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Stephenson's Rocket - Wikipedia

ロバート・スチーブンソン会社の製造した蒸気機関車ロケットの最高速度は時速 45 km で、コークスを 燃料としていました。 リバプール・マンチェスター鉄道に書かれていますが、 鉄道ができた当初は速度は 27 km に制限されていました。当初はレールを枕木で固定していなかったので、 速度を上げるとレールの間隔が広がってしまったせいです。

ロケットは 0-2-2 形式の機関車です。この数値は 前輪、動輪、後輪 の数を順にならべたものです。

スチーブンソンのロケット
(Stephenson's Rocket)

スチーブンソンのロケットとは ニューカッスル・アポン・タインの ロバート・スチーブンソン会社 (Robert Stephenson and Company) の フォース・ストリート工場 (Forth Street Works) で建造された 0-2-2 の車輪の配置を持つ初期の蒸気機関車である。

この蒸気機関車は リバプール・マンチェスター鉄道が 最も優れた機関車を選ぶために 1829 年に開催したレインヒル試験のために製造され、ここで勝利した。 ロケットは最も最初の蒸気機関車ではないが、 当時最も先進的な機関車を製造するための幾つかの新考案を 1 つにまとめたものである。

これはスチーブンソンによる発展し続ける蒸気機関車のデザインでは最も有名なもので、 それに続く 150 年間に大半の蒸気機関車のひな型となったものである。 蒸気機関車は保存され、現在ではロンドンのサイエンス・ミュージアムに展示されている。

  
ロケットの同時代の描画 元々の状態のロケットのレプリカ
ニュルンベルクの輸送博物館
展示会「アドラー、ロケットとその仲間達」の最中
  1. デザイン
  2. 操業とその後の歴史
  3. レプリカ
  4. フィクションにおいて
デザイン
基本的なレイアウト

この蒸気機関車は前方に煙突があり、中央に円柱状のボイラーがあり、 後方に分離した火室がある。 大きな前方の木製の車輪は角度を持たせた二基の外部のシリンダーで駆動される。 小さな後方の車輪は駆動輪には連結されず、0-2-2 の車輪の配置を持っている。

デザインの目的

スチーブンソンはロケットをレインヒル試験のためにデザインし、 このコンテストの特別な規則に適合するようにした。 貨物よりは乗客用の最初の鉄道として意図され、 ルールは速度に重点を置き、信頼性を要求した。 しかし機関車の重さはきつく制限されていた。 6 輪の機関車は 6 トンに制限され、4 輪の機関車は 4.5 トンに制限された。 とりわけ、牽引する列車の重さは機関車の実際の重さの 3 倍を超えないこととなっていた。 これ以前に成功した機関車の大きさがどのようなものであるにせよ、 スチーブンソンが気が付いた点は、 この新しいコンテストではそこそこのけん引力を持つ速くて、軽い機関車の方がよいということであった。

新考案

1 対の駆動輪

スチーブンソンの最もはっきりした決定は、1 対の駆動輪しか使用せずに、後ろに小さな積載軸を使用することである。 これは最初の 0-2-2 形式の機関車で、最初の単一駆動の機関車であった。 単一駆動にすると幾つかの利点がある。 連結棒 (coupling rod) の重さを避けることができ、二番目の軸はより小さく軽量となる。 これは重量を少しだけ支えればよいだけだからである。 ロケットは全重量の 4 1/4 トンのうちで 駆動輪は 2 1/2 トンを支えている。 これは (レインヒル試験に参加した) サン・パレイユ (Sans Pareil) よりは軸への負荷が高かった。 もっともサン・パレイユは 0-4-0 形式で、全部で 5 トンあり、4 1/2 トンの上限を超えていたため、 公的に失格となった。 初期の蒸気機関車のデザイナー達は機関車の駆動輪の粘着力が不適切であることを心配したが、 スチーブンソンは過去の経験からこの場合には問題ではなく、とりわけこのコンテストのような軽量の列車には問題でないと確信していた。

