Stoomlokomotief

'n Stoomlokomotief is 'n lokomotief wat deur stoomkrag aangedryf word. Stoom word opgewek deur water in 'n stoomketel deur middel van 'n steenkoolvuur te verhit. Die stoom se druk laat 'n suier heen en weer beweeg. 'n Stang, wat aan die suier en die lokomotief se wiele verbind is, word sodoende in die rondte gedraai, wat die trein vorentoe stoot.

Die eerste stoomlokomotief is deur Richard Trevithick gebou om ystererts by 'n ystergietery in Wallis te vervoer. Die lokomotief het egter op 'n pad, en nie op 'n spoor gery nie.

Stoomlokomotiewe is hoofsaaklik tussen omstreeks 1830 en 1970 gebruik. Daarna het diesel- en elektriese lokomotiewe meer gebruiklik geraak. Vandag word dit hoofsaaklik in ontwikkelende lande, waar die spoorlyne nog nie geëlektrifiseer is nie, gebruik.

Basiese ontwerp

1. Vuurkas
2. Aspan
3. Water (binne die stoomketel)
4. Rookkas
5. Kajuit
6. Kolewa
7. Stoomkoepel
8. Veiligheidsklep
9. Beheerklep
10. Superverhitter aftakkas in rookkas
11. Suier
12. Blaaspyp
13. Klepratwerk
14. Regulateurstang
15. Dryfraam
16. Agterste poniedraaistel
17. Voorste poniedraaistel
18. Laers en askas
19. Bladveer
20. Remskoen
21. Lugrempomp
22. Voorste koppellaar
23. Fluitjie
24. Sandkas.

Vertalingsbron: Terblanche, H.J. Engels-Afrikaanse Tegniese Woordeboek. Nasou Bpk. 1964.

Werking van die stoomsuier (7) op die dryfwiele

Sekere modelle is met superverhitters toegerus om hulle effektiewer te maak.

Voor- en nadele

Die grootste voordeel van 'n stoomlokomotief oor andere lokomotiewe is sy relatiewe eenvoudigheid. In vergelyking met ander lokomotiewe, het dit min bewegende dele, dus is dit goedkoper om te bou as andere lokomotiewe. Ook verg sy brandstof (water en steenkool of hout, alternatief swaar- en verwarmingsolie of petrol) minder verwerking as diesel of elektrisiteit. Dus is die infrastruktuur vir 'n stoomspoorwegsisteem goedkoper as dié vir 'n elektriese of dieselspoorwegsisteem. In die Sowjetunie met sy groter en goedkoper ru-oliereserwes is baanbrekerswerk verrig met olie-enjins.

Die stoomlokomotief het heelwat nadele:

Sy brandstof is swaar in vergelyking met die energie in die brandstof. Petrol of diesel het 'n spesifieke energie van 45 MJ/kg teenoor 25 MJ/kg vir steenkool.^[3] Dus moet 'n stoomlokomtief twee maal so veel brandstof dra (of trek) as 'n diesellokomotief en bowendien moet hy ook water saamdra vir sy stoom. 'n Elektriese lokomotief dra geen brandstof saam nie maar het 'n duurder infrastruktuur nodig.
Die werkstemperatuur van 'n stoomenjin is laer as dié van 'n binnebrandenjin, dus, volgens die derde wet van termodinamika, is 'n stoomenjin nie so effektief as 'n binnebrandenjin nie.^{[Nota 1]}
Die rook van 'n stoomlokomotief veroorsaak besoedeling. Koolstofmonoksied en swaweldioksied, wat vrygestel word, hou moontlik 'n bedreiging in vir passasiers gedurende 'n rit deur langer tonnels.
Vir die onderhoud van stoomlokomotiewe word meer personeel benodig.

Nota

↑ Wanneer die stoomdruk van 'n stoomenjin 1,38 MPa is, is die stoomtemperatuur 195 °C. Volgens die derde wet van termodinamika, gee dit 'n teoretiese maksimum doeltreffendheid van 38%. Vir 'n dieselenjin met 'n brandtemperatuur van 550 °C is die teoretiese maksimum doeltreffendheid 65%.

