2017년 3월 7일 화요일

증기 터빈 기관차

증기 터빈 기관차

증기 터빈 기관차(증기 터빈 기관차)는, 증기력을 동륜에 전달하기 위해 증기 터빈을 이용하는 형식의 증기기관차이다.여러가지 형식의 증기 터빈 기관차가 시작되었지만, 어느 것도 성공하지 않았다.1930년대, 이 형식의 기관차는 증기력의 새로운 활용 수단으로서 그리고 또 당시 도입되고 있던 디젤 엔진의 대항마로서 보여졌다.

목차

장점과 단점

증기 터빈은 종래의 방식에 비해 이하와 같은 장점을 가진다.

  • 고속시에 고효율
  • 부품 점수가 적기 때문에 신뢰성이 높다.
  • 차바퀴의 공전을 일으키기 어렵다(종래의 피스톤식 증기기관차는 회전력이 정현파장에 크게 변동하므로, 기동시에 공전을 일으키기 쉽다).
  • 해머 블로우 현상이 발생하지 않는다(주련봉과 변장치에 의해서 동륜에 전달하는 경우, 수직 방향의 힘이 크로스 헤드에 걸려, 해머 블로우 현상이 일어난다).

반대로 단점으로서는 이하와 같은 것이 있다.

  • 증기 터빈은 일정 속도를 유지해 가동하는 것에는 향하고 있지만, 회전수를 바꾸는 것은 왕복기관에 비해 불리하다.선박은 일정한 속도로 항행하기 위해(때문에) 효율이 높지만, 철도 차량은 빈번히 가감 속도를 실시하기 위해, 효율이 선박만큼 비싸지 않다.특히 저속시에 있고 효율이 저하했다.
  • 콘덴서(복수기)를 탑재하면 효율이 오르지만, 중량이 증가한다.
  • 터빈은 통상, 회전 방향이 정해져 있으므로, 역방향으로 운전하는 경우, 불리하다.

동륜에 전달하는 방법은 2 종류 있다.터빈의 회전을 톱니바퀴를 개입시켜 동륜을 구동하는 방법과 터빈으로 발전해 모터를 구동하는 방법이다.

기계식 증기 터빈 기관차

아메리카 합중국

 
펜실베이니아 철도의 S2, #6200

아메리카 합중국의 펜실베이니아 철도로는 세계 최대의 직접 전달식 증기 터빈 기관차인 S2가 운용되었다.S2터빈은 1944년 9월, 볼드 윈・기관차・워크스사로부터 납입되었다.차바퀴 배치는4-8-4으로서 설계되었지만, 제2차 세계대전에 의한 경금속의 사용 억제 (위해)때문에, 그 밖에 예를 볼 수 없는6-8-6의 차바퀴 배치가 되었다.최대 출력은 6,900 HP(5.1 Mw), 최고속도는 100 mph(160 km/h)였다.텐다를 포함한 전체 길이는 123피트였다.저속시의 효율이 낮았다.1949년에 퇴역, 1952년 5월에 해체되었다.

영국

 
베이야피콕크 사제의 증기 터빈 기관차

영국에 있어서 가장 운용에 성공한 터빈 기관차의 하나에 LMS 타보모티브가 있다.차바퀴 배치는4-6-2으로 복수기는 갖추지 않았었다.열효율은 종래의 증기기관차보다 우수했다.고효율은 6기의 증기 노즐로부터 각각 개별적으로 개폐해 터빈에 분사하는 구조에 의해 초래되었다.1949년에는 통상의 피스톤식에 개조되었다. [1]

독일

 
증기 터빈 구동 석탄과 물을 실은 차를 갖춘 헨시르 T38-2555

독일에서는 여러종류의 증기 터빈 기관차가 제조되었다.1924년(1928년이라고 하는 설도 있다), Krupp-Zoelly가 T18형(독일어판) 톱니바퀴 감속식 증기 터빈 기관차를 제조했다.복수기를 갖추고 있었다.통풍을 잘 하기 때문에(위해)의 드래프트는 연기 실내의 팬을 구동하고 있었다.1940년에는 폭격되어 수리되는 일 없게 퇴역 했다.

1926년(1929년이라고 하는 설도 있다)에는 비슷한 기종이 J.A.맛파이사에서 건조되었다.고압 보일러를 사용하고 있었음에도 불구하고 Krupp-Zoelly제보다 효율이 낮았다.1943년에 폭격되어 운용을 물러났다.

헨시르사로는, 1926년(1927년이라고 하는 설도 있다) 종래의 T38형 증기기관차로부터 3255호기(독일어판) 터빈 구동에 개조했다. 석탄과 물을 실은 차에 터빈 구동의 동륜을 추가한 것이었다.[2]실린더로부터의 증기로 터빈을 구동했다.터빈을 구동한 증기는 복수기에 보내졌다.연기 실내의 팬으로 드래프트를 낳아, 통풍을 잘 하고 있었다.