訳注
次の写真は 4-6-2 形式の蒸気機関車。前輪が 4 個、動輪が 6 個、後輪が 2 個あり、 動輪は連結棒 (coupling rod) で互いに接続され、ピストンは連接棒 (connecting rod) を介して 動輪を駆動する。

多重煙管ボイラー

【訳注】:煙道ボイラー煙管ボイラーを参照。

ロケットは多重煙管ボイラーのデザインを使用した。 それまでの機関車のボイラーは水で囲まれた 1 本のパイプから構成されていた。 (もっともランカシャー・ウイッチ (Lancashire Witch) には 2 重煙道 (flue) があった。) ロケットには 25 本の銅製の煙管 (fire-tube) があり、これが火室 (firebox) からの排気を運び、 ボイラーを通り抜け、ブラストパイプに至り、煙突に抜けていた。 この配置により、 1 本の煙道 (flue) の場合と比較すると、 熱いパイプとボイラーの水の接触面が随分と増える。 更に、大きくした分離火室からの放射熱は更に蒸気を増やし、ボイラーの効率を上げた。

元々の多重煙管の発明者ははっきりしないが、スチーブンソンか マルク・スガン (Marc Seguin) である。 知られていることは、スガンがロコモーションを見るためにスチーブンソンを訪れたことと、 スガンも自身のデザインにより 2 重煙管機関車を建造したことである。 この機関車はサン=テティエンヌ=リヨン (Saint-Étienne–Lyon) 鉄道のためのもので、ロケットよりも前であった。 (もっとも) ロケットのボイラーはもっと進展したもので、 分離した火室と排気のためのブラストパイプを 備え、スガンの扱いにくい送風機ではなかった。 ロケットは最初に多重煙管ボイラーを備えたわけではないが、発明者が誰であるのかははっきりしない。

煙管領域を広げる効用はレインヒルにおける エリクソン (Ericsson) と ブレースウェイト (Braithwaite) のノベルティー (Novelty) でも試みられた。 しかしながら、彼らのデザインは 1 本の煙管を 3 つに折り畳むものであった。 これにより、接触面積が増えたが、長さが増大し、排気が悪くなった。 この配置により、管の清掃が現実的なものでなくなった。

多重煙管の利点はすぐにも認められ、重くて遅い貨物用の機関車にも適用された。 1830 年にはスチーブンソンのかっての使用人であるティモシー・ハックワース (Timothy Hackworth) は U-字型煙道 (return-flue) を取り付けたロイヤル・ジョージ (Royal George) のデザインをやり直し、U字型煙管 (return-tube) を取り付けたウィルバーフォース (Wilberforce) クラスをデザインした。

ブラストパイプ

ロケットはブラストパイプも使用し、 シリンダーからの排気蒸気を煙突の基底部に送り込み、 部分的な真空を作りだし、火室から空気を吸引した。 ブラストパイプの発明者が誰であるのかに関しては議論があるが、 スチーブンソンは 1814 年以来これを使用している。 ブラストパイプはロケットの多重煙管ボイラーではうまく動作するが、 ボイラーを抜ける煙道が 1 つしかない初期のデザインでは、 ブラストパイプは吸引力が強すぎて、 火の上部を引きはがし、煙突から燃えがらをふりまく傾向があり、燃料の消費を随分増大した。

シリンダーが水平に近くなった

ランカシャー・ウィッチのように、 ロケットの二基のシリンダーは水平から角度を持って設置され、 ピストンは直径 1.435 m の 1 対の車輪を駆動している。 それ以前の大半のデザインでは、シリンダーは垂直に設置され、 これにより機関車が軌道を進行するにつれ、機関車に非均一的な振動を与えていた。 ロケットでは修正されて、シリンダーが水平に近くなるようにした。 このレイアウトはその後のほぼすべてのデザインに影響を及ばしている。


