イギリス国鉄10100

イギリス国鉄 10100
1957 年 6 月のダービー工場のフェル ディーゼル
種類と起源 電源タイプ ディーゼル機械式 ビルダー LMS、ダービーワークス ビルド日 1951
仕様 構成： ​  • ホワイト 4-8-4  • インド工科大学 2′D2′ ゲージ 4フィート 8インチ+1 ⁄ 2 インチ(1,435 mm)標準軌 リーディング径 39インチ（0.991メートル） ドライバー径 51インチ（1.295メートル） 最小曲線 5チェーン（  101m） ホイールベース 41 フィート 4 インチ (12.60 メートル) 長さ 50 フィート 0 インチ (15.24 メートル) 幅 9 フィート 0 インチ (2.74 メートル) 身長 13 フィート 0 インチ (3.96 メートル) 機関車の重量 120 ロングトン (122 t; 134 ショートトン) 燃料容量 720 英ガロン (3,300 L; 860 米ガロン) クーラントキャップ。 60 英ガロン (270 L; 72 米ガロン) ウォーターキャップ。 500 英ガロン (2,300 L; 600 米ガロン) 原動力 パックスマン12RPH、×4 シリンダーサイズ 7インチ×  7+3 ⁄ 4 インチ (178 mm × 197 mm) 伝染 ; 感染 バルカン シンクレア SCRD液;中央ギアボックスの脱落 電車の暖房 蒸気発生器 列車のブレーキ 真空
パフォーマンス数値 最高速度 時速84マイル（135キロ） 出力 1,500 rpmで2,000  bhp (1,500  kW ) 牽引力 25,000 lbf (111 kN) ブレーキフォース 38ロングトン力(380 kN)
キャリア オペレーター イギリス鉄道 パワークラス 6P5F、後にタイプ4 数字 10100 ニックネーム フェルディーゼル機関車 撤回 1958年10月15日 廃棄 ダービー工場、1960年7月

英国鉄道10100は、非公式にはフェル・ディーゼル機関車（設計者の一人であるLFRフェル中佐にちなんで）として知られている珍しい実験用ディーゼル機関車でした。これはデイビー・パックスマン社、シェル・リファイニング・アンド・マーケティング社、LFRフェル中佐の共同制作であり、ダービーのロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道で彼らのために製造されました。ハリー・リカルド卿も関わっていました。1950年に登場した時には国有化が行われており、英国鉄道の塗装が施されていました。この機関車には6基のディーゼルエンジンがあり、そのうち4基が牽引に使用されていました。2基の補助エンジンがあり、どちらも150馬力（110kW）のAEC 6気筒ユニットで、これらが主エンジンの圧力チャージャーを駆動しました。この配置の目的は、主エンジンが低いクランクシャフト速度で非常に高いトルクを発揮できるようにすることでした。

10100の設計は、フェル・デベロップメント社とLMSのHGイヴァットの共同作業で、ディーゼル動力鉄道牽引の弱点のいくつかに対処することを目的としていた。複数の小型エンジンを使用することで重量が軽減され、エンジンとその支持構造の両方が軽量化されることになった。^[1]これにより、個々のディーゼルエンジンをより簡単に、より軽量の装置で交換できるため、メンテナンスの時間も節約できると期待されていた。

差動歯車装置を使用して動力を伝達し、連結棒が中央の4対の動輪を連結する4-8-4として製造された。最も内側の車軸間の連結棒は後に取り除かれたが、4つの車軸が単一のギアボックスで駆動されていたため、4-8-4のままであった。2,000馬力（1,500kW）で、当時のBRの非蒸気機関車の中で最も強力なものであった。1951年からはマンチェスターからロンドンへの急行列車で使用され、5XP 4-6-0よりも約25％高い出力を誇った。^{[2]機械式トランスミッションによりディーゼル電気式機関車よりもはるかに軽量であったが、その複雑な機構のために保守が困難であった（トランスミッションの実用モデルがヨークの}国立鉄道博物館に展示されている）。

機関車には4基のPaxman 12RPH 12気筒エンジンが搭載されており、それぞれ1,500rpmで500ブレーキ馬力を出力した。各エンジンは油圧カップリングを介してギアボックスに接続されており、オイルを注入して動力を伝達したり、オイルを抜いてエンジンをトランスミッションから切り離したりすることができる。エンジン出力は2組の差動ギアによってペアで結合され、これら2組のギアセットからの出力軸は3つ目の差動ギアセットによって結合され、メイン出力軸を駆動する。^[3]各差動入力軸には、カップリングが排出されたときに逆回転を防止する機構が設けられていた。これにより、機関車が後方に押されたときに駆動機構がロックアップする可能性があるため、ギアトレインには 真空作動クラッチが含まれていた。 ^[4]

