El cohete de Stephenson

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Cohete
Un dibujo contemporáneo de Rocket
Tipo y origen Tipo de potencia Vapor Constructor Robert Stephenson y compañía Fecha de construcción 1829
Presupuesto Configuración: ​  •  Por qué 0-2-2  •  UIC A1 n.º 2 Indicador 4 pies  8 pulgadas+Calibre estándar de 1 ⁄ 2  pulgada(1435 mm) Diámetro del conductor . 4 pies 8 pulgadas+1 ⁄ 2  pulgada (1,435 m) Diámetro de arrastre. 2 pies 6 pulgadas (0,76 m) Distancia entre ejes 7 pies 1 pulgada (2,16 m) Carga por eje 2 toneladas largas 12 cwt 1 qr (5850 lb o 2,65 t) [1] Peso locomotor 4 toneladas largas 5 cwt (9500 lb o 4,3 t) Tipo de combustible Coque Caja de fuego: ​  • Área de rejilla 6 pies cuadrados (1 m2 ) Caldera 3 pies 4 pulgadas (1 m) de diámetro x 6 pies (2 m) de longitud [2] x 0,25 pulgadas (6 mm) de espesor [3] Presión de la caldera 50 lbf/ pulg2 (340 kPa) Superficie de calentamiento: ​  • Caja de fuego 1,6 m2 ( 17 pies cuadrados) [2] x 2 pies (0,61 m) de ancho x 3 pies (0,91 m) de alto [4]  • Tubos 12,8 m2 ( 138 pies cuadrados) [2]  • Tubos y conductos de humos 25 tubos de cobre de 3 pulgadas (76 mm)  • Superficie total 15,2 m2 ( 164 pies cuadrados) [2] Cilindros Dos, en el exterior. En ángulo de 38° [3] Tamaño del cilindro 8 pulgadas × 16,5 pulgadas (203 mm × 419 mm) [5] Mecanismo de válvulas Deslizamiento excéntrico con anulación manual Tipo de válvula válvula de corredera plana con cavidad de escape
Cifras de rendimiento Velocidad máxima 30 mph (48 km/h) [6] Esfuerzo de tracción 825 libras
Carrera Operadores Ferrocarril de Liverpool y Manchester El ferrocarril de Lord Carlisle Propietario actual Museo de la ciencia Disposición En exhibición estática

La Rocket de Stephenson es una de las primeras locomotoras de vapor con disposición de ruedas 0-2-2 . Fue construida para las Rainhill Trials del Liverpool and Manchester Railway (L&MR), que se celebraron en octubre de 1829 y las ganó, para demostrar que las locomotoras mejoradas serían más eficientes que las máquinas de vapor estacionarias . ^[7]

Rocket fue diseñado y construido por Robert Stephenson en 1829, y construido en Forth Street Works de su empresa en Newcastle upon Tyne .

Aunque Rocket no fue en absoluto la primera locomotora de vapor, sí fue la primera en reunir varias innovaciones para producir la locomotora más avanzada de su época. Es el ejemplo más famoso de un diseño evolutivo de locomotoras de Stephenson que se convirtió en el modelo para la mayoría de las máquinas de vapor en los siguientes 150 años.

La locomotora se conservó y se exhibió en el Museo de Ciencias de Londres hasta 2018, después de lo cual se exhibió brevemente en varios sitios alrededor del Reino Unido hasta que llegó al Museo Nacional del Ferrocarril en York. Desde 2023, se encuentra en el Museo de la Locomoción en Shildon . ^[8]

Rocket se construyó en una época de rápido desarrollo de la tecnología de las máquinas de vapor. Se basó en la experiencia adquirida con diseños anteriores de George y Robert Stephenson , entre los que se incluyen la locomotora Killingworth Blücher (1814), la Locomotion (1825) y la Lancashire Witch (1828).

Ha habido diferencias de opinión sobre a quién se le debe dar el crédito por diseñar Rocket . George Stephenson había diseñado varias locomotoras antes, pero ninguna tan avanzada como Rocket . En el momento en que Rocket estaba siendo diseñada y construida en Forth Banks Works, vivía en Liverpool supervisando la construcción del Liverpool and Manchester Railway . Su hijo Robert había regresado recientemente de una temporada trabajando en Sudamérica y volvió a ser director general de Robert Stephenson and Company . Estaba a cargo diario del diseño y la construcción de la nueva locomotora. Aunque estaba en contacto frecuente con su padre en Liverpool y probablemente recibió consejos de él, es difícil no darle la mayor parte del crédito por el diseño a Robert. Una tercera persona que puede merecer una cantidad significativa de crédito es Henry Booth , el tesorero del Liverpool and Manchester Railway. Se cree que le sugirió a Robert Stephenson que se debería utilizar una caldera multitubular. ^{[9] [10]}

