locomotiva a vapor T1 duplex da Pennsylvania Railroad
A locomotiva a vapor T1 duplex da Pennsylvania Railroad é talvez a mais atraente e a mais controversa já criada. Os engenheiros da Pennsylvania Railroad (PRR) e da Baldwin Locomotive Works criaram uma solução bastante complexa para construir uma locomotiva a vapor recíproca com enorme potência e capacidade de cruzeiro a 100 mph. Esta obra-prima da engenharia foi então dada, como uma glória culminante, simplificação criada por Raymond Loewy, o mestre do design industrial da América. O que foi produzido foi uma locomotiva a vapor que não só parecia um míssil sobre rodas, mas também funcionava como tal.
O aerodinâmico Raymond Loewy para o T1 da ferrovia da Pensilvânia fez a locomotiva parecer um míssil sobre rodas. (Imagem cortesia da Wikimedia).
Antecedentes - Equilíbrio Dinâmico e Linha R-1 da Costa Atlântica
O pano de fundo para a criação deste míssil ferroviário é uma história um pouco complexa, mas não é muito difícil encaixar as peças do quebra-cabeça para descobrir por que os engenheiros decidiram criar esta locomotiva a vapor relativamente complexa.
No decorrer da década de 1930, várias ferrovias americanas foram confrontadas com um aumento dramático na demanda de tráfego de passageiros: três exemplos são a New York Central, sua rival Pennsylvania Railroad e a Atlantic Coast Line. A estratégia do New York Central para lidar com o aumento do peso dos trens era construir Hudsons maiores e melhores (locomotivas com um arranjo de rodas 4-6-4) e, em seguida, Mohawks (tendo um arranjo de rodas 4-8-2 e mais força de tração) , terminando seus esforços de desenvolvimento com o Niagara (locomotivas muito grandes e potentes com arranjo de rodas 4-8-4). Diante do mesmo problema, a ferrovia da Pensilvânia adotou uma estratégia muito diferente, e podem ter sido as lições aprendidas pela Baldwin Locomotive Works na Atlantic Coast Line que levaram o PRR a fazer o que fez.
Os problemas experimentados com a Baldwin Locomotive Works Atlantic Coast Line R-1 podem muito bem ser a razão que eles recomendaram à Pennsylvania Railroad para adotar o arranjo de roda duplex para o T1. (Imagem cedida por alcomike43@flickr.com ).
A história começa no final dos anos 1930 na Atlantic Coast Line (ACL). O tráfego de passageiros no ACL entre Richmond, Virgínia e Jacksonville, Flórida, tornou-se tão pesado que a empresa foi forçada a dobrar seus trens de passageiros. Rumo duplo significa usar duas locomotivas para puxar o trem, porque uma não será suficiente. Os motores de passageiros do ACL eram antigas locomotivas USRA (United States Railroad Administration) padrão 4-6-2 do Pacífico e deviam ser modernizados. O comando duplo de um trem requer não apenas duas locomotivas a vapor, mas também duas tripulações para conduzi-las, dobrando os custos salariais. A administração do ACL decidiu buscar o melhor que a locomotiva Baldwin poderia oferecer e, então, eles optaram por uma atualização para as locomotivas 4-8-4 Northern de tamanho real com grande potência e potencial de velocidade. Os engenheiros de Baldwin fizeram seus cálculos matemáticos e estavam confiantes de que a locomotiva 4-8-4 que seria chamada de R-1 teria um desempenho perfeito. Essas locomotivas devem ter parecido incríveis na prancheta porque pareciam ainda mais magníficas quando construídas e pintadas no atraente esquema de cores cinza de dois tons do ACL.
Quando as locomotivas R-1 entraram em serviço, no entanto, não demorou muito para que o espectro de danos aos trilhos aparecesse em sua cara feia. Os engenheiros da Baldwin ficaram perplexos, seus cálculos estavam corretos de acordo com tudo o que a tecnologia de 1930 havia lhes ensinado. Mas havia claramente problemas de equilíbrio dinâmico que eles não haviam encontrado antes e o que estava acontecendo era que as forças alternadas estavam tão desequilibradas que as rodas motrizes da locomotiva estavam literalmente saindo da pista e batendo nela, causando danos caros. Este problema foi sem dúvida exacerbado pelos motoristas / engenheiros de locomotivas que estavam empurrando essas novas locomotivas incríveis a velocidades de cerca de 100 mph, apesar do fato de que eles foram instruídos a não levar os R-1 acima de 80 mph.
