2 fue el único ejemplo de la 6-8-6 arreglo de la rueda en la notación Whyte , con seis ruedas del carro que lleva , ocho ruedas motrices , y una de seis ruedas de arrastre camión . El S2 utilizó una turbina de vapor de transmisión directa proporcionada por Westinghouse Electric & Manufacturing Company , adaptada al par central de ejes con los dos ejes exteriores conectados por varillas laterales ; la relación de transmisión fija era 18,5: 1. Dicho diseño fue para evitar la pérdida de energía y S2 logró una eficiencia mecánica del 97%, lo que significa que solo el 3% de la energía del vapor se perdió dentro del equipo de propulsión. La desventaja de la turbina de vapor de accionamiento directo era que la turbina no podía funcionar a velocidades óptimas en todo el rango de velocidades de la locomotora. El S2 fue el diseño de locomotora de turbina de accionamiento directo más grande, pesado y rápido jamás construido.
Ferrocarril de Pensilvania S2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Especificación de diseño
La locomotora iba a ser un 4-8-4 , pero las restricciones en tiempos de guerra sobre las aleaciones de acero ligero aumentaron el peso hasta que se necesitaron camiones de remolque de seis ruedas; su construcción también se retrasó por la Segunda Guerra Mundial . La construcción de la locomotora se llevó a cabo en la planta de Baldwin en Eddystone. Se instalaron dos turbinas, una para el desplazamiento hacia adelante y otra más pequeña para dar marcha atrás a velocidades de hasta 35 km / h (22 mph). Se inyectó vapor comprimido a una velocidad de aproximadamente 2,000 millas por hora en las palas de la turbina a través de 4 boquillas; miles de álabes de turbina transmitían energía de vapor al engranaje de transmisión. La velocidad máxima de rotación de la turbina delantera es de 9000 rpm, desarrollando 6,900 hp; la turbina inversa genera 1500 hp a 8300 rpm. Un sistema de monitoreo aseguró que la turbina de avance solo se pudiera poner en marcha cuando la turbina de retroceso estaba apagada. El peso del equipo de propulsión es de 39.000 libras o 5,65 libras / hp. Se instaló una gran caldera con una cámara de combustión Belpaire y una cámara de combustión larga . Se instaló un sistema de lubricación automática, conectando la caja de la transmisión, donde las ruedas motrices se sumergieron en un depósito de lubricante lleno de aceite lubricante. El lubricante pasa por todos los puntos de lubricación, incluidos los rodamientos de rodillos en todos los ejes a través de los tubos filtrados con la ayuda de dos bombas de vapor. Se instaló un calentador de agua de alimentación con patrón de Worthington para aumentar la eficiencia. Se instalaron bombas de aire gemelas para el frenado del tren debajo de los estribos al lado del frente de la caja de humo, y un gran conjunto de radiador en la punta enfrió el aire comprimido.
El escape de la turbina se canalizó a través de un conjunto de cuatro boquillas en la caja de humo , proporcionando un tiro uniforme para el fuego y saliendo a través de una chimenea cuádruple única. El S2 no tenía deflector de humo cuando fue entregado desde Baldwin a PRR en septiembre de 1944, pero poco después de que comenzó su servicio, PRR descubrió que la locomotora soltaba humo denso a menor velocidad durante la operación, por lo que se adquirió un par de pequeños deflectores de humo. y una placa de metal semicircular delgada para levantar el humo se llenó unos metros detrás de la chimenea. Aparentemente, estos no eran adecuados, por lo que se agregó un par mucho más grande que se parece a las "orejas de elefante" utilizadas en la clase New York Central S1b 4-8-4 Niagara y Union Pacific FEF-3 4-8-4 en Altoona Works. , Diciembre de 1946. El uso de un deflector de humo nunca fue una tradición de Pennsylvania Railroad . Antes del S2 # 6200, solo se instalaron tres deflectores de humo K4 entre 1939 y 1941 con un propósito experimental: PRR # 5038, # 3876 y # 3878. Todos sus deflectores de humo se quitaron después de la guerra, por lo que la turbina de vapor # 6200 fue la única locomotora Pennsy con enormes "orejas de elefante" después de la guerra.
La licitación del PRR S2 # 6200 se realizó originalmente para una locomotora de la clase L1 con la designación 180-F-82. Posteriormente, fue asignado como 180-P-75 para la clase K4s No. 3768; la licitación fue reconstruida nuevamente y recibió la designación 180-P-85 para uso S2 6200. Esta gran ténder de 16 ruedas era similar a la utilizada en las otras grandes locomotoras de pasajeros del PRR, la T1 y la S1 . Para reducir la carga de trabajo de la tripulación, se instaló en la locomotora un "Sistema de control de presión de fluido" (Patente de EE.UU. 2.515.962) diseñado por el ingeniero de Westinghouse Harry C. May. Controlaba el arranque, el funcionamiento, la marcha atrás, la potencia y la velocidad, y limitaba la velocidad en ambas direcciones de funcionamiento, todo en una sola palanca de control que se instaló frente al asiento del ingeniero.