Stephenson diseñó la Rocket para las pruebas de Rainhill y las reglas específicas de esa competición. Como era el primer ferrocarril destinado a pasajeros más que a mercancías, las reglas enfatizaban la velocidad y exigían fiabilidad, pero el peso de la locomotora también estaba muy restringido. Las locomotoras de seis ruedas estaban limitadas a seis toneladas, las de cuatro ruedas a cuatro toneladas y media. En particular, el peso del tren que se esperaba que remolcara no debía ser más de tres veces el peso real de la locomotora. Stephenson se dio cuenta de que, independientemente del tamaño de las locomotoras que habían triunfado anteriormente, esta nueva competición favorecería a una locomotora rápida y ligera con una potencia de tracción moderada. ^[11]

El 20 de abril de 1829, la junta del proyecto del Ferrocarril de Liverpool y Manchester aprobó una resolución para que se celebrara una competencia para demostrar que su ferrocarril podía funcionar de manera confiable con locomotoras de vapor, ya que los ingenieros eminentes de la época aconsejaron que se necesitarían motores estacionarios. ^[12] Se ofreció un premio de £ 500 como incentivo al ganador, con estrictas condiciones que una locomotora tendría que cumplir para participar en la prueba. ^[13] Robert Stephenson pudo informar a Henry Booth el 5 de septiembre de 1829 que Rocket ^[a] había realizado pruebas iniciales de fabricación con gran éxito en Killingworth . Rocket fue desmantelada en Newcastle y comenzó el largo viaje a Rainhill: en carro tirado por caballos hasta Carlisle; La Rocket pasó el requisito de la prueba de alcanzar una velocidad promedio de 10 mph (16 km/h) en 70 millas (110 km) en más del 40 por ciento. [17] Las demostraciones también vieron a Rocket arrastrar de manera consistente y fácil un vagón con más de 20 personas por la pendiente Whiston a más de 15 mph (24 km/h) , y el ^{motor ligero} funcionando a alrededor de 30 mph (48 km/h). ^{[17] Ninguna} otra locomotora en las pruebas fue capaz de lograr algo parecido al nivel de rendimiento de manera confiable, con los socios Booth y Stephensons compartiendo los premios de £ 500, y quizás más importante, la necesidad de motores estacionarios se demostró como innecesaria con escépticos como Rastrick en camino a la conversión. ^[18]

La ceremonia de apertura de la L&MR el 15 de septiembre de 1830 fue un evento importante, que atrajo a personalidades del gobierno y la industria, incluido el primer ministro, el duque de Wellington . El día comenzó con una procesión de ocho trenes que partieron de Liverpool hacia Manchester. El desfile fue encabezado por Northumbrian conducido por George Stephenson, e incluyó a Phoenix conducido por su hijo Robert, North Star conducido por su hermano Robert Sr. y Rocket conducido por el ingeniero asistente Joseph Locke . El día se vio empañado por la muerte de William Huskisson , el miembro del Parlamento por Liverpool , quien fue atropellado y asesinado por Rocket en Parkside. ^[9]

La historia entre 1830 y 1840 está apenas documentada. Entre 1830 y 1834, Rocket prestó servicio en el ferrocarril de Liverpool y Manchester.

Después del servicio en el L&MR, Rocket se utilizó entre 1836 y 1840 en el ferrocarril de Lord Carlisle cerca de Brampton, en Cumberland (ahora Cumbria ), Inglaterra. ^{[19] [20]}

Construido como prototipo para ganar una prueba de velocidad, el motor pronto fue reemplazado por diseños mejorados, como los diseños Northumbrian y Planet de Stephenson , ambos de 1830.

En pocos años, la propia Rocket había sido muy modificada para ser similar a la clase Northumbrian . Los cilindros se modificaron a una posición casi horizontal, en comparación con la disposición en ángulo de la nueva; se amplió la capacidad de la caja de fuego y se simplificó la forma; y se le dio a la locomotora una caja de humo de tambor . ^[21] Estas disposiciones se pueden ver en el motor actual. Son tales los cambios en el motor a partir de 1829 que la revista The Engineer , alrededor de 1884, concluyó que "nos parece indiscutible que la Rocket de 1829 y la de 1830 eran motores totalmente diferentes". ^[22]

