発射型ボイラー

ランチタイプ、砲艦タイプ、または水平多管式ボイラー^{[1]は、小型}蒸気ボイラーの一種です。円筒形の水平シェルと、その中にある円筒形の炉と火管で構成されています。

このボイラーの名前は、かつて小型蒸気ヨットやランチによく使われていたことに由来しています。また、初期の海軍魚雷艇駆逐艦にも使用されていました。

円筒形の炉または火室は、ボイラーの外殻内に完全に収まる。機関車用ボイラーとは異なり、主ボイラーの下には火室の格子が出ていない。このボイラーは、機関車用ボイラー（多数の小さな火管）とスコッチ船舶用ボイラー（短い円筒形の炉）の両方と類似している。火管ボイラーであるため、加熱面積が広く、効率的な蒸気発生器である。火室の構造も機関車用火室よりも単純で、したがって安価である。円形の炉はボイラーの圧力に対してほぼ自立しているため、機関車用ボイラーのような大規模で高価なステーは不要である。これにより、ボイラーの外殻にボルト接合部を作ることも可能になり、検査や保守のために炉と管の巣全体を引き出すことができた。

ただし、火室の大きさには制限があり、機関車用ボイラーとは異なり、ボイラーシェルの大きさを超えて拡張することはできません。これにより、可能な持続出力が制限されます。^[2]火格子と灰受けも大きさが制限されており、火格子は炉管の途中にある一組の棒で、灰受けはその下の限られた空間です。これらの特徴により、ボイラーの硬質瀝青炭の燃焼能力が制限され、代わりにウェールズの蒸気石炭、または同様のものの供給が必要になります。木材やバイオマス燃料での燃焼は困難でした。火室の容量は、灰受けに使用されるスペースと、ドライバック炉によってさらに制限されます。^[2]小さな灰受けも、長時間の蒸気発生能力を制限します。

このボイラーの欠点の 1 つは、ボイラー シェルに比べて炉の直径が大きいため、炉頂部の蒸気空間が小さいことです。このため、ボイラーはプライミング (点火)されやすく、特に荒れた海では水が蒸気管に流れ込む可能性があります。

さらに深刻な危険は、水位の余裕が限られていることであり、不注意で水位がほんの少し下がっただけで炉の頂部が露出し、過熱してボイラーが爆発する危険があった。ボイラーは正しく点火されていれば安全だが、放置することはできなかった。この水位制限は、たとえ急勾配の線路であってもボイラーが傾くとさらに厄介になった。ヘイウッド機関車に供給された炉の異常な摩耗率と交換の数はこの原因によるものとされている。^[2]

このボイラーは、小型のポータブルエンジン用のボイラーとして、ヨーロッパ本土では人気がありました。アメリカでは、戻り火管を備えた同様のボイラーが、フーバーボイラーとして製造されました。

小型炉の制限を緩和するため、拡大された形状が開発された。炉の横のボイラーシェルの部分は直径が拡大されたが、円形のままであった。これにより、より大きな直径の炉を取り付けることが可能になった。シェルの火室部分は下方にオフセットされ、炉の上部からの管の巣がシェルの最も低い、水で満たされた部分にあった。プレートは依然として円筒形であったためステーは不要であったが、シェルの2つのセクション間のスロートプレートの平らな部分を支えるために、いくつかの小さなロッドステーがあった可能性がある。^[3]

このボイラーの設計は、1860年代から半可搬型エンジンに使用されました。火格子が広いため、わらやサトウキビの廃棄物などの質の悪い燃料を燃やすことができたため、農業用に好まれ、「コロニアル」型として広く知られていました。マーシャルはこれを多数製造し、その設計を「ブリタニア」火室として特許を取得しました。^[4]これは、森林が農業用に伐採されていたオーストラリアやアフリカでの使用のために、長い形で薪燃焼炉としても提供されました。^[5]

全円形の進水ボイラー（機関車用ボイラーではなく）は、これらの大型タイプを除き、石炭資源の豊富な英国では広く使用されていなかった。これらのボイラーは「船舶用」ボイラーと呼ばれることもあったが、この大型タイプは重心が高いため船舶での使用には適していなかった。

拡大された円形の火室は、1890年からWGバグナルによって狭軌機関車にも使用されました。 ^[3]

最後に製造されたこれらのうちの1台、英国で使用するために製造された最後の産業用狭軌蒸気機関車は、 1953年にケントの産業鉄道向けに製造された連接式機関車、モナークであった。これは南アフリカの2フィートの砂糖プランテーション鉄道向けに製造されたバッチのうちの1台であったが、それ自体の長さは2フィート6インチとわずかに大きい。これらは、バグナルの修正されたマイヤー設計に合わせて連接された。オリジナルのマイヤー機関車は、ボイラーと水タンクを搭載したタンク機関車のフレームの下に2つの連接式台車を使用していた。これにより、火室に利用できるスペースが制限されたが、小型機関車の場合は、フレームの真上に円形の火室を備えたバグナルのボイラーを使用することで、この欠点を回避することができた。

ランチ型ボイラーは鉄道機関車にはほとんど使用されなかったが、 1874年からアーサー・ヘイウッド卿がダフィールド・バンクとイートン・ホールで15インチ（381 mm）の最小軌間鉄道に使用したことは有名である。^[6]