Stoomlokomotieftipes

Tenderlokomotief

'n Lokomotief wat 'n kolewa trek word 'n tenderlokomotief genoem. Die meeste stoomlokomotiewe in die wêreld is tenderlokomotiewe. Die basiese konsep van 'n stoomlokomotief is in Stephenson se Rocket (1829) opgeneem. Hierdie lokomotief is vir die Rainhill Trials (1825) ontwikkel. Dit sluit in die dra van water en steenkool op 'n aparte kolewa (die watertenk in die foto langsaan is die vat wat bo-op die kolewa sit). Die Rocket was ook die eerste stoomlokomotief om naby-horisontale suierbeweging te gebruik - vroeëre stoomlokomotiewe het gebruik gemaak van 'n vertikale suierbeweging. Al het die Rocket net twee dryfwiele, het Stephenson in 1825 die dryfwiele van 'n andere lokomotief, The Locomotion met mekaar gekoppel.

In 1837 is Hercules, 'n 4-4-0 lokomotief deur die Amerikaanse firma Eastwick and Harrison ontwikkel. Hercules was die eerste stoomlokomotief met 'n poniedraaistel, 'n uitvinding wat meer stabiliteit op skerp draaie gegee het. In die jare wat volg word die poniedraaistel 'n alledaagse konsep van die stoomlokomotief.

Die kragtigste tenderlokomotief op Suid-Afrikaanse Spoorweë was die 4-8-4 Red Devil. Die Red Devil is in 1953 as 'n Klas 25NC lokomotief gebou en is as 'n Klas 26 lokomotief in 1980 herbou. Hierdie lokomotief en sy tender was 27,90 m lank en kon 'n trein van 1 300 ton trek. Die gesamentlike operasionele massa was 236 ton en die lokomotief kon 'n trein met 'n topsnelheid van ongeveer 75 km/h trek.

Tenklokomotief

Lokomotiewe wat nie kolewaens het nie, maar hul brandstof en water aan boord van die lokomotief dra, word tenklokomotiewe genoem. Gewoonlik dra die tenklokomotief sy steenkool in 'n bak agter die masjinis en sy water in tenks wat langsaan of bo-op die stoomketel sit, dus dra hy minder water en steenkool as 'n tenderlokomotief.

Die voordeel van die tenklokomotief is dat hy kleiner en goedkoper is as 'n tenderlokomotief. Aangesien sy drywing minder is as dié van 'n tenderlokomotief en ook dat hy minder steenkool en water dra as 'n tenderlokomotief, is hy meer geskik vir die bedryf van kort treine op takspoorweë of rangeerwerwe eerder as op langafstandspoorweë.

Die Natalia, die eerste stoomlokomotief wat in Suid-Afrika geloop het, was 'n 0-4-0 tenklokomotief wat tussen sentrale Durban en Punt (Durban hawe), 'n afstand van ongeveer 3,1 km, gewerk het.^[4]^[5]

Die tenk van sommige tenklokomotiewe lê rondom die lokomotief se ketel. Hierdie lokomotiewe staan as saaltenklokomotiewe bekend want die tenk sit byna soos 'n perdesaal oor die ketel. In die Boere Republieke en ook in die onderskeie kolonies is saaltenklokomotiewe meestal vir rangeerwerk gebruik.

Die Suid-Afrikaanse Spoorweë het nie juis tenklokomotiewe bestel nie, maar die meederheid van die stoomlokomotiewe wat hulle van die koloniale regerings in 1910 geërf het, was tenklokomotiewe. In sommige gevalle is tenklokomotiewe na tenderlokomotiewe omskep. Byvoorbeeld, tussen 1926 and 1929 is 21 voormalige NGR Klas A 4-8-2T tenklokomotiewe na Klas 17 4-8-0TT tenderlokomotiewe omskep.

Garratt-lokomotief

Die Garratt-stoomlokomotief is vernoem na sy uitvinder, die Britse spoorwegingenieur William Henry Garratt. Garrett het 'n patent verkry in 1907.

Al was die Britse firma Beyer Peacock een van die grootste vervaardigers van Garratt-lokomotiewe, was die meeste van die Garrattlokomotiewe na lande in die Britse Ryk uitgevoer en nie in Groot-Brittanje self gebruik nie. Die lokomotief het drie onderstelle. Die eerste en derde onderstelle het elk 'n stel dryfwiele, maar die tweede onderstel, wat tussen die ander twee gekoppel is, het geen wiele nie. Die watertenk word deur die voorste onderstel gedra terwyl die laaste onderstel die kole dra. Die kajuit, vuurkas, stoomketel en rookkas word deur die middelonderstel gedra.