En 1834, el motor fue seleccionado para realizar más modificaciones (sin éxito) para probar un motor de vapor rotativo recientemente desarrollado diseñado por el almirante The 10th Earl of Dundonald . ^[23] A un costo de casi £ 80, se quitaron los cilindros y las bielas de Rocket y se instalaron dos de los motores directamente en su eje motriz con una bomba de agua de alimentación en el medio. El 22 de octubre de ese año, se realizó una prueba operativa con resultados decepcionantes; un testigo observó que "no se podía hacer que el motor tirara de un tren de vagones vacíos". Debido a fallas de diseño inherentes y dificultades de ingeniería asociadas con su diseño, los motores de Lord Dundonald eran simplemente demasiado débiles para la tarea. ^[24]

En 1836, Rocket se vendió por £300 y comenzó a prestar servicio en el ferrocarril Brampton , un ferrocarril mineral en Cumberland que recientemente se había convertido al ancho de vía Stephenson . ^[25] Permaneció aquí en Tindale , después del servicio, hasta 1862 y su donación al Museo de la Oficina de Patentes de Londres.

En 1862, Rocket fue donado al Museo de la Oficina de Patentes de Londres (ahora el Museo de la Ciencia ) ^[1] por los Thompson de Milton Hall, cerca de Brampton . ^[26]

La locomotora todavía existe, aunque no ha sido utilizada desde que se convirtió en una pieza de museo. Se exhibió en el Museo de Ciencias durante 150 años, aunque en una forma muy modificada con respecto a su estado en los Rainhill Trials. En 2018, se exhibió primero en Newcastle ^[27] y luego en Manchester en el Museo de Ciencia e Industria del 25 de septiembre de 2018 al 8 de septiembre de 2019. ^[28] A partir de 2019, se exhibió en el Museo Nacional del Ferrocarril , York, ^{[27] [29]} y actualmente se encuentra en el Museo de la Locomoción en Shildon , Condado de Durham, desde 2023.

La locomotora tenía una chimenea de 16 pies de altura en la parte delantera, una caldera cilíndrica en el medio y una caja de fuego separada en la parte trasera. El gran par de ruedas delanteras de madera era impulsado por dos cilindros externos colocados en un ángulo de 38°. Las ruedas traseras más pequeñas no estaban acopladas a las ruedas motrices, lo que daba una disposición de ruedas 0-2-2 . ^[9] Uno de los cilindros impulsaba una pequeña bomba de agua de alimentación de 1,25 pulgadas de diámetro que bombeaba agua desde el ténder hasta la caldera; se podía ajustar una válvula para controlar la cantidad de agua necesaria.

La decisión más visible de Stephenson fue utilizar un solo par de ruedas motrices, con un pequeño eje de transporte detrás. Esta fue la primera locomotora 0-2-2 y la primera con un solo conductor. ^{[b] [30]} El uso de un solo conductor proporcionó varias ventajas. Se evitó el peso de las barras de acoplamiento y el segundo eje podía ser más pequeño y liviano, ya que solo soportaba una pequeña parte del peso. Rocket colocó un poco más de 2+1 ⁄ 2  toneladas de sus 4+1 ⁄ 2  tonelada de peso total sobre sus ruedas motrices, ^[31] una carga por eje mayor que Sans Pareil , aunque el 0-4-0 era más pesado en general con 5 toneladas, y oficialmente descalificado por tener más de 4+ Límite de 1 ⁄ 2 ^{tonelada. [30]} Los primeros diseñadores de locomotoras habían estado preocupados de que la adherencia de las ruedas motrices de una locomotora fuera inadecuada, pero la experiencia pasada de Stephenson lo convenció de que esto no sería un problema, particularmente con los trenes ligeros del concurso de pruebas.

Rocket utiliza un diseño de caldera multitubular. Las calderas de locomotoras anteriores consistían en un solo tubo rodeado de agua (aunque la Lancashire Witch tenía dos conductos de humos). Rocket tenía 25 tubos de humos de cobre ^[32] que transportaban los gases de escape calientes desde la cámara de combustión, a través de la caldera húmeda hasta el tubo de explosión y la chimenea. Esta disposición dio como resultado un área de contacto superficial mucho mayor del tubo caliente con el agua de la caldera en comparación con un solo conducto de humos grande . Además, el calor radiante de la cámara de combustión separada agrandada ayudó a proporcionar un aumento adicional en la producción de vapor y, por lo tanto, la eficiencia de la caldera.