Os engenheiros da Baldwin descobriram uma solução para o problema que exigia o encaixe de peças recíprocas leves e a revisão do equilíbrio dinâmico: mas o dano estava feito, não apenas para a reputação de Baldwin, mas também para a reputação das locomotivas a vapor em geral. A Atlantic Coast Line relegou as locomotivas R-1 ao uso de frete e saiu e comprou novas locomotivas a diesel que não funcionavam como trilhos.
Como pode ser visto nesta foto, a divisão das oito rodas motrizes em dois grupos de quatro permite o uso de bielas curtas e leves, eliminando o peso da seção central da biela principal.
Decisões de projeto para a ferrovia da Pensilvânia T1
Então, foi quando a ferrovia da Pensilvânia abordou Baldwin com ideias para uma nova locomotiva a vapor de alta potência e alta velocidade, a ideia preferida era usar um arranjo de roda duplex que agruparia as oito rodas motrizes em dois grupos de quatro. Isso reduziu significativamente a massa recíproca das peças, por exemplo, eliminando a seção da biela principal entre a segunda e a terceira rodas motrizes e, assim, reduzindo essa massa em uma terceira. Da mesma forma, os pistões eram muito menores porque havia quatro deles em vez de dois. Além disso, a Pennsylvania Railroad já tinha alguma experiência com locomotivas duplex de passageiros, particularmente seu protótipo S1, que também teve uma aerodinâmica atraente de Raymond Loewy.
À esquerda está o protótipo duplex da Pennsylvania Railroad S1 e à direita uma New York Central Railroad 4-6-4 Hudson. O PRR S1 tinha um arranjo de rodas 6-4-4-6.
Os engenheiros e a gerência da Baldwin também sabiam, sem dúvida, da competição que enfrentavam com as novas locomotivas a diesel e queriam escolher o que consideravam a melhor e, com sorte, a opção mais segura. Mas quando você está trabalhando com novas soluções técnicas, é improvável que obtenha todas as respostas certas na primeira tentativa. Os planos foram traçados e as duas primeiras locomotivas duplex T1 “mísseis sobre rodas”, números 6110 e 6111, foram construídas na Baldwin Locomotive Works.
Desenho original da locomotiva duplex T1. (Imagem cortesia altoonaworks.info).
( Observação: para ver a gama completa de mapas e desenhos de locomotivas em altoonaworks.info clique aqui ).
Essas duas primeiras locomotivas T1 foram submetidas a uma avaliação completa assim que foram entregues ao PRR e os resultados foram excelentes. A gerência estava tão confiante nesses relatórios que fez um pedido de outros cinquenta T1s, dos quais 25 seriam construídos pela Baldwin entre 1942-1946 (Nos. 5525-5549), e 25 construídos pela Pennsylvania Railroad em suas próprias oficinas de Altoona entre 1945-1946 (Nos. 5500-5524).
O T1 em serviço: problemas iniciais de dentição
À medida que essas locomotivas entraram em serviço e começaram a ganhar seu sustento, as vantagens e as desvantagens do projeto começaram a aparecer. A velocidade e potência do T1 superaram as expectativas. Eles foram projetados para fornecer velocidades de 100 mph com trens de passageiros pesados e provaram ser mais do que capazes de fazer isso. Não apenas pareciam mísseis ferroviários, mas os motoristas logo descobriram que podiam funcionar como um míssil também. Um técnico que havia recebido o trabalho de solucionar problemas com as válvulas de gatilho do T1 descobriu motoristas levando-as bem ao norte de 120 mph: na verdade, ele observou velocidades de até 140 mph com motoristas que estavam tentando ganhar tempo. Para avaliar isso com precisão, ele teria que estar usando um cronômetro em distâncias conhecidas, pois o velocímetro do T1 só ia até 120 mph. Essencialmente, este era em parte o mesmo problema que havia ocorrido na Linha da Costa do Atlântico: dê a um motorista / engenheiro uma locomotiva potente de alta velocidade e você pode dizer a eles para limitar sua velocidade - mas, quando os trilhos são longos e o gerenciamento está longe, ele provavelmente vai querer acelerar e descobrir o que ela realmente fará. Rapazes serão rapazes.
Você encontrará uma ótima história de um membro da tripulação de um trem sobre essa situação de “tempo de recuperação” se clicar aqui . Lendo, eu gostaria de ter estado na plataforma com eles.
