南アフリカ クラス 26 4-8-4

南アフリカ クラス 26 4-8-4 No. 3450レッドデビル
1981年4月25日、プレトリアのレッドデビル
種類と起源 電源タイプ スチーム デザイナー 南アフリカ鉄道 (デイビッド・ウォーデール) ビルダー 南アフリカ鉄道 シリアルナンバー ヘンシェル 28769 モデル クラス26 ビルド日 1981 総生産量 1
仕様 構成： ​  • ホワイト 4-8-4（ノーザン）  • インド工科大学 2′D2′h2 ドライバ 2番目の連結車軸 ゲージ 3 フィート 6 インチ( 1,067 mm )ケープゲージ リーディング径 30インチ（762 mm） 結合径 60インチ（1,524 mm） 後続径。 30インチ（762 mm） テンダーホイール 34インチ（864 mm） 最小曲線 275フィート（84メートル） ホイールベース 81フィート4+11 ⁄ 16 インチ（24,808 mm）  • エンジン 38 フィート (11,582 mm)  • リード 6 フィート 10 インチ (2,083 mm)  • 連結 15 フィート 9 インチ (4,801 mm)  • トレーリング 5 フィート 6 インチ (1,676 mm)  • 入札 32 フィート (9,754 mm)  • テンダー台車 10フィート（3,048 mm） 長さ： ​  • オーバーカプラ 91フィート6+9 ⁄ 16 インチ（27,903 mm） 身長 13フィート（3,962 mm） フレームタイプ キャスト 車軸荷重 18 LT 14 cwt (19,000 kg) ​  • リード 21 LT 2 cwt (21,440 kg)  • 1番目にカップリング 18 LT 10 cwt (18,800 kg)  • 2番目に連結 18 LT 14 cwt (19,000 kg)  • 3番目に結合 18 LT 12 cwt (18,900 kg)  • 4番目に結合 18 LT 9 cwt (18,750 kg)  • トレーリング 22 LT 12 cwt (22,960 kg)  • テンダー台車 ボギー1: 51 LT 6 cwt (52,120 kg) ボギー2: 54 LT 5 cwt (55,120 kg)  • テンダー車軸 18 LT 1 cwt 2 qtr (18,370 kg) 接着剤重量 74 LT 5 cwt (75,440 kg) 機関車の重量 117 LT 9 cwt (119,300 kg) 柔らかい重量 105 LT 11 cwt (107,200 kg) 総重量 232 LT（235,700 kg） 入札タイプ EW1（3軸台車） 燃料の種類 石炭 燃料容量 20LT（20.3t） ウォーターキャップ。 10,500 英ガロン (47,700 L) 燃費 航続距離700km（430マイル） 水の消費量 航続距離 230 km (140 マイル) ファイアボックス: ​  • タイプ ラウンドトップ  • 格子エリア 70平方フィート（6.5m2） ボイラー： ​  • タイプ ドームレス  • ピッチ 9フィート1+5 ⁄ 8 インチ (2,784 mm)  • 直径 6フィート4インチ+1 ⁄ 8 インチ (1,934 mm)  • チューブプレート 19フィート（5,791 mm）  • 小さなチューブ 158: 2+1 ⁄ 2 インチ（64 mm）  • 大型チューブ 40: 5+1 ⁄ 2 インチ (140 mm) ボイラー圧力 225 psi (1,551 kPa) 安全弁 ロスポップ 加熱面: ​  • ファイアボックス 294平方フィート（27.3m2）  • チューブ 3,059平方フィート（284.2 m 2）  • アーチチューブ 37平方フィート（3.4m2）  • 総表面積 3,390平方フィート（315m2） 過熱装置: ​  • 暖房エリア 1,014.3平方フィート（94.23m2） シリンダー 二 シリンダーサイズ 24インチ×28インチ（610mm×711mm） ボア×ストローク バルブギア ヴァルシャーツ バルブタイプ 310 mm (12.2 インチ)ピストン バルブ移動量 156 mm (6.1 インチ) バルブラップ 55 mm (2.2 インチ) 蒸気ラップ 4 mm (0.16 インチ) 排気ラップ 機関車ブレーキ 真空 カプラ AARナックル
パフォーマンス数値 最高速度 160 km/h (100 mph) 出力: ​  • 開始 最高記録は3,350kW（4,490馬力）@75.5km/h（46.9mph）  • 継続的 推定絶対出力 3,750 kW (5,030 hp) @ 100 km/h (62 mph) 牽引力: ​  • 開始 231 kN (52,000 lbf)  • 継続的 166 kN (37,000 lbf) @ 25% adh。
キャリア オペレーター 南アフリカ鉄道 スポールネット クラス クラス26 クラス内の人数 1 数字 3450 正式名称 LD ポルタ ニックネーム レッドデビル 配達済み 1981 最初の実行 1981年2月6日