프랑스

프랑스에서는 2 종류가 제조되었다.SNCF 232 Q1는 1939년에 건조되었다.3축 있는 동륜은 연접봉에는 연결되지 않고, 각각 개별의 터빈으로 구동하고 있었다.독일군에 의한 침공으로 심각한 피해를 받아 1946년에 해체되었다.

스위스

 
Zoelly제 SBB Nr. 1801

스위스의 증기 터빈 기관차는 1919년에 Zoelly사에서 제작되었다.차바퀴 배치는4-6-0으로 복수기를 갖추고 있었다.연기 실내의 환기팬으로 공기를 빨아내는 대신에 화실에 공기를 보내는 것으로 통풍을 잘 하고 있었다.그러나, 불실내의 압력이 상승한다고 하는 새로운 문제가 생겼다.그 결과, 송풍기를 구동중에 운전석에서 화실의 문을 열면 중으로부터 불길과 열풍이 운전석내에 흘러드는 일이 되었다.이 위험한 문제는 화실송풍기를 갖추는 기관차에 대해 돌았다.

이탈리아

이탈리아의 Giuseppe Belluzzo는 수대의 실험적 터빈 기관차(독일어판)를 건조했다.

1933년, 차바퀴 배치2-6-2의 기관차가 재생산되었다.그 다음은 볼 수 없다.

스웨덴

 
1921년에 제조된 Ljungstrom에 의한 기관차

스웨덴인의 기술자 Fredrik Ljungstrom는 증기 터빈 기관차를 수대 설계해, 몇개인가는 큰 성공을 거두었다.[3]

아르헨티나

아르헨티나에 있어서는 산악 지대의 노선으로 급수 시설이 수개소의 산・미겔・데・투 쿠먼-산타페간에서 운행되었다.융스트롬의 최초의 설계를 닮은 기관차는 1925년에 스웨덴의 NOHAB으로 건조되었다.복수기가 양호하게 작동한 일에 의해서 물의 손실은 편도3%~4%로 탱크로부터의 누수만이었다.기관차에는 신뢰성의 문제가 있었으므로 후에 피스톤식으로 옮겨졌다.

전기식 증기 터빈 기관차

아메리카 합중국

 
유니온・태평양 철도의 GE제 증기 터빈 전기식 기관차, 1939년 4월
 
체사피크・오하이오 철도에 볼드 윈사가 제조한 최초의 3대, #500
 
노우 포크・앤드・웨스탄 철도 Jawn Henry

제너럴・일렉트릭(GE)은 1938년, 유니온・태평양 철도 전용으로 2대의 증기 터빈 전기식 기관차(영문판)를 제조했다.차바퀴 배치는 2-C+C-2(4-6-6-4)였다.

이러한 기관차의 이동형 발전소는 복잡했다.복수기를 갖춘 기관차는 미국에서는 과거에 사용된 일이 없었다.바브 콕・앤드・윌콕스 수관식 보일러는 증기를 발생시켜 발전기로 발전해, 전동기를 회전시키는 형식이었다.보일러의 제어는 자동으로 모두 통괄 제어할 수가 있어 기관사는 혼자서 좋았다.연료는 C중유를 이용하고 있어 동종의 연료는 후에 GTEL(전기식 가스 터빈 기관차)에도 사용되었다.1939년에도 증기 터빈 전기식 기관차를 도입했지만, 성능이 불완전한 때문에 반환했다.

1943년, GE제 터빈 기관차는 그레이트・노던 철도로 양호한 운용 성적을 거두었다.1944년, 볼드 윈은 S2형 증기 터빈 기관차를 펜실베이니아 철도에 납입했다.

1947년부터 1948년에 걸쳐 볼드 윈은 3대의 독창적인 석탄 피워 증기 터빈 기관차인 M-1(영문판)을 체사피크・앤드・오하이오 철도(C&O)의 여객용으로 제조했다.6,000 HP의 유닛은 웨스팅하우스제의 전장품으로 차바퀴 배치는 2-C1+2-C1-2였다.전체 길이는 32 m로 지금까지 제조되어 도미인가 되는 여객용 기관차보다 길고, 운전실은 차체의 중심으로 배치되었다.

1954년 5월, 볼드 윈은 4,500 HP의 터빈 전기식 기관차 Nr. 2300을 화물용으로 노우 포크・앤드・웨스탄 철도 전용으로 제조했다.닉네임은 John Henry의 전설에 연관되어 Jawn Henry이다.C&O 전용의 터빈 기관차와 닮아 있지만 기계적으로는 꽤 차이가 났다.차바퀴 배치는 C+C-C+C로 자동 제어식의 바브 콕・앤드・윌콕스 수관식 보일러를 갖추었다.보일러 제어는 석탄의 쓰레기와 물이 모터에 들어가 자주 문제를 일으켰다(C&O의 터빈도 마찬가지에서 만났다).Jawn Henry는 1958년 1월 4일에 은퇴했다.