Este breve vídeo da The T1 Trust fornece um vislumbre de como o T1 parecia em serviço, e podemos imaginar a tentação dos engenheiros / motoristas de “ver o que ela fará”.
O problema do deslizamento do motorista dianteiro e sua solução
Uma vez que os T1s estavam em serviço regular com tripulações normais, alguns problemas surgiram. O mais famoso deles é a propensão do grupo da roda motriz dianteira a escorregar, e um exemplo disso pode ser visto no vídeo acima. Isso não ocorria apenas em velocidades lentas, como na partida, mas também se manifestava em altas velocidades, caso em que era violento e extremamente difícil de controlar. Este problema foi um fator que causou falhas mecânicas. Existem duas causas prováveis para este problema e parece que ambas foram resolvidas. A primeira causa provável foi que a equalização da mola não estava correta. Quando novos os T1's tiveram as molas das rodas motrizes equalizadas juntas, e não equalizadas com os caminhões que suportavam o peso da locomotiva na dianteira e traseira. Para resolver o problema de patinagem das rodas, os engenheiros mudaram a equalização da mola de forma que o conjunto dianteiro de rodas motrizes fosse equalizado com o caminhão dianteiro que as sustentava e o conjunto traseiro de rodas motrizes com o caminhão traseiro que as sustentava. As evidências sugerem que isso pelo menos melhorou o problema e muito possivelmente o corrigiu.
A cabina do T1.
O ajuste da equalização da mola foi uma das várias modificações feitas nas locomotivas T1 durante seu serviço. Provas de que modificações como a mudança na equalização da mola resolveram o deslize do motorista dianteiro são encontradas no relatório da Chesapeake & Ohio Railroad, que emprestou duas locomotivas T1 em 1946 para avaliação (uma das quais era a número 5539). Os engenheiros / motoristas do C&O normalmente tinham experiência com locomotivas duplex, já que o C&O tinha várias delas, incluindo grandes locomotivas de carga.
O relatório C&O sobre os T1's que eles tinham emprestado afirmava:
- “Eles administraram bem os trens, principalmente em velocidades mais altas.”
- “Eles mantiveram a programação e compensaram os atrasos na maioria das execuções.”
- “Eles não tinham tendência excessiva de escorregar.”
O relatório relata um incidente em Waynesboro em setembro de 1946 no qual um T1 paralisou, no entanto, este evento foi causado por sobrecarga e, portanto, não é indicativo de uma falha ainda remanescente nas locomotivas.
Portanto, com base na experiência do C&O com os T1s que eles emprestaram, podemos supor que os principais problemas iniciais experimentados inicialmente com o T1 quase certamente foram corrigidos.
Correndo pela neve. Esta cena de inverno é linda, e interessante porque o esquema de cores do trem sendo rebocado pelo T1 parece ser o amarelo do C&O. (Foto de David Mittner, cortesia de fineartamerica.com).
O sistema de came oscilante tipo A, o sistema de came rotativo e o T1A com engrenagem de válvula Walschaert
Embora o projeto do T1 fosse um pouco mais complexo do que uma locomotiva a vapor de expansão única mais convencional, certamente não era o fato de ter quatro cilindros em vez de apenas dois que era a causa dos problemas mecânicos que a cercavam. Havia muitas locomotivas duplex de quatro cilindros servindo nas ferrovias da América que provaram ser confiáveis. Da mesma forma, através do Atlântico, na França, o uso de locomotivas a vapor de dupla expansão composta era amplamente a norma, e esses motores de três e quatro cilindros também eram capazes de operar de forma confiável. Portanto, não foi simplesmente um caso de quatro cilindros sendo a causa do problema, houve outro problema de design de natureza bastante diferente que fez com que os T1s passassem mais tempo na oficina do que deveriam, e foi o tipo A oscilante - sistema de câmera e as válvulas de gatilho que ele operava.