1981年の南アフリカ鉄道クラス26 4-8-4は、通称レッドデビルと呼ばれ、南アフリカ鉄道に勤務していたイギリスの機械技師デビッド・ウォーデールがクラス25NC機関車から改造した4-8-4 蒸気機関車です。改造はケープタウンのソルトリバー工場で行われ、アルゼンチンの機械技師LDポルタが開発した原理に基づいていました。^{[1] [2]}

クラス 26 の改造の元となった元の機関車は、クラス 25NC 4-8-4 ノーザン タイプ機関車の最後のものとして 1953 年に運行を開始しました。クラス 25凝縮式およびクラス 25NC 非凝縮式機関車は、1949 年から 1954 年まで南アフリカ鉄道 (SAR) の主任機械技師を務めた LC Grubb の指揮の下、 Henschel and Sonと共同で南アフリカ鉄道によって設計されました。最初のクラス 25 である No. 3451番から3412番までのクラス25凝縮式炭水車とクラス25NC機関車の大部分はヘンシェル社で製造され、3401番から3411番までのクラス25NC機関車と他の89台のクラス25凝縮式機関車はスコットランドのグラスゴーにあるノース・ブリティッシュ・ロコモティブ・カンパニーで製造された。^{[3] [4]}

再建プロジェクトは、当初から、すべての蒸気機関車を電気とディーゼル電気駆動に置き換えることをすでに決定していたSAR経営陣の消極的な支援によって、せいぜい中途半端な状態に陥っていた。^[4]

しかしウォーデールは、より少ない燃料でより多くの蒸気を生成するガス発生燃焼システム（GPCS）と、アルゼンチンの機械技術者LDポルタが開発した蒸気を最大効率で使用するレンポール排気システムを利用することで、蒸気機関車の効率を大幅に向上できることを実証しようと決意した。^[5]

試験運転として、ウォーデールはクルップ社製のクラス19D 4-8-2山岳型支線機関車2644号機に大規模な改造を施すことを許可された。GPCSとタンデムデュアルレンポル排気装置が取り付けられ、高所に設置された煙デフレクターなどの小さな改良も施された。^[4]

この改造により、この機関車は改造されていない他のクラス19Dよりも大幅に高い出力と低い燃料消費量を達成することができ、その結果、ウォーデールはクラス26のプロトタイプの製造を継続することができました。^[2]

クラス25NC第3450号機の作業は1979年末に開始された。すべての新規アイテムの製造と既存部品の改造は、ケープタウンのソルトリバー、ブルームフォンテーン、キンバリーのビーコンズフィールド、プレトリアのクードゥースポート、ピーターマリッツバーグのSARワークショップで行われ、作業はそれぞれの作業に最も適したワークショップに割り当てられていた。^[5]

改造の主な目的は3つあった。^[5]

• 燃焼と蒸熱速度を向上させるため。
• 無駄な黒煙の排出を削減します。
• クリンカリングの問題を克服するため。

これは、低温の火床で石炭をガス化し、火床上でガスを完全に燃焼させる単段ガス発生装置GPCSの使用によって達成されました。これにより、火床から吸い込まれる空気の量が最小限に抑えられ、燃焼に必要な空気の主な供給源は、火床上部にある補助的な空気取り入れ口から供給されます。^{[6] [7]}

