સ્ટીમ લોકોમોટિવ શું છે?

સ્ટીમ એન્જિન એ વરાળ દ્વારા સંચાલિત લોકોમોટિવ્સ છે. સ્ટીમ એન્જિનનો ઉપયોગ 19મી સદીના મધ્યથી 20મી સદીના મધ્ય સુધી થતો હતો.

1500 ના દાયકાના મધ્યમાં જર્મનીમાં ઉપયોગમાં લેવાતા વેગનવેમાં, લોકોમોટિવ્સને ઘોડાઓ દ્વારા ખેંચવાનું શરૂ થયું. 1700 ના દાયકાની શરૂઆતમાં સ્ટીમ એન્જિનની શોધ સાથે, આ રસ્તાઓ રેલ્વેમાં રૂપાંતરિત થવાનું શરૂ થયું અને રિચાર્ડ ટ્રેવિથિક અને એન્ડ્રુ વિવિયન દ્વારા 1804 માં ઇંગ્લેન્ડમાં પ્રથમ સ્ટીમ એન્જિનનું ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું. લોકોમોટિવ વેલ્સમાં "પેનીડેરેન" (મેર્થિર ટાઇડફિલ) ટ્રામ લાઇન પર કામ કરતું હતું, જે રેલરોડ ગેજની નજીક છે. ત્યારપછીના સમયગાળામાં, મેથ્યુ મુરે દ્વારા 1812માં વેગનવેના સંચાલક મિડલટન રેલ્વે માટે ટ્વીન સિલિન્ડર લોકોમોટિવ બનાવવામાં આવ્યું હતું.

ઈંગ્લેન્ડમાં થયેલા આ વિકાસોએ યુએસએના કામને વેગ આપ્યો અને 1829માં, બાલ્ટીમોર-ઓહિયો રેલ્વે પર કામ કરનાર પ્રથમ અમેરિકન સ્ટીમ એન્જિન, ટોમ થમ્બે આ લાઇન પર કામ કરવાનું શરૂ કર્યું, પરંતુ થમ્બ એ ટ્રાયલ મોડલ હતું અને તેને સેવામાં મૂકવામાં આવ્યું. અમેરિકામાં દક્ષિણ કેરોલિના રેલરોડના ઉદઘાટન સમારોહમાં. બેસ્ટ ફ્રેન્ડ ઓફ ચાર્લ્સટન એ પ્રથમ સફળ રેલરોડ એન્જિન હતું.

સ્ટીમ લોકોમોટિવનો વિકાસ

ટ્રેવિથિક લોકોમોટિવના નિર્માણ પછીના 25 વર્ષોમાં, કોલસા ધરાવતી રેલ્વે પર મર્યાદિત સંખ્યામાં સ્ટીમ એન્જિનનો સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. નેપોલિયનના યુદ્ધોના અંતમાં ફીડના ભાવમાં થયેલા આ વધારાની આના પર નોંધપાત્ર અસર પડી હતી. કાસ્ટ આયર્નના બનેલા ઇવા રસ્તાઓ સ્ટીમ એન્જિનના વજનને સહન કરી શકે તેટલા મજબૂત ન હોવાથી, આ "L"-વિભાગના રસ્તાઓ, જેના પર વેગન વ્હીલ્સ બેઠેલા હતા, ટૂંક સમયમાં સપાટ-સરફેસ રેલ્સ અને ફ્લેંજવાળા વ્હીલ્સ દ્વારા બદલવામાં આવ્યા હતા.

સ્ટીમ લોકોમોટિવ રોલર

1814 માં, જ્યોર્જ સ્ટીફન્સન, તેના પુરોગામીઓના અનુભવને આધારે, રેલ પર સપાટ સપાટીઓ સાથે લોકોમોટિવ્સ બનાવવાનું શરૂ કર્યું. વધુ કે ઓછા બધા અગાઉના લોકોમોટિવ્સમાં, સિલિન્ડરો બોઈલરમાં ઊભી અને આંશિક રીતે ડૂબી ગયા હતા. 1815 માં, સ્ટીફન્સન અને લોશે ડ્રાઇવ પાવરને પિસ્ટનથી મુખ્ય ડ્રાઇવ વ્હીલ પર ગિયર વ્હીલ્સ દ્વારા ટ્રાન્સમિટ કરવાને બદલે, આગળના મુખ્ય ડ્રાઇવ વ્હીલ્સ સાથે ક્રેન્ક દ્વારા, સિલિન્ડરોમાંથી સીધા જ ડ્રાઇવ પાવરને પ્રસારિત કરવાનો વિચાર પેટન્ટ કર્યો. મિકેનિઝમ, જે ગિયર વ્હીલ્સ સાથે ડ્રાઇવિંગ પાવરને પ્રસારિત કરે છે, એક આંચકાજનક હિલચાલનું કારણ બને છે, ખાસ કરીને જ્યારે મોટા દાંત પર વસ્ત્રો આવે છે. મિકેનિઝમ, જે સિલિન્ડરમાંથી સીધું પાવર ટ્રાન્સમિટ કરે છે, તે પાતળું છે, જે ડિઝાઇનર્સને વધુ સ્વતંત્રતા આપે છે.