この配置の効果は、エンジンと出力軸の間のギア比が、トランスミッションを駆動しているエンジンの数によって決まることでした。ギア比の選択は、従来の意味での「ギアの変更」ではなく、油圧カップリングを充填または排出してエンジンをトランスミッションに接続または切断することで行われました。1 つの油圧カップリングだけにオイルを充填し、他の 3 つのエンジンを切り離し、トランスミッションへのそれぞれの入力シャフトをワンウェイ クラッチでロックすると、1 つのエンジンが出力シャフトを有効ギア比 4:1 で駆動します。2 つのエンジンが駆動する場合、有効ギア比は 2:1、3 つのエンジンの場合は 1.33:1、4 つのエンジンすべてが駆動する場合は 1 です。言い換えると、トランスミッションの有効ギア比は、それを駆動するエンジンの数の逆数でした。

車のトランスミッションとは異なり、低いギアを選択しても全体的なトルクの増幅効果はありませんでした。1速で駆動する単一のエンジンに提供される4：1の機械的利点は、稼働しているエンジンが1つだけであるという事実によって相殺され、トランスミッションからの最大出力トルクは、4つのエンジンすべてが稼働しているトップギアで利用できるトルクと同じでした。同じ議論は2速と3速にも当てはまります。したがって、この機関車のトランスミッションは、他のほとんどの機関車のトランスミッションとは異なり、エンジンのトルク特性を機関車の要件に一致させる手段を提供しませんでした。つまり、始動や坂を登るための低速でのトルク出力の増加は提供しませんでした。^[3]エンジンの 出力速度を機関車の要件に一致させるためだけに機能しました。

フェルでは、高い始動トルクの要件は、トランスミッション特性ではなく、エンジン自体のトルク特性を変更することによって満たされました。^[3]通常、ディーゼルエンジンは、回転速度に比例した質量流量で電荷を吸入します。回転が速いほど、吸入できる電荷が多くなり、さまざまな制限要因が重要になるまで、回転速度とともにほぼ直線的に上昇する出力曲線につながります。

しかし、フェル機関車では、4 つの主駆動エンジンは、 2 つの補助エンジンによって駆動されるルーツ ブロワーから電力を受け取り、牽引電力需要が最小値を超えると、基本的に一定速度で作動するように制御されていました。ルーツ ブロワーは容積式装置であるため、主エンジンに供給される電力の質量流量は、主エンジンの速度ではなく補助エンジンの速度に依存し、主エンジンの出力は基本的に補助エンジンの速度によって決まりました。

補助エンジンの回転速度は一定に保たれていたため、主エンジンの出力曲線は回転速度と一定であった。出力はトルクと回転速度の積であるため、主エンジンは速度に反比例するトルク曲線を備えており、低速時に最大トルクを生成し、速度が上昇するにつれてトルクは減少する。こうして、始動や登坂に必要な低速時のトルク出力が増加した。^[4]

1952 年 7 月、緩んだボルトがギアトレインから落ちて 10100 のギアボックスがひどく損傷し、機関車は 1 年以上も運行停止となった。その後、イギリス国鉄はこのプロジェクトへの関心を失い、開発中だった機関車の改良版は放棄された。

10100号機は1958年10月16日まで運行を続け、マンチェスター・セントラルで蒸気暖房ボイラーが火災を起こした。その後ダービー工場に返却され、ゆっくりと部品が取り外された後、1960年7月に解体された。^[5]

• パックスマン ハイダインエンジン

• Clough, David N. (2005)。「国有化後初期のプロトタイプ」。The Fell Locomotive、No . 10100。Ian Allan。pp . 24–29。ISBN 978-0-7110-3067-1。 {{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ)
• Clough, David N. (2011)。「4: 機械駆動」。油圧式 vs. 電気式: BR ディーゼル車群をめぐる戦い。イアン・アラン。pp. 36–42。ISBN 978-0-7110-3550-8。
• マースデン、コリン J.; フェン、グラハム B. (1988)。英国鉄道本線ディーゼル機関車。スパークフォード:ヘインズ。pp. 34–37。ISBN 9780860933182. OCLC  17916362.
• フェル、 LFR ( 1952 )。「フェルディーゼル機械機関車」。機関車技術者協会誌。42 (227)。機械技術者協会: 223–226。doi :10.1243/JILE_PROC_1952_042_036_02。
• 「フェル ディーゼル機械式機関車 No. 10100」(PDF)。The Engineer。201 : 140。1956年 1 月 27 日。
• ウェッブ、ブライアン(1984 年 2 月) 。「素晴らしいフェル」。鉄道愛好家。EMAP ナショナル パブリケーションズ。pp. 23–25。ISSN 0262-561X。OCLC  49957965  。

• 「フェル機関車 - 10100」の写真
• リチャード・カーのパックスマンの歴史ページ
• フェル中佐とハリー・リカルド卿の写真
• 機関車の技術的詳細
• デザインの機械的原理とそれを採用した理由を説明するシェルのプロモーションフィルム