영국

 
암스트롱・호잇트워스타보 전기 기관차

Reid-Ramsey 터빈(독일어판)은 노스・브리티쉬・기관차로 1910년에 제조되었다.차바퀴 배치는 2-B+B-2 (4-4-0+0-4-4)였다.결과가 좋지 않았기 때문에 직접 구동식에 개조되었다.

암스트롱・호잇트워스타빈은 암스트롱・호잇트워스에 의해서 1922년에 제조되었다.차바퀴 배치는 1-C+C-1 (2-6-6-2)이었다.회전 증발식 복수기에 의해, 수증기를 물에 되돌려 회수하고 있다.관은 물의 증발에 의한 기화 잠열에 의해서 냉각되고 증발에 의해서 없어지는 물은 이 복수기를 가지지 않는 경우보다 적다.한편으로 복수기의 공기류는 효율을 저하시키는 한 요인이 되었다.기관차는 중량 과다하고 빈약한 성능이었다.1923년에 해체되었다.[4]

제조된 증기 터빈식 기관차

분류 년 제조 비고
Belluzzo 증기 터빈 기관차(독일어판) 1908 Officine Meccaniche Belluzzo형
Reid-Ramsey 증기 터빈 기관차（독일어판） 1909 노스・브리티쉬・기관차 증기-전기식 Bauart Reid-Ramsay 기관차
SBB 1801호기 1921 스위스・기관차・앤드・머신・워크스 Zoelly형
Ljungstrom-증기 터빈 기관차 1921 Nydqvist & Holm Ljungstrom형
Armstrong-Whitworth-증기 터빈 기관차 1922 암스트롱・호잇트워스 Ramsay형
Mac Leod-Reid-Dampfturbinenlokomotive 1923 노스・브리티쉬・기관차 Mac Leod-Reid형
T 18 1001호기 1924 Friedrich Krupp AG Zoelly형
Ferrocarril Provincial de Santa Fe-증기 터빈 기관차 1925 Nydquist & Holm Ljungstrom형
Beyer-Ljungstrom-증기 터빈 기관차 1926 베이야・피콕 Ljungstrom형
T 18 1002호기 1926 J. A. 맛파이 Ljungstrom형
SJA1474호기 1927 Nydquist & Holm Ljungstrom형
DR T 38 3255호기 1928 헨시르& Sohn 동력화 석탄과 물을 실은 차 Zoelly형
TGOJ-Baureihe M3t 71에서 73호기 1930□1936 Nydquist & Holm 배기 증기 터빈
Belluzzo-Breda-증기 터빈 기관차 1931 브레다 Belluzzo형
FS 685.410호기 1932 Officine Meccaniche 배기 증기 터빈
LMS 6202호기 1935 LMS 쿨-공장（영문판） 배기 증기 터빈
SNCF 232 Q 1 1938 Schneider & Cie. 배기 증기 터빈
UP 1으로 2호기（영문판） 1938 제너럴・일렉트릭 증기‐전기 기관차
펜실베이니아 철도 S2（영문판) 6200호 1944 볼드 윈・기관차・워크스 배기 증기 터빈
M-1(영문판) 500에서 502호 1947 볼드 윈・기관차・워크스 증기‐전기 기관차
N&W 2300호기 1954 보르드윈라이마하미르톤 증기‐전기 기관차

참고 문헌

  • LOCO Locomotive(영어)
  •  Erich Preuss, Reiner Preuss: Lexikon Erfinder und Erfindungen: Eisenbahn. 1. Auflage. transpress, Berlin 1986, ISBN 3-344-00053-5, S. 77-81.
  •  Raimar Lehmann: Dampflok-Sonderbauarten. 2. unveranderte Auflage. VEB Verlag Technik, Berlin 1987, ISBN 3-341-00336-3, S. 142□155.
  •  Rolf Ostendorf: Dampfturbinen-Lokomotiven. Franckh＇sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1971.

각주

  1. ^ "News in a Nutshell". British Pathe (1935년 7월 11일). 2009년 12월 17일 열람.
  2. ^ "The Henschel Turbine Tender of 1927". German Steam Turbine Locomotives. Loco locos. 2010년 9월 14일 열람.
  3. ^ "Ljungstrom locomotive of 1921". Swedish Turbine Locomotives.. Loco locos. 2010년 9월 14일 열람.
  4. ^"Turbine locomotive for railways next"(PDF). New York Times. (1909년 10월 31일). http://query.nytimes.com/mem/archive-free/pdf? res=9801 E7D7113EE033A25752C3A9669D946897D6CF 2009년 9월 5일 열람. 

관련 항목

외부 링크

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