સ્ટીમ લોકોમોટિવ બોઈલર

લોકોમોટિવ બોઈલર, જે સાદા ટ્યુબના રૂપમાં હતા, તે ફરતી ટ્યુબ સ્વરૂપમાં ફેરવાઈ ગયા છે, અને પછી એક નળીઓવાળું સ્વરૂપ છે જેમાં ઘણી બધી પાઈપો જોડાઈ છે, આમ મોટી હીટિંગ સપાટી પૂરી પાડે છે. આ પછીના સ્વરૂપમાં, પાઈપોની શ્રેણી હર્થની બાજુ પર સ્થિત સમાન પ્લેટ સાથે જોડાયેલ હતી. સિલિન્ડરોમાંથી નીકળતી એક્ઝોસ્ટ સ્ટીમ પાઈપોમાંથી અને ધુમાડાના છેડાથી ચીમનીમાં જતાં વિસ્ફોટનું કારણ બને છે, આમ લોકોમોટિવ ગતિમાં હોય ત્યારે આગને જીવંત રાખે છે. જ્યારે લોકોમોટિવ સ્થિર હતું, ત્યારે વેણીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. લિવરપૂલ અને માન્ચેસ્ટર કંપનીના એકાઉન્ટન્ટ હેનરી બૂથે 1827માં વધુ વિકાસ, મલ્ટિટ્યુબ બોઈલરની પેટન્ટ કરાવી. સ્ટીફન્સને તેના રોકેટ લોકોમોટિવ પર પણ આ શોધનો ઉપયોગ કર્યો હતો (પરંતુ પહેલા તેને ખાતરી કરવામાં ઘણો સમય લાગ્યો હતો કે છેડાની પ્લેટો પરના કનેક્ટિંગ કોલર કે જેમાં કોપર પાઈપ જોડાયેલા હતા તે વોટરટાઈટ નથી).

1830 પછી સ્ટીમ એન્જિને તે સ્વરૂપ લીધું જેમાં તે આજે જાણીતું છે. જ્યાંથી ધુમાડો નીકળતો હતો તે છેડે સિલિન્ડરો કાં તો આડા અથવા સહેજ વળેલા હતા અને જ્યાં ભઠ્ઠી બળી હતી તે છેડે ફાયરમેનની જગ્યા હતી.

સ્ટીમ લોકોમોટિવની ચેસિસ

જેમ જેમ સિલિન્ડરો અને એક્સેલ્સ બોઈલર સાથે જોડવાનું બંધ કરી દીધું અથવા સીધા બોઈલરની નીચે મૂકવામાં આવ્યું, ત્યારે વિવિધ ભાગોને એકસાથે પકડી રાખવા માટે એક ફ્રેમ બનાવવી પડી. બ્રિટિશ લોકોમોટિવ્સમાં સૌપ્રથમ ઉપયોગમાં લેવાતી બાર ફ્રેમ ટૂંક સમયમાં યુએસએમાં પણ લાગુ કરવામાં આવી હતી, જેનાથી ઘડાયેલા લોખંડમાંથી કાસ્ટ સ્ટીલમાં સંક્રમણ થયું હતું. રોલોરો ફ્રેમની બહાર માઉન્ટ થયેલ હતા. ઈંગ્લેન્ડમાં, બાર ફ્રેમને પ્લેટ ફ્રેમ દ્વારા બદલવામાં આવી હતી. આમાં, રોલરોને ફ્રેમની અંદર રાખવામાં આવ્યા હતા અને ફ્રેમ માટે સ્પ્રિંગ સસ્પેન્શન (હેલિકલ અથવા લીફ-આકારના) હતા અને એક્સેલ બેરિંગ્સ (લુબ્રિકેટેડ બેરિંગ) એક્સેલને પકડી રાખતા હતા.