ロケットのレプリカでシリンダーと
蒸気弁を切断したもの

シリンダーが動輪に直接接続された

再びランカシャー・ウィッチと同様にシリンダーは動輪に直接接続された。 この配置はその後のすべての蒸気機関車に見受けられる。

分離した火室

火室はボイラーから分離し、壁が二重になり、この間に水ジャケットがある。 スチーブンソンはボイラーの最も熱い部分、従って水を気化させるのに最も効果的な部分は、 火それ自身のまわりであることを知っていた。 従って、火室は灼熱したコークスの放射熱から加熱されのであって、 熱い排気ガスの上昇気流からではない。

ロケットの時代の機関車は石炭ではなくコークスで加熱した。 地元の地主たちは石炭を燃やす固定エンジンからの暗い煙の雲に馴染んでおり、 大半の新規の鉄道に規則を課して、機関車が『自分の煙を消費する』ことを要求した。 コークスを燃やしてできる煙は石炭を燃やすよりもずっときれいであった。 蒸気機関車が効率良く石炭を直接燃焼させることができるには、 30 年が必要で、長い火室とレンガのアーチが必要であった。

ロケットの最初の火室は銅の板でできていて、横から見ると幾分三角形をしていた。 「のど板」は耐火レンガでできており、恐らく後部の板も同様であった。 1831 年に作りなおされた時に後部の板も「のど板」も錬鉄と交換され、 恐らくは銅製の (現在はない) ドラム・ラッパーがその間にあった。 これにより、内部の空間が広くなり、管の中よりは火室の中での燃焼を促進した。 これらの初期の火室には分離された水の空間が形成され、明瞭に見える 外部に取り付けられたパイプでつながれていた。

誰がデザインしたか ?

ロケットをデザインした人が誰であるかに関して色々な意見がある。 ジョージ・スチーブンソンはかって幾つかの蒸気機関車をデザインしたことはあるが、ロケットほど先進的なものではなかった。 ロケットがデザインされ、フォース・バンクス工場で建設された時には、彼はリバプールに住んでいて、 リバプール・マンチェスター鉄道の建設を監督していた。 彼の子息のロバートは南米の期間限定の仕事から戻ったばかりで、ロバート・スチーブンソン会社の社長に復帰していた。 彼は、新しい機関車をデザインしたり、建設することの日々の責任があった。 彼はリバプールの父親と頻繁に接触し、恐らくは彼から忠告を受けていたであろうが、 ロケットのデザインの大半が彼のものでないとすることは困難である。 多大に貢献したと思われる第三の人はヘンリー・ブース (Henry Booth) であり、 彼はリバプール・マンチェスター鉄道の収入役であった。 彼がロバート・スチーブンソンに多重煙管ボイラーを使用すべきであると提案したと信じられている。

スチーブンソンの蒸気エンジンの進展

ロケット以前

ロケットは蒸気エンジンの急速な発展時期に製造されている。 これはジョージ・スチーブンソンロバート・スチーブンソンの、より初期のデザインから 得られた経験に基づいている。初期のデザインにはキリングワースの蒸気機関車のブリュッヘル (Blücher, 1814 年)、 ロコモーション No. 1 (1825 年)、ランカシャー・ウィッチ (1828 年) が含まれている。

     
ブリュッヘル (1814 年) ロコモーション No. 1 (1825 年)
保存されている
ランカシャー・ウィッチ (1838 年)
訳注
ブリュッヘルとロコモーションに関しては、 鉄道輸送の歴史蒸気動力が導入されたに簡単な解説があります。

ロケットと類似の機関車

リバプール・マンチェスター鉄道が 1830 年の 9 月に開業する前に、 リバプール・マンチェスター鉄道のためにロケットと類似な 0-2-2 レイアウトで、シリンダーが後方搭載の 幾つかの蒸気エンジンが製造され、ノーザンブリアン (1830 年) で頂点を迎えた。この時までにシリンダーは水平になっていた。

  
ロケット (1829 年) レプリカ ノーザンブリアン (1830 年)

ロケット以後

同じ頃、スチーブンソンは前方搭載のシリンダーの実験をしていた。 ロケットの直後に建設された不成功の 0-4-0 形式のインビクタ (Invicta、【訳注】ラテン語、征服されない) のシリンダーは完全に水平ではなかった。 成功した 2-2-0 形式の蒸気機関車のプラネットの前方搭載のシリンダーは水平になっていた。