No está claro quién fue el innovador original de los tubos de humos múltiples, entre Stephenson y Marc Seguin . Se sabe que Seguin visitó a Stephenson para observar Locomotion y que también construyó dos locomotoras multitubulares de su propio diseño para el ferrocarril Saint-Étienne-Lyon antes de Rocket . La caldera de Rocket era de la forma más desarrollada, con la caja de fuego separada y un tubo de explosión para el tiro, en lugar de los engorrosos ventiladores de Seguin, pero Rocket no fue la primera caldera multitubular, aunque sigue sin estar claro de quién fue exactamente la invención.

Los beneficios de aumentar la superficie del tubo de humos también se habían intentado con el Novelty de Ericsson y Braithwaite en Rainhill. Su diseño, sin embargo, utilizaba un solo tubo de humos, plegado en tres. Esto ofrecía una mayor superficie, pero sólo a costa de una longitud proporcionalmente mayor y, por lo tanto, de un menor tiro del fuego. Su disposición también hacía que la limpieza del tubo fuera poco práctica.

Las ventajas de la caldera de tubos múltiples se reconocieron rápidamente, incluso para locomotoras de carga pesadas y lentas. En 1830, el antiguo empleado de Stephenson, Timothy Hackworth, había rediseñado su Royal George con conducto de retorno como la clase Wilberforce con conducto de retorno . ^[33]

Rocket también utilizaba un tubo de escape , que alimentaba el vapor de escape de los cilindros a la base de la chimenea para inducir un vacío parcial y hacer pasar el aire a través del fuego. Se discute el mérito de la invención del tubo de escape, aunque Stephenson lo utilizó ya en 1814. ^[34] El tubo de escape funcionaba bien en la caldera multitubular de Rocket, pero en los diseños anteriores con un solo conducto de humos a través de la caldera había creado tanta succión que tendía a arrancar la parte superior del fuego y arrojar brasas ardientes por la chimenea, lo que aumentaba enormemente el consumo de combustible. ^[9]

Al igual que la Lancashire Witch , la Rocket tenía dos cilindros dispuestos en ángulo con respecto a la horizontal, y los pistones impulsaban un par de ruedas de 1,435 m de diámetro. ^[35] La mayoría de los diseños anteriores tenían los cilindros colocados verticalmente, lo que daba a los motores un movimiento de balanceo desigual a medida que avanzaban por la vía. Posteriormente, la Rocket se modificó para que los cilindros se colocaran cerca de la horizontal, una disposición que influyó en casi todos los diseños posteriores.

Nuevamente, como en la Lancashire Witch , los pistones estaban conectados directamente a las ruedas motrices, una disposición que se encuentra en las locomotoras de vapor posteriores. ^[1]

La caja de fuego estaba separada de la caldera y tenía paredes dobles, con una camisa de agua entre ellas. Stephenson reconoció que la parte más caliente de la caldera, y por lo tanto la más eficaz para evaporar el agua, era la que rodeaba el fuego. Esta caja de fuego se calentaba mediante el calor radiante del coque incandescente , no solo por convección de los gases de escape calientes.

Las locomotoras de la época de Rocket funcionaban con coque en lugar de carbón. Los terratenientes locales ya estaban familiarizados con las oscuras nubes de humo de las locomotoras estacionarias alimentadas con carbón y habían impuesto regulaciones en la mayoría de los ferrocarriles nuevos para que las locomotoras "consumieran su propio humo". ^[11] El humo de un fuego de coque era mucho más limpio que el del carbón. No fue hasta 30 años después y con el desarrollo de la caja de fuego larga y el arco de ladrillo que las locomotoras pudieron quemar carbón directamente de manera efectiva.

La primera caja de fuego de Rocket era de chapa de cobre y tenía una forma algo rectangular en el lateral. ^[36] La placa de garganta era de ladrillo refractario, posiblemente también el cabezal trasero. ^[37] Cuando se reconstruyó alrededor de 1831, ^[37] esto fue reemplazado por un cabezal trasero y una placa de garganta de hierro forjado , con una envoltura de tambor (ahora faltante), que se presume que era de cobre, entre ellos. Esto proporcionó un mayor volumen interno y fomentó una mejor combustión dentro de la caja de fuego, en lugar de dentro de los tubos. Estas primeras cajas de fuego formaban un espacio de agua separado del tambor de la caldera y estaban conectadas por prominentes tuberías externas de cobre.

A Rocket le siguieron otras locomotoras de diseño 0-2-2 similar con cilindros montados en la parte trasera construidas para la L&MR antes de su inauguración el 15 de septiembre de 1830, culminando con la Northumbrian (1830), en cuyo momento los cilindros ya eran horizontales. Otras locomotoras del diseño Rocket que se entregaron al ferrocarril de Liverpool y Manchester fueron la Arrow , la Comet , la Dart y la Meteor , todas ellas entregadas al ferrocarril durante 1830.