1860 પછી, બોઈલર બાંધકામમાં સ્ટીલના ઉપયોગ સાથે, ઉચ્ચ દબાણ પર કામ કરવું શક્ય બન્યું. 19મી સદીના અંતમાં, લોકોમોટિવ્સમાં 12 બારનું દબાણ સામાન્ય બન્યું; સંયોજન લોકોમોટિવ્સમાં, 3,8 બારના દબાણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. આ હર યુગમાં આ દબાણ વધીને 17,2 બાર થઈ ગયું છે. 1890 માં, એક્સપ્રેસ એન્જિનના સિલિન્ડરો 51 સેમીના વ્યાસ અને 66 સેમીના સ્ટ્રોક સાથે બનાવવામાં આવ્યા હતા. પાછળથી, યુએસએ જેવા દેશોમાં, સિલિન્ડરનો વ્યાસ વધીને 81 સે.મી. થયો અને એન્જિન અને વેગન બંને મોટા થવા લાગ્યા.

પ્રથમ લોકોમોટિવ્સમાં એક્સેલ-સંચાલિત પંપ હતા. જો કે, એન્જિન ચાલુ હોય ત્યારે જ આ કામ કરે છે. 1859 માં, ઇન્જેક્ટર મળી આવ્યું હતું. બોઈલરમાંથી વરાળ (અથવા પછીની એક્ઝોસ્ટ સ્ટીમ) મોટી શંકુ આકારની નોઝલ (ડિફ્યુઝર)માંથી નીકળે છે, જે બોઈલરમાં વધુ દબાણે પાણી ભરે છે. "ચેક વાલ્વ" (વન-વે વાલ્વ) બોઈલરની અંદર વરાળ રાખે છે. સૂકી વરાળ કાં તો બોઈલરની ઉપરથી લેવામાં આવતી હતી અને તેને છિદ્રિત પાઈપમાં અથવા બોઈલરની ટોચ પરના કોઈ બિંદુ પરથી લેવામાં આવતી હતી અને વરાળની છતમાં એકત્રિત કરવામાં આવતી હતી. આ સૂકી વરાળને પછી નિયમનકારમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવી હતી, જે સૂકી વરાળના વિતરણને નિયંત્રિત કરે છે. સ્ટીમ એન્જિનમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિકાસ સુપરહીટિંગની રજૂઆત હતી.

વક્ર પાઇપ, જે ગેસ પાઇપ દ્વારા વરાળને ભઠ્ઠીમાં અને પછી બોઈલરના આગળના છેડે કલેક્ટર સુધી લઈ જાય છે, તેની શોધ વિલ્હેમ શ્મિટ દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને અન્ય એન્જિનિયરો દ્વારા તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. બળતણ, ખાસ કરીને પાણીની બચત તરત જ સ્પષ્ટ થઈ ગઈ. ઉદાહરણ તરીકે, 'સંતૃપ્ત' વરાળ 12 બારના દબાણ અને 188 °C તાપમાને ઉત્પન્ન કરવામાં આવી હતી; આ વરાળ સિલિન્ડરોમાં ઝડપથી વિસ્તરી, બીજા 93 ° સે સુધી ગરમ થઈ. આમ, 20મી સદીમાં, લોકોમોટિવ્સ 15% ના ટૂંકા કટ-ઓફ સમય સાથે પણ ઊંચી ઝડપે ચલાવવામાં સક્ષમ હતા. સ્ટીલ વ્હીલ્સ, ફાઈબરગ્લાસ બોઈલર લાઇનિંગ, લાંબા સ્ટ્રોક પિસ્ટન વાલ્વ, ડાયરેક્ટ સ્ટીમ પેસેજ અને સુપરહીટિંગ જેવી એડવાન્સિસે સ્ટીમ એન્જિન એપ્લિકેશનના અંતિમ તબક્કામાં ફાળો આપ્યો હતો.

બોઈલરમાંથી નીકળતી વરાળનો ઉપયોગ અન્ય હેતુઓ માટે પણ થતો હતો. ટ્રેક્શન વધારવા માટે, ફ્લશિંગને બદલે, 1887 માં વરાળ "સેન્ડબ્લાસ્ટિંગ" રજૂ કરવામાં આવી હતી, જેણે ઘર્ષણ બળમાં વધારો કર્યો હતો. મુખ્ય બ્રેક્સ મશીનમાંથી શૂન્યાવકાશ દ્વારા અથવા સ્ટીમ પંપ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી સંકુચિત હવા દ્વારા કાર્યરત કરવામાં આવી હતી. વધુમાં, પાઈપો દ્વારા વેગનમાં વહન કરવામાં આવતી વરાળ દ્વારા ગરમી પૂરી પાડવામાં આવતી હતી અને સ્ટીમ ડાયનેમોસ (જનરેટર) માંથી ઇલેક્ટ્રિક લાઇટ મેળવવામાં આવતી હતી.