O sistema de came oscilante Tipo A girou para frente e para trás, não em 360 ° completos. Cada um foi colocado em movimento por um sistema de engrenagem de válvula de Walschaert em miniatura. Esse mecanismo em si não era o problema real, mas sua localização, sim. A caixa de câmbio dianteira estava localizada sob o "capô" da cobertura no convés do piloto, atrás do pós-resfriador e entre as bombas de ar. A localização da caixa de câmbio traseira também era ruim, estando localizada atrás da sela do cilindro e orientada verticalmente entre os quadros. Embora as próprias caixas de engrenagens fossem bastante confiáveis, o problema de patinagem das rodas em alta velocidade causaria danos e levá-las para fazer reparos era tão difícil que poderia ser descrito como um "trabalho de palha curta", não um trabalho que um técnico gostaria de tem de fazer. A decisão da engenharia de projeto de usar válvulas de gatilho por si só provou ser uma fonte de problemas que indiscutivelmente superou as vantagens teóricas que essas válvulas oferecem - sendo o fornecimento de vapor mais precisamente cronometrado. No entanto, as válvulas de gatilho provaram ser propensas a falhas e o problema de patinagem das rodas em alta velocidade garantiu que a falha acontecesse com muita frequência. Para testar se uma solução de engenharia viável poderia ser encontrada, duas locomotivas foram modificadas. A locomotiva número 5500 foi modificada em julho de 1948 para um sistema de válvula de came rotativo, e o número 5547 foi alterado para a engrenagem de válvula convencional Walschaert em julho de 1949, criando a única locomotiva T1A. No entanto, as válvulas de gatilho provaram ser propensas a falhas e o problema de patinagem das rodas em alta velocidade garantiu que a falha acontecesse com muita frequência. Para testar se uma solução de engenharia viável poderia ser encontrada, duas locomotivas foram modificadas. A locomotiva número 5500 foi modificada em julho de 1948 para um sistema de válvula de came rotativo, e o número 5547 foi alterado para a engrenagem de válvula convencional Walschaert em julho de 1949, criando a única locomotiva T1A. No entanto, as válvulas de gatilho provaram ser propensas a falhas e o problema de patinagem das rodas em alta velocidade garantiu que a falha acontecesse com muita frequência. Para testar se uma solução de engenharia viável poderia ser encontrada, duas locomotivas foram modificadas. A locomotiva número 5500 foi modificada em julho de 1948 para um sistema de válvula de came rotativo, e o número 5547 foi alterado para a engrenagem de válvula convencional Walschaert em julho de 1949, criando a única locomotiva T1A.
A única locomotiva T1A, número 5547, equipada com engrenagem de válvula convencional Walschaert. (Imagem cortesia de billpennsyphotos.com).
( Nota: A fotografia acima e muitas outras locomotivas da Pennsylvania Railroad podem ser adquiridas em billpennsyphotos.com se você clicar aqui . Este site tem uma série de fotografias excelentes da classe única T1A, fotografias que são muito difíceis de encontrar: - lado direito , quarto direito , lado esquerdo , quarto esquerdo . ).
É altamente provável que a locomotiva T1A # 5547 provou ser um motor confiável e muito mais fácil de manter. Como pode ser visto na fotografia acima, a engrenagem da válvula está localizada do lado de fora e é facilmente acessível. Com a equalização da mola ajustada corretamente e a engrenagem da válvula Walschaert, antiquada, mas confiável, as principais deficiências do projeto T1 original foram abordadas.
Válvula de gatilho original equipada T1 usando o sistema de válvula de came oscilante Tipo A. (Imagem cortesia de trens.com).
Uma curta vida útil
O T1 da Pensilvânia teve uma vida útil curta: seus problemas iniciais selaram seu destino e, no entanto, é provável que, mesmo se todos tivessem funcionado perfeitamente desde o início, ainda assim teriam sido relegados ao lixo. Certamente, no New York Central, o Niagara provou ser pelo menos se não mais eficiente do que as locomotivas a diesel com as quais estava competindo, e mesmo assim todas foram sucateadas. O presidente da ferrovia da Pensilvânia, Martin W. Clement, anunciou no início de 1948 que em maio todos os seus trens de passageiros Leste-Oeste estariam usando a energia a diesel, e a ferrovia cumpriu essa declaração. As locomotivas T1 foram relegadas a tarefas menores e, em seguida, progressivamente aposentadas e vendidas para sucata entre 1951-1955, com a última sendo rebocada para o ferro-velho em 1956.
A T1 foi quase certamente a locomotiva a vapor mais rápida que o mundo já viu, embora nenhuma de suas viagens de alta velocidade acima de 120 mph tenha sido medida oficialmente. Os britânicos estabeleceram uma corrida oficial com uma locomotiva A4 chamada “Mallard” transportando um carro dinamômetro e seis vagões a uma velocidade de 126 mph, que segurou momentaneamente. Mas se o técnico da ferrovia da Pensilvânia que afirmou ter observado um T1 a cerca de 140 mph estava correto, então o T1 era uma locomotiva muito mais rápida.
