Ferrocarril británico 10100

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Ferrocarriles británicos 10100
El Fell Diesel en Derby Works en junio de 1957
Tipo y origen Tipo de potencia Mecánico diésel Constructor LMS , Obras de Derby Fecha de construcción 1951
Presupuesto Configuración: ​  •  Por qué 4-8-4  •  UIC 2′D2′ Indicador 4 pies  8 pulgadas+Calibre estándar de 1 ⁄ 2  pulgada(1435 mm) Diámetro principal 39 pulgadas (0,991 m) Diámetro del conductor . 51 pulgadas (1,295 m) Curva mínima 5 cadenas (101  m ) Distancia entre ejes 41 pies 4 pulgadas (12,60 m) Longitud 50 pies 0 pulgadas (15,24 m) Ancho 9 pies 0 pulgadas (2,74 m) Altura 13 pies 0 pulgadas (3,96 m) Peso locomotor 120 toneladas largas (122 t; 134 toneladas cortas) Capacidad de combustible 720 galones imperiales (3300 L; 860 galones estadounidenses) Tapón de refrigerante. 60 galones imperiales (270 L; 72 galones estadounidenses) Tapa de agua. 500 galones imperiales (2300 l; 600 galones estadounidenses) Motor primario Paxman 12RPH, x4 Tamaño del cilindro 7 pulgadas ×  7 pulgadas+3 ⁄ 4  pulgadas (178 mm × 197 mm) Transmisión fluido Vulcan Sinclair SCRD ; Cayó la caja de cambios central Calefacción del tren Generador de vapor Frenos de tren Vacío
Cifras de rendimiento Velocidad máxima 84 mph (135 km/h) Potencia de salida 2.000  CV (1.500  kW ) a 1.500 rpm Esfuerzo de tracción 25.000 libras (111 kN) Fuerza de frenado 38 toneladas largas-fuerza (380 kN)
Carrera Operadores Ferrocarriles británicos Clase de potencia 6P5F, posteriormente Tipo 4 Números 10100 Apodos Locomotora diésel Fell Retirado 15 de octubre de 1958 Desguazado Fábrica Derby, julio de 1960

La locomotora diésel experimental 10100 de British Railways era una locomotora diésel poco común conocida informalmente como The Fell Diesel Locomotive (en honor al teniente coronel LFR Fell, uno de los diseñadores). Fue una producción conjunta de Davey Paxman & Co , Shell Refining & Marketing Co y el teniente coronel LFR Fell, construida para ellos por London, Midland and Scottish Railway en Derby . Sir Harry Ricardo también participó. Cuando surgió en 1950, la nacionalización ya se había producido y llevaba la librea de British Railways . La locomotora tenía seis motores diésel, cuatro de ellos utilizados para tracción. Había dos motores auxiliares, ambos de 150 hp (110 kW) AEC de 6 cilindros , que impulsaban los cargadores de presión de los motores principales y el propósito de esta disposición era permitir que los motores principales entregaran un par muy alto a baja velocidad del cigüeñal .

El diseño de la 10100, una colaboración entre Fell Developments Ltd y HG Ivatt de LMS, tenía como objetivo abordar varias de las debilidades percibidas en la tracción ferroviaria impulsada por diésel. Se redujo el peso mediante el uso de varios motores pequeños, lo que significa que tanto los motores como su estructura de soporte podrían ser más livianos. ^[1] También se esperaba que esto ahorrara tiempo en el mantenimiento, ya que un motor diésel individual podría reemplazarse más fácilmente y con un equipo más liviano.

Utilizando un engranaje diferencial para transmitir la potencia, se construyó como una 4-8-4 con las barras de acoplamiento conectando los cuatro pares centrales de ruedas motrices. Las barras de acoplamiento entre los ejes más internos se eliminaron más tarde, pero como los cuatro ejes eran impulsados ​​por una sola caja de cambios, siguió siendo una 4-8-4. Con 2000 hp (1500 kW) era la locomotora no vapor más potente de BR en ese momento. Desde 1951 trabajó en los expresos de Manchester a Londres, demostrando ser un 25% más potente que las 5XP 4-6-0 . ^[2] Si bien la transmisión mecánica la hacía mucho más liviana que las locomotoras diésel-eléctricas, su complicado mecanismo dificultaba su mantenimiento (un modelo funcional de la transmisión está en exhibición en el Museo Nacional del Ferrocarril , York).

La locomotora tenía cuatro motores principales Paxman 12RPH de 12 cilindros, cada uno de los cuales producía 500 caballos de fuerza a 1500 rpm. Cada motor estaba conectado a la caja de cambios a través de un acoplamiento hidráulico , que podía llenarse con aceite para transmitir potencia o drenarse para desconectar ese motor de la transmisión. Las salidas del motor se combinaban en pares mediante dos conjuntos de engranajes diferenciales, y los ejes de salida de estos dos conjuntos de engranajes se combinaban luego mediante un tercer conjunto de engranajes diferenciales para impulsar el eje de salida principal. ^[3] Cada eje de entrada diferencial estaba provisto de un mecanismo para evitar la rotación hacia atrás cuando se drenaban los acoplamientos. Dado que esto podría hacer que el mecanismo de transmisión se bloqueara si la locomotora se empujara hacia atrás, se incluyó un embrague operado por vacío en el tren de engranajes. ^[4]

El efecto de esta disposición era que la relación de transmisión entre un motor y el eje de salida dependía de cuántos motores impulsaban la transmisión. La selección de la relación de transmisión no se lograba "cambiando de marcha" en el sentido convencional, sino llenando o vaciando los acoplamientos hidráulicos para conectar o desconectar los motores de la transmisión. Con solo un acoplamiento hidráulico lleno de aceite y los otros tres motores desconectados y sus respectivos ejes de entrada a la transmisión bloqueados por los embragues unidireccionales, el motor único impulsaba el eje de salida a través de una relación de transmisión efectiva de 4:1. Con dos motores impulsando, la relación de transmisión efectiva era 2:1; con tres motores, 1.33:1; y con los cuatro motores, la unidad. En otras palabras, la relación de transmisión efectiva era la inversa del número de motores que la impulsaban.