La locomotora demostró ser potente y capaz, con reservas de potencia a gran velocidad y una economía de combustible razonable. El propulsor de la turbina fue fácil en la vía y permitió más potencia en el riel. Durante una prueba de funcionamiento organizada oficialmente por PRR el 30 de marzo de 1945, el S2 # 6200 que remolcaba un vagón dinamómetro pudo tirar de un tren de 17 vagones en una distancia de 48 kilómetros (vía nivelada) a una velocidad de 110 mph (180 km / h). ) entre Fort Wayne y Chicago. El ingeniero Sr. Flaya Cartwright y el bombero Sr. ME Brown fueron asignados a esta prueba oficial. ES Cox, un ingeniero de locomotoras británico, viajó una vez sobre la plataforma e informó que "se mantuvieron y excedieron 100 mph durante 12 minutos consecutivos". Aunque económica a velocidad, la locomotora era muy antieconómica a baja velocidad. La turbina usaba menos vapor que las locomotoras convencionales por encima de 30 mph (48 km / h), pero por debajo de eso, la locomotora usaba demasiado vapor y combustible. La caldera normalmente funcionaba a 310 psi (2,1 MPa), pero a baja velocidad la presión podía descender hasta 85 psi (0,59 MPa). El mayor uso de combustible a bajas velocidades hizo que la cámara de combustión se calentara más, lo que a veces provocó que los pernos de sujeción se rompieran.
Los problemas de la locomotora, la rápida disminución del número de pasajeros de PRR desde 1947 y las ventajas de la locomotora diésel emergente aseguraron que el # 6200 nunca se duplicaría, pero S2 aún participó en la Feria del Ferrocarril de Chicago de 1948 con la locomotora de vapor T1 4-4-4-4 Duplex . [1] En agosto de 1949, la locomotora sufrió graves daños en la turbina. Dado que los costos de mantenimiento aumentaron constantemente, el S2 finalmente se apagó en Crestline y Altoona . En 1952 finalmente se retiró y se desguazó al año siguiente.
Historial de servicio
El S2 se asignó a la División de Fort Wayne y se basó en la casa de máquinas de Crestline. Transportó varios prestigiosos trenes de pasajeros que sirven el corredor de Nueva York a Chicago, como The Broadway Limited , The Liberty Limited , The Trail Blazer , The General , The Manhattan Limited y The Golden Arrow en la ruta entre Chicago y Crestline, Ohio (283 millas / 446 km). S2 también transportaba trenes de tropas y fue visto remolcando trenes de carga expresos. PRR S2 # 6200, como un prototipo experimental de locomotora de turbina de vapor de accionamiento directo, recorrió 103.000 millas en total antes de que se retirara por completo del servicio en agosto de 1949 y pronto esperaría la antorcha de los desguaces. Se desconoce dónde se eliminó el PRR # 6200.
En la cultura popular
La empresa de maquetas de trenes Lionel fabricó varios modelos del S2. Los primeros, 671 y 2020, se lanzaron en 1946 y se interrumpieron en 1949. La primera producción de la turbina 681 fue en 1950 y 1951. Era similar a los dos modelos de turbina originales, pero la 681 tiene la característica Magne-Traction de Lionel, que hace que las ruedas sean magnéticas. En 1952, la Guerra de Corea provocó una escasez de material magnético, por lo que el 671 se reeditó como el 671rr (671 repetición). El 681 regresó al año siguiente. En 1954 y 1955, se lanzó otra turbina, con el número 682. El 682 era básicamente un 681 pero con engranajes de válvulas en las ruedas y una raya blanca pintada en ambos lados.
Referencias
- ^ Nation Railway Bulletin Vol.63 Número 1 | 1993
- Rolf Ostendorf (1971), Dampfturbinen-Lokomotiven: Die Entwicklungsgeschichte einer vergangenen Dampflokomotiv-Sonderbauart (en alemán), Stuttgart: Franckh'sche Verlagshandlung, págs. 59–61
- Rolf Ostendorf (1978), Ungewöhnliche Dampflokomotiven von 1803 bis heute: Ein Spiegelbild spezieller Konstruktionen (en alemán) (2ª ed.), Stuttgart: Motorbuch Verlag, p. 246, ISBN 3-87943-406-9
- Raimar Lehmann (1987), Dampflok-Sonderbauarten (en alemán) (2ª ed. Sin cambios), Berlín: VEB Verlag Technik, p. 152, ISBN 3-341-00336-3
- George H. Drury (1993), Guide to North American Steam Locomotives (en alemán) (1ª ed.), Waukesha, WI: Kalmbach Publishing Co., p. 394 , ISBN 0-89024-206-2
- "Motor de turbina de Pensilvania", Trenes (en alemán), Kalmbach Publishing Co., págs. 14-15, enero de 1945, ISSN 0041-0934
- "Engranaje de conducción para locomotoras de turbina", Trenes (en alemán), Kalmbach Publishing Co., págs. 26-29, junio de 1945, ISSN 0041-0934
- Charles Kerr Jr. (junio de 1947), "The Steam Turbine: Coal's New Hope", Trenes (en alemán), Kalmbach Publishing Co., págs. 15-18, ISSN 0041-0934
enlaces externos
- Las locomotoras de vapor dúplex y experimentales del PRR
- Turbina de vapor Pennsylvania Railroad S2
- "Energía moderna para los trenes de hoy": folleto promocional publicado por el PRR en 1949 que muestra la última fuerza motriz de los ferrocarriles.
- Revista "The Keystone" - Otoño de 2012 Volumen 45 - Número 3 - La turbina S2 686
- Turbina de vapor T2 6-8-6 (2014, en ruso)
- Dibujos de patente del ferrocarril de Pensilvania (20 de enero de 2012 Revista Classic Trains )
- "Presentación de una línea de locomotoras de vapor modernas que queman carbón, diciembre de 1944": folleto promocional publicado por el PRR en 1949 que muestra las últimas locomotoras de vapor de los ferrocarriles.
- Douglas Self (29 de octubre de 2004). "La locomotora de turbina de Pennsylvania" . Locomotoras inusuales .