他の最小軌間鉄道、特にクルー、ホーウィッチの18 インチ( 457 mm ) 軌間の鉄道や、ダブリンのギネス醸造所でも、従来の火室ではフレーム間のスペースが限られていたため、ランチタイプボイラーが使用されていました。

蒸気機関車のこの設計の制限は、限られた円形の炉管の中に火、火格子、灰受けをすべて収める必要があったことである。これにより炉の放射加熱面が制限され、ボイラーの即時の蒸気発生力が制限された。従来よりも冷気による点火が遅いことが指摘された。^[7]火格子の下の灰受けスペースが小さかったため、機関車は短時間しか運行できず、すぐにこの灰受けを掻き出さなければならなかった。幹線鉄道では、これは機関車庫に戻る必要があっただろう。^[3]狭軌の小規模な請負業者線では、灰は都合の良い場所に捨てられるだけなので、これはそれほど欠点ではなかった。

1888年、ホーエンツォレルン機関車工場は、最初の2つの狭軌600 mm（1フィート 11インチ）の機関車を完成させました。+1940年代後半、プロイセン軍のフェルトバーン機関車 (直径5 ⁄ 8 インチ)に使用された。これらは、円錐形に発展したローンチボイラーを使用していた。直径を拡大したバックプレートと大幅に縮小した煙室管板が、急勾配の円錐形のシェルに取り付けられた。これは、円錐の上端^[i]が水平になるように設置された。円錐形にした目的は、蒸発面の最も熱い部分である炉の上の水深を増やすことであった。炉と管はシェルの下部に移動され、管は円錐の下端と平行に上方に走っていた。問題は、ボイラーの蒸気スペースが不足していたことで、メインシェルとほぼ同じ容量の拡大されたドームが必要だった。^[8]ローンチボイラーの主な利点は構造が簡単なことであるが、円錐形のシェルを巻いて大きなドームを取り付けると、複雑さとコストがかなり増加した。

これらの機関車とそのボイラーは完全な失敗作だった。それらはその任務に対して小さすぎ、出力も不足しており、小さな車輪は不均一な線路で脱線しやすく、（最初の2-2-2機関車としては）1台の運転手では粘着力が限られていた。ヘイウッドと彼のMinimum Gauge Railwaysの出版から数年後であったにもかかわらず、それらはヘイウッドの原則のほとんどすべてを無視していた。ボイラーは蒸発能力がなく、持続的な走行をサポートできなかった。^[8]

レンツボイラーと呼ばれる波形炉を備えた大型のランチ型ボイラーは、 1890年に最初のハイルマン蒸気電気機関車「ラ・フュゼ・エレクトリック」^{に搭載されました。 [9]}このボイラーの設計はドイツ発祥です。同様のボイラーである「ヴァンダービルト」は米国で使用されました。^[10]

ランカシャー・アンド・ヨークシャー鉄道は火室ステーに問題を抱え、1901年にノッティングリー近郊で0-8-0 「クラス30」のボイラー爆発事故を引き起こした^{[11] [12]。}主任機械技師のヘンリー・ホイはステー付き火室の問題を完全に回避しようとし、代替ボイラーと火室を開発した。これはレンツと同様に波形管状炉と円筒形の外側火室を使用した。^[10]このような波形炉は地元では既に広く使用されており、ランカシャーの綿工場のランカシャーおよびギャロウェイの定置式ボイラーで使用されており、地元のメーカーはすでにいくつかの設計を用意していた。炉も当時火室に使用されていた銅ではなく鋼鉄製であった。 ^[10]ホイの関与は皮肉なもので、最初の事故の主な原因はホイが火室ステー用に新しい真鍮合金を発明したことであったが、それは非弾性合金で重大な欠点があることが判明した。^{[12] [13]}クラス30の1台、396台が1903年に再建され、さらに20台がこのボイラーを搭載して新造された。^[12]

ボイラーは使用中にいくつかの欠点を示した。点火後、温まるのに時間がかかり、灰受けのスペースが限られていたため、小屋から離れて作業する時間が限られていた。これらは両方とも、炉の加熱領域が横の格子によって大部分が遮蔽されていた結果であった。石油燃焼の方がより効果的であったと示唆されている^[ii]。石油燃焼であれば、炉の直径全体を使用することができ、灰の蓄積を避けることができただろうからである^{[7] 。}

新しいボイラーの設計は長くは続かず、機関車は10年後に従来のボイラーに作り替えられた。^{[iii] [12]}ホイの後継者であるジョージ・ヒューズは、 I. Mech E.に提出した論文の中で、これらのボイラーを不利な立場に置いている。^{[14] [15]}

1906 年のNZR E クラス1 台は、リムタカ インクラインでの作業を想定した、実験的なVauclain 複合関節式 2-6-6-0Tマレットでした。複合化により、当時としては極めて高い 200 psi (14 bar、1,400 kPa) のボイラー圧力が採用され、強固な火室構造が必要になりました。NZR の主任製図技師 GA ピアソンは、ヴァンダービルトに似た、テーパード ボイラーの波形炉設計を選択しました。

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