従来の蒸気機関車における最も深刻な燃料の無駄は、火格子を通る空気の急速な流れにより、燃料床から未燃焼の石炭粒子が失われることである。GPCS では、石炭を加熱して揮発性成分を飛ばし、火格子の上部から取り入れた二次空気で燃焼させる。その結果、燃焼が改善され、未燃焼の石炭粒子が排気口から排出される不完全燃焼の証拠である黒煙が最小限に抑えられる。^{[6] [7] [8]}

多くの細かい改良点の中で、エンジンに対するその他の大きな変更点は以下の通りである: ^[5]

• タンデムダブルレンポル排気管を収容するために延長された煙室。
• オフセット二重煙突。
• 煙突の間にある給水加熱装置。
• シリンダーとバルブライナーの摩擦面の潤滑性が向上しました。
• 過熱を高めるブースター。
• 新しいピストンバルブ。
• 関節式バルブスピンドル。
• 新しい冷却バルブライナー。
• クロム鋳鉄リングとバルブライナーを再設計し、シリンダーポートを合理化しました。
• 新しいシリンダーライナー。
• バルブギアを変更しました。
• ヘルドナー始動バルブ。^[9]
• エアサンディング。
• 改造されたセルフクリーニング煙室。
• 蒸気室を拡大しました。
• 直接蒸気管。
• ピストンを改良しました。
• バルブとピストンロッドのパッキンを改良しました。
• 改良された可変ストローク潤滑装置ドライブ。
• 断熱性が向上しました。
• コンピュータで計算された寸法を備えた改良された Walschaerts バルブ ギア。
• 大陸ヨーロッパスタイルの高所に設置された排気デフレクター。丸く湾曲していますが、煙室と平行ではありません。

25NC型EW1炭水車の石炭積載量は、石炭貯蔵庫の側面を高くすることで18ロングトン（18.3トン）から約20ロングトン（20.3トン）に増加した。^[5]

すべての改造が完了した後、完全に稼働している状態の機関車の総重量は231トン（227英トン）から約236トン（232英トン）に増加しました。^[5]

これらの大規模な改造により再分類が正当化され、この機関車は最初で唯一のクラス26となったが、元のクラス25NC番号3450は保持された。当時キャブの側面に取り付けられていたクラス26のナンバープレート、製造者のプレート、およびソルトリバーの再構築プレートは、その後「トランスネットナショナルコレクション」と刻印されたプレートに交換された。^[5]

3450の運転台側面に取り付けられたヘンシェル工場のプレートはオリジナルではなく、クラスGMAM 4-8-2+2-8-4 Garratt no. 4068、ヘンシェル工場番号28697から取り外されたものであり、 3450がクラス26に改造されていた頃に退役し、デ・アールで保管されていました。レッドデビルの実際の製造工場番号である28769には、順序は異なりますが、同じ数字が付けられていました。^[10]

この機関車は赤い塗装で塗装され、改造に取り入れられたアイデアや開発の一部を担当したアルゼンチン人技師にちなんで、公式にLDポルタと命名された。最初の蒸気運転とヤード走行は1981年2月5日木曜日に行われ、翌日にはソルト・リバーからベルビルまで軽装で往復する最初の試験走行が行われた。2月9日月曜日、改造された3450号機は、鉄道関係者、スタッフ、メディア関係者を乗せた最初の3両編成の列車をケープタウンから約66キロ (41マイル) 離れたダル・ヨサファットまで牽引した。その後のケープタウンの報道では、この機関車はレッド・デビルと名付けられた。このニックネームはやがて公式なものとなり、現在では機関車のクラス25NC型排気デフレクターにこのニックネームが付けられている。この排気デフレクターは後に大陸ヨーロッパ式の排気デフレクターに取って代わった。^[5]