Een van die voordele van die Garrattlokomotief is dat elke enjin 'n kort wielbasis het, dus kan hy op spore met skerp draaie werk. In Suid-Afrika het Garrattlokomotiewe op beide 1065 mm- en 610 mm-spoorwydtes gewerk. Al het elke enjin 'n kort wielbasis, word die massa van die lokomotief oor twee wielbasisse versprei, dus word die massa van die lokomotief ook oor 'n groter spoorlengte versprei. Nog 'n voordeel is die afwesigheid van dryfwiele onder die ketel, wat dit moontlik maak om groter ketels en vuurkaste te bou.^[6]

Die grootse nadeel van die Garrattlokomotief is dat hy duurder is as die tenderlokomotief en dat hy buigbare pype tussen die stoomkas en die suier nodig het.

Vuurlose lokomotief

Vuurlose lokomotiewe word op nywerheidswerwe gevind. Die stoom wat hulle gebruik word in die nywerheid se stoomketels gegenereer. Die stoomketel van hierdie lokomotiewe word op dieselfde manier as 'n kar se petroltenk gevul. In Suid-Afrika is vuurlose lokomotiewe deur Yskor en Eskom gebruik om steenkoolwaens van spoorwegstasies na kragstasies of staalwerke te trek.^[7]

Sien ook

Verwysings

↑ Handbook for Railway Steam Locomotive Enginemen (PDF) (in Engels). British Transport Commission. 1957. p. 24. in the neighbourhood of 2500°F
↑ "NGG16 Class Beyer-Garratts" (in Engels). Cymdeithas Rheilffordd Eryri/Welsh Highland Railway Society. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 11 September 2016. Besoek op 23 September 2014.
↑ "Energy Conversion Factors: Fuel Energy Density" (in Engels). Brisbane, Australië: IOR Energy. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 25 Augustus 2010. Besoek op 23 September 2014.
↑ Cottrell, Michael (2010). "The first public railway in South Africa: The Point to Durban railway of 1860" (PDF). Natalia (in Engels). Natal Society Foundation (40): 20–31. Besoek op 25 September 2016.
↑ Kruger, JA (8 Februarie 1966). "Spoorweë en hawens in Afrika met spesiale verwysing na Suid-Afrika". Koers, vol. 34 (1–3): 78. Besoek op 25 September 2016.
↑ "Beyer Peacock Garratt Locomotives" (in Engels). 2005. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 31 Augustus 2019. Besoek op 22 September 2014.
↑ "Museum" (in Engels). ESKOM. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 19 Februarie 2019. Besoek op 8 September 2014.

Eksterne skakels

Wikimedia Commons het meer media in die kategorie Stoomlokomotief.

[4] Wanneer die stoomdruk van 'n stoomenjin 1,38 MPa is, is die stoomtemperatuur 195 °C. Volgens die derde wet van termodinamika, gee dit 'n teoretiese maksimum doeltreffendheid van 38%. Vir 'n dieselenjin met 'n brandtemperatuur van 550 °C is die teoretiese maksimum doeltreffendheid 65%.

[1] Handbook for Railway Steam Locomotive Enginemen (PDF) (in Engels). British Transport Commission. 1957. p. 24. in the neighbourhood of 2500°F

[2] "NGG16 Class Beyer-Garratts" (in Engels). Cymdeithas Rheilffordd Eryri/Welsh Highland Railway Society. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 11 September 2016. Besoek op 23 September 2014.

[3] "Energy Conversion Factors: Fuel Energy Density" (in Engels). Brisbane, Australië: IOR Energy. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 25 Augustus 2010. Besoek op 23 September 2014.

[5] Cottrell, Michael (2010). "The first public railway in South Africa: The Point to Durban railway of 1860" (PDF). Natalia (in Engels). Natal Society Foundation (40): 20–31. Besoek op 25 September 2016.

[6] Kruger, JA (8 Februarie 1966). "Spoorweë en hawens in Afrika met spesiale verwysing na Suid-Afrika". Koers, vol. 34 (1–3): 78. Besoek op 25 September 2016.

[7] "Beyer Peacock Garratt Locomotives" (in Engels). 2005. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 31 Augustus 2019. Besoek op 22 September 2014.

[8] "Museum" (in Engels). ESKOM. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 19 Februarie 2019. Besoek op 8 September 2014.

[1]

[2]

[3]

[Nota 1]

[4]

[5]

[6]

[7]