Casi al mismo tiempo, Stephenson experimentó con cilindros montados en la parte delantera. La fallida Invicta 0-4-0 , construida en 1829 inmediatamente después de la Rocket , todavía los tenía en ángulo. La exitosa locomotora 2-2-0 Planet (1830) tenía cilindros montados en la parte delantera interna y colocados en posición horizontal.

Los motores construidos según el diseño Planet y el posterior diseño patentado 2-2-2 de 1833 hicieron que el diseño del Rocket quedara obsoleto.

En 1923, Buster Keaton mandó construir una réplica funcional para la película Our Hospitality . ^[38] Dos años después, la réplica se volvió a utilizar en la película de Al St. John , The Iron Mule , dirigida por el mentor de Keaton, Roscoe "Fatty" Arbuckle . ^[39] Se desconoce el paradero posterior de la réplica. Sin embargo, existen al menos otras dos réplicas de Rocket en los EE. UU., ^[40] ambas construidas por Robert Stephenson y Hawthorns en 1929; una se encuentra en el Museo Henry Ford en el suburbio de Dearborn , Michigan , en el área metropolitana de Detroit , ^[41] la otra en el Museo de Ciencia e Industria de Chicago . ^[42]

La réplica a tamaño real más antigua de Rocket parece haber sido la que aparece en una postal de London and North Western Railway (es decir, anterior a 1923). ^{[43] [44]}

En 1935 se construyó una réplica estática recortada que se exhibió durante muchos años junto a la original en el Museo de Ciencias de Londres. En 1979, Locomotion Enterprises construyó otra réplica funcional de la Rocket en los talleres de Springwell en Bowes Railway para las celebraciones del 150 aniversario. ^[45] Funcionó por primera vez en público en un tramo corto de vía frente al Albert Memorial en Kensington Gardens del 25 de agosto al 2 de septiembre de 1979, antes de ir a Newcastle el 9 de septiembre, York el 16 de octubre ^[46] y recorrer la milla medida, entre Lea Green y Rainhill, los dos últimos días en las celebraciones del 150 aniversario de la Rocket del 24 al 26 de mayo de 1980. ^[47] Tiene una chimenea más corta que la original para salvar el puente en Rainhill: las sucesivas adiciones de balasto y rieles más pesados ​​han elevado la vía, dejando menos espacio libre que en el siglo XIX. A partir de 2022, ambas réplicas se encuentran en el Museo Nacional del Ferrocarril , York, junto con el Rocket original .

En 1963, Tri-ang Railways lanzó un modelo de calibre 00 de Rocket que contenía tres vagones y miembros de la tripulación. Fue producido hasta 1969 por Tri-ang Hornby. Se reintrodujo en la gama Hornby en 1982 hasta 1983 en el embalaje de Hornby Railways. Sin embargo, este modelo reintroducido en 1982 no estaba catalogado y solo estaba disponible a través de minoristas exclusivos y directamente de Hornby. ^[48]

En 1980, como parte del aniversario del Rocket 150 , Hornby lanzó un cohete de 3+Locomotora Rocketde vapor vivo con ancho de vía de 1 ⁄ 2  pulgada(89 mm), con vías y vagones adicionales disponibles por separado.

En 2020, Hornby anunció un nuevo modelo de calibre 00 de la Rocket de Stephenson con tres vagones y miembros de la tripulación como parte de su gama Centenary. Estaba disponible como modelo estándar y como edición limitada con certificado de autenticación conmemorativo en un embalaje retro de Hornby Centenary Tri-ang Railways de 1963. ^[49]

• Locomotora Seguin  – Locomotora de vapor tubular Seguin (1829)
• John Bull (locomotora)  : locomotora de vapor de ferrocarril de fabricación británica
• LMR 57 Lion  – Locomotora de vapor del ferrocarril de Liverpool y Manchester
• Stourbridge Lion  : locomotora de vapor de ferrocarril construida en 1829
• Tom Thumb (locomotora)  : locomotora de vapor construida en Estados Unidos en 1830

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• El Museo de la Ciencia: la locomotora cohete de Stephenson, 1829
• La revista Engineer examina las diferencias entre el cohete de 1829 y el de 1830 , tal como se reimprimió en el suplemento Scientific American , n.° 460, 25 de octubre de 1884.
• Scott, Tom (28 de abril de 2014). «El primer tren de vapor sin frenos: el cohete de Stephenson» (youtube) . Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2021. Consultado el 3 de julio de 2015 en YouTube .