プラネットのデザインで製造された機関車と、 それに続く 1833 年の 2-2-2 形式のパテンティー (特許所有者, Patentee) のデザインはロケットのデザインを時代遅れのものとした。

  
プラネット (1830 年) レプリカ アドラー (Adler) (1835 年) レプリカ
パテンティー・タイプ
操業とその後の歴史
開通式の事故

1830 年 9 月 15 日のリバプール・マンチェスター鉄道の開通式は相当な催しとなり、 政府や産業界のお偉方が登場し、これには総理大臣のウェリントン公爵が含まれていた。 リバプール発の 8 編成の列車により 1 日が始まった。 事故はマージーサイド (Meseyside) のニュートン=ル=ウィローで起きた。 パレードを率いるのはジョージ・スチーブンソンの運転するノーザンブリアンで、 パレードには彼の子息の運転するフェニックス (Phoenix) と補助技術者のジョセフ・ロック (Joseph Lock) の運転するロケットがいた。 この日はリバプール代表の議員であるウィリアム・ハスキソンの死により台無しとなった。 彼はパークサイドでロケットにひかれて死亡した。


ロケット 150 周年における
客車とロケットのレプリカ
服務

1830 年から 1840 年の間の歴史は漠然と記述されているのみである。 1830 年から 1834 年にかけてロケットはリバプール・マンチェスター鉄道で服務していた。 リバプール・マンチェスター鉄道の服務以後、ロケットはイングランドの カンバーランド (Cumberland) (現在の カンブリア (Cumbria)) のブランプトン (Brampton) の近くの「カーライル卿の鉄道」(Lord Carlisle's Railway) で 1836 年から 1840 年にかけて 使用された。

改造

速度試験に勝つためのプロトタイプとして製造されたが、 この機関車はすぐにも改良されたデザイン、例えば 1830 年のスチーブンソンのノーザンブリアンとプラネット のデザインに凌駕された。

数年のうちにロケットもノーザンブリアン・クラスと似たように改造された。 シリンダーは比較すればほぼ水平の位置に変更され、 火室の容量も大きくされ、形状も単純化され、ドラム・スモーク・ボックス (drum-smokebox) が取り付けられた。 これらの変更は現在のこの蒸気機関車に見ることができる。 1829 年以来のこの機関車の変更が大きかったため、1884 年の雑誌の「ザ・エンジニア」は次のように 結論している:「疑う余地もなく、1829 年と 1830 年のロケットは全く違う機関車であると思われる。」

ダンドナルド卿のロータリー・エンジン

1834 年の機関車は更なる (不成功な) 改造のために選ばれ、 ダンドナルド卿 (Lord Dundonald) のデザインした新開発のロータリー蒸気エンジンの試験に使用された。 £80 近くの経費でロケットのシリンダーと主連棒 (driving rod) を取り外し、 二基のエンジンを駆動軸に直接搭載し、その間に給水ポンプを設置した。 その年の 10 月 23 日に操業試験が実施されたが、結果は期待外れで、 1 人の目撃者の語る所によれば「機関車は空の客車も牽引できない」とのことであった。 内在するデザイン上の欠陥とデザインに関連する技術的困難さから、 ダンドナルドのエンジンは、この仕事には単にあまりに弱弱しかったのである。

訳注
ロータリー蒸気エンジンのことは 蒸気エンジン/ロータリー蒸気エンジンを参照してください。
カーライル卿の鉄道

1836 年に、ロケットは £300 で売られ、ブランプトン (Brampton) 鉄道で服務することになった。 この鉄道はカンバーランド (Cumberland) にある鉱山鉄道で、最近スチーブンソンのゲージに変換されていた。 服務から外された後も、この場所のティンデール (Tindale) に残り、 1862 年にロンドンの博物館に寄贈された。

保存

1862 年に、ブランプトン (Brampton) の近くのミルトン・ホールのトンプソンズによって、 ロケットはロンドンの特許庁博物館 (Patent Office Museum) (現在のサイエンス・ミュージアム) に寄贈された。