Especificações
| Dimensões principais por Steve Llanso da Sweat House Media | |
| Classe | T1 |
| Ferrovia | Pensilvânia (PRR) |
| País | EUA |
| Whyte - arranjo das rodas | 4-4-4-4 |
| Número na classe | 52 |
| Números de estradas | 5500-5549 |
| Medidor | Std |
| Número construído | 52 |
| Construtor | De várias |
| Ano | 1942-1946 |
| Engrenagem de válvula | Boneco franklin |
| Distância entre eixos do motorista (ft / m) | 25,33 / 7,72 |
| Distância entre eixos do motor (ft / m) | 51,92 / 15,83 |
| Razão entre a distância entre eixos motriz e a base de soro geral do motor | 0,49 |
| Distância geral entre eixos (motor e taco) (ft / m) | 107 / 32,61 |
| Carga do eixo (peso máximo por eixo) (lbs / kg) | 71.680 / 32.514 |
| Peso nos motoristas (lbs / kg) | 279.910 / 126.965 |
| Peso do motor (lbs / kg) | 502.200 / 227.794 |
| Peso de carga da proposta (lbs / kg) | 442.500 / 200.715 |
| Peso total do motor e da proposta (lbs / kg) | 944.700 / 428.509 |
| Capacidade de água do concurso (galões / ML) | 19.200 / 72,73 |
| Capacidade de combustível da oferta (óleo / carvão) (galões / toneladas / ML / MT) | 42,60 / 38,70 |
| Peso mínimo do trilho (calculado) (lb / yd / kg / m) | 117 / 58,50 |
| Diâmetro do driver (pol./mm) | 80/2032 |
| Pressão da caldeira (psi / kPa) | 300 / 20,70 |
| Cilindros de alta pressão (curso dia x) (pol./mm) | 19,75 ″ x 26 ″ / 502 × 660 (4) |
| Cilindros de baixa pressão (curso dia x) (pol./mm) | |
| Esforço de tração (lbs / kg) | 64.653 / 29326,14 |
| Fator de adesão (peso nos motoristas / esforço de tração) | 4,33 |
| Área da Firebox (pés quadrados / m2) | 490 / 45,52 |
| Área da grade (pés quadrados / m2) | 92 / 8,55 |
| Superfície de aquecimento evaporativo (sq ft / m2) | 4209 / 391,03 |
| Superfície de superaquecimento (sq ft / m2) | 1430 / 132,85 |
| Superfície de aquecimento combinada (pés quadrados / m2) | 5639 / 523,88 |
| Superfície de aquecimento evaporativo / Volume do cilindro | 228,28 |
Será que algum dia saberemos com certeza quão rápido um T1 poderia ir? Esperançosamente o faremos, porque a T1 Trust foi estabelecida para construir uma nova locomotiva T1. A obra está progredindo bem, com 28,1% da construção concluída e US $ 675.000 arrecadados até agora. Espera-se que a locomotiva seja concluída até 2030.
(Imagem cortesia da The T1 Trust).
A intenção é construir uma nova locomotiva número 5550 semelhante à locomotiva modificada número 5500, que foi modificada em julho de 1948 para um sistema de válvula de came rotativo. A nova locomotiva deve ser construída, tanto quanto possível, de acordo com o projeto original, mas com melhorias modernas quando necessário ou desejável. Desejamos a todos muito sucesso e esperamos estar por perto para ver o projeto concluído.
Existem vários itens à venda e você pode contatá-los se quiser fazer uma doação grande ou pequena.
Assim, o “míssil dos trilhos” pode ainda funcionar novamente para deliciar os fãs de locomotivas a vapor, velhos e jovens.
O T1 da ferrovia da Pensilvânia foi provavelmente a coisa mais próxima de uma ferrovia que a Ferrari já criou. Foi construído durante e logo após a era da Segunda Guerra Mundial, uma época em que as pessoas esperavam por um futuro brilhante e próspero, em um mundo livre da tirania e da opressão. Foi talvez a maior obra de engenharia ferroviária e arte industrial já criada.
T1 número 5544 visto com uma locomotiva diesel do tipo que logo a substituiu. (Foto cedida por douglas-self.com).
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