A diferencia de la transmisión de un automóvil, no había un efecto multiplicador de par general al seleccionar una marcha más baja. La ventaja mecánica de 4:1 que ofrecía el motor único que conducía en primera marcha se anulaba por el hecho de que solo había un motor en funcionamiento, por lo que el par de salida máximo de la transmisión era el mismo que estaba disponible en la marcha más alta con los cuatro motores en funcionamiento. El mismo argumento se aplica a la segunda y tercera marchas. Por lo tanto, la transmisión de esta locomotora, a diferencia de casi todas las demás transmisiones de locomotoras, no proporcionaba ningún medio para adaptar las características de par del motor o los motores a los requisitos de la locomotora; no proporcionaba un mayor par de salida a bajas velocidades para el arranque y la subida de pendientes. ^[3] Solo servía para adaptar la velocidad de salida del motor o los motores a los requisitos de la locomotora.

El requisito de un alto par de arranque se cumplió en Fell no mediante las características de la transmisión, sino modificando las características de par de los propios motores. ^[3] Normalmente, un motor diésel aspira carga a un caudal másico proporcional a su velocidad de rotación; cuanto más rápido gira, más carga puede aspirar, y esto conduce a una curva de potencia de salida que aumenta más o menos linealmente con la velocidad de rotación hasta que varios factores limitantes se vuelven significativos.

Sin embargo, en la locomotora Fell, los cuatro motores principales recibían su carga de los ventiladores Roots accionados por otros dos motores auxiliares que estaban controlados de tal manera que, cuando la demanda de potencia de tracción era más que mínima, funcionaban a una velocidad esencialmente constante. Dado que un ventilador Roots es un dispositivo de desplazamiento positivo, esto significaba que el caudal másico al que se suministraba la carga a los motores principales no dependía de la velocidad de los motores principales, sino de la de los motores auxiliares, por lo que la potencia de salida de los motores principales estaba definida esencialmente por la velocidad de los motores auxiliares.

Como la velocidad de los motores auxiliares se mantuvo constante, los motores principales tenían una curva de potencia que era constante con la velocidad de rotación; como la potencia es el producto del par motor y la velocidad de rotación, los motores principales estaban dotados de una curva de par motor inversamente proporcional a la velocidad, produciendo un par motor máximo a baja velocidad y reduciéndose a medida que aumentaba la velocidad. De este modo, se proporcionaba el par motor necesario a baja velocidad para el arranque y la subida de pendientes. ^[4]

En julio de 1952, la caja de cambios de la 10100 sufrió graves daños después de que un perno suelto se cayera a través del tren de engranajes, y la locomotora estuvo fuera de servicio durante más de un año. Posteriormente, los Ferrocarriles Británicos perdieron interés en el proyecto y se abandonó una versión mejorada de la locomotora que estaba en desarrollo.

La 10100 permaneció en servicio hasta el 16 de octubre de 1958, cuando su caldera de calefacción de vapor se incendió en Manchester Central . Fue devuelta a Derby Works, donde fue desmontada lentamente antes de ser desguazada en julio de 1960. ^[5]

• Motor Paxman Hi-Dyne

• Clough, David N. (2005). "Prototipos tempranos de la posnacionalización". The Fell Locomotive, Nº 10100. Ian Allan . Págs. 24-29. ISBN. 978-0-7110-3067-1. {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )
• Clough, David N. (2011). "4: Accionamiento mecánico". Hidráulico vs. eléctrico: la batalla por la flota diésel de BR . Ian Allan . págs. 36–42. ISBN 978-0-7110-3550-8.
• Marsden, Colin J.; Fenn, Graham B. (1988). Locomotoras diésel de la línea principal de British Rail . Sparkford: Haynes. págs. 34–37. ISBN 9780860933182.OCLC 17916362  .
• Fell, LFR (1952). "La locomotora mecánica diésel Fell". Revista de la Institución de Ingenieros de Locomotoras . 42 (227). Institución de Ingenieros Mecánicos: 223–226. doi :10.1243/JILE_PROC_1952_042_036_02.
• "Locomotora diésel-mecánica Fell nº 10100" (PDF) . El Ingeniero . 201 : 140. 27 de enero de 1956.
• Webb, Brian (febrero de 1984). "The fantastic Fell". Rail Enthusiast . EMAP National Publications. págs. 23-25. ISSN  0262-561X. OCLC  49957965.

• Fotografía de 'La locomotora Fell - 10100'
• Páginas de historia de Paxman de Richard Carr
• Fotografía del teniente coronel LFR Fell con Sir Harry Ricardo
• Detalles técnicos de la locomotora
• Película promocional de Shell que describe los principios mecánicos del diseño y las razones para adoptarlo.