改造されていないクラス25NCと比較すると、レッドデビルは貨物輸送中に測定された石炭の28%の節約と水の30%の節約、および記録された最大牽引力に基づく牽引力の43%の増加を達成しました。1%から1¼%の勾配での満載貨物輸送での最大航続距離は、石炭積載量に基づいて700キロメートル（430マイル）、水積載量に基づいて230キロメートル（140マイル）です。^[5]

けん引棒の数値は極めて控えめに計算された。機械式および電子式指示装置の両方を使用して、クラス 26 はプレトリアとウィットバンクの間の試験で 4,492 指示馬力 (3,350 キロワット) を記録した。これは狭軌機関車の世界記録である。動力計車によると、これは当時 3,787 等価けん引棒馬力を発生していた。しかし、動力計車の故障によりけん引棒出力の測定精度が低下し、行われたさまざまな試験を通じて概して一貫性のない結果が得られた。等価けん引棒出力は指示値に比べて許容できないほど低く、機関車の転がり抵抗が非現実的に高くなった。したがって、最高記録の等価牽引力は時速74キロメートル（時速46マイル）で3,787馬力（2,824キロワット）であり、実際に達成された値よりも低い可能性が高いが、この低い数値でさえクラス25NCで可能だった値よりも43％高く、当初主張されていた35％の増加を超えている。保守的な最大等価牽引力速度曲線を外挿すると、時速100キロメートル（時速62マイル）で3,000キロワット（4,000馬力）が予測され、25NCの最大値よりも52％高い。^[11]

レッドデビルの定格貨物荷重は、2%の勾配で700トン（690ロングトン）、1¼%の勾配で1,080トン（1,060ロングトン）、1%の勾配で1,320トン（1,300ロングトン）である。勾配に対する最大記録貨物荷重は、2%の勾配で900トン（890ロングトン）であり、1%の勾配では650トン（640ロングトン）の旅客列車を時速100キロメートル（時速62マイル）の一定速度で牽引することができる。^{[5] [2] [12]}

しかし、レッドデビルの大きなパワーは、唯一の欠点でもあった。クラス25NCはすでに車輪のスリップの問題を抱えており、それとほぼ同じ寸法ではるかに強力なクラス26はさらにひどいものだった。急勾配での発進や低速時の性能が悪かった。プレトリアからトランスバールのウィットバンクまでの初運行では、1/50 (2%) の勾配で信号停止となり、再始動に非常に苦労し、最終的に約20分の遅延を招いた。ヘルドナーバルブもエアサンディングも、これらの問題を克服できなかったようだった。^[4]

ある意味、南アフリカのクラス26で達成された素晴らしい成功は、絶滅しつつある種の最後の痙攣とみなすことができる。南アフリカの鉄道で最も効率的で強力な蒸気機関車となったが、 1980年代初頭までに電気機関車とディーゼル電気機関車が蒸気機関車をほぼ完全に置き換えており、プロジェクトはプロトタイプが1台製造されただけで中止された。^{[13] [14]}

ウォーデールがSARを去った後、ビーコンズフィールドの工場はNBL製の元クラス25コンデンサーNo.3454に最小限の改造を施し、BIエビングと名付けられた自由排気非凝縮型クラス25NCに改造した。^[4]

この機関車の改造は主に、デュアルレンポア排気システムを装備し、煙デフレクターを上方に延長し、煙室の周囲を湾曲させたことであった。煙室延長のコストを節約するために、煙突は以前のウォーデール機関車のように縦列ではなく横列に設置された。ブラストパイプと煙突以外には、他の改造は行われなかった。^[4]

改造された3454号機は1985年2月に運用を開始した。機関車の乗務員と機関庫の職員の報告によると、標準的なクラス25NCと比較すると、石炭と水の消費量が著しく節約されたが、その量は定量化されなかった。機関車はまた、始動するたびに滑る傾向があったクラス26よりも明らかに安定していた。^[4]

レッドデビル計画は、現代の原理に基づいて製造された蒸気機関車が古い蒸気技術を大幅に改善することを証明したが、南アフリカでのディーゼル化を防ぐには遅すぎた。1985年に米国でロス・ローランドのACE 3000、その後中国で行われた同様のプロジェクトも、蒸気機関車に対する政府の関心を復活させることはできなかった。^{[2] [15]}

南アフリカでは、アルフレッド郡鉄道のNG G16狭軌ガラット機関車2両が1989年と1990年に改造されたが、その技術はウォーデールがレッドデビルの開発に使用したのと似たものだった。改造には、ガス生成燃焼システム（GPCS）、レンポール排気装置、改良型スパークアレスター、軽量マルチリング関節ピストンバルブ、改良型バルブイベント、改良型機械潤滑装置が組み込まれた。^{[6] [16]}

改造は機械技師のフィル・ガードルストーンが担当し、彼は主にこの目的でACRの主任機械技師として雇用されていた。作業はポート・シェプストーンで行われ、最初に改修を受けた機関車は1989年のベイヤー社製ピーコック141号機だった。改修された141号機も赤く塗装されたため、すぐにレッド・ドラゴンというニックネームが付けられた。2台目の機関車であるハンスレット・テイラー社製155号機は1990年に改造されたが、伝統的な旧SARの黒の塗装が維持された。改修された両機関車はクラスNG G16Aに再分類された。^[6]

最も最近のプロジェクトは、 2001年にイギリスでウォーデールが提案した5AT先進技術蒸気機関車であったが、南アフリカ、アメリカ、中国で近代的な蒸気機関車のさらなる開発を妨げたのと同じ要因が、5AT提案の実現も妨げる可能性が高い。^[15]

メインの写真は、改修が完了してわずか2か月後のプレトリアのレッドデビルです。その後、レッドデビルにはいくつかの改造が行われましたが、ウォーデールはそのほとんどは機関車の性能に悪影響を与えると考えていました。その過程で、レッドデビルは、最近の改造の根拠に完全には同意しなかった管理者によって、より従来的な形に大幅に変更されました。これらの改造のいくつかは、メインの写真と以下の後の写真を比較すると、外観から確認できます。^[5]

レッドデビル号が最後に蒸気機関車として走行したのは2003年9月23日で、その後は保管され、ケープタウンのモニュメント駅でトランスネット・ヘリテージ財団 (THF) の委託を受けた民間の愛好家によって保管されていた。2015年11月現在、機関車はTHFと新設されたセレス鉄道会社との間で契約交渉の対象となっており、同社は再開されたセレス支線プロジェクトの一環として、ケープタウンと西ケープ州ロバートソン間の週末の観光列車を牽引するために機関車を再び運行させたいと考えていた。2018年7月13日、機関車は15年ぶりの航海に出た。THFとの契約では、機関車は南アフリカの冬季のみ運行することが認められている。^{[17] [18] [19]}

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  クラス 25NC 番号 3450、クローフェインド近郊、1978 年 3 月 28 日
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  北ケープ州キンバリーのビーコンズフィールド駅にて、1985 年 4 月頃
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  1988 年 4 月頃、De Aar の車庫でSoekieと名付けられ、黒の塗装が施されている
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  2010年8月8日、ケープタウンのモニュメント駅にて

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外部ビデオ
南アフリカ鉄道の貨物列車 RED DEVIL 1991 年、スパイトフォンテイン付近のデ・アールからキンバリーまでの線路でクラス 26 3450 号を追跡中。(時間 2:50)

外部ビデオ
南アフリカ蒸気機関車: 19D セレス アンド ポータービル支線クラス 19D 3323 号は、2002 年 5 月 28 日にウォルズリーからプリンス アルフレッド ハムレットまで往復する混合列車で運行中。クラス 26 3450 号、レッド デビルは、ダル ジョサファット方面へ直通する前にウォルズリーで空の貨車を入換中です (11:32 開始)。クラス 19D 3321 号と 3323 号は、ハーモンからポータービルまでのユニオン リミテッドで運行中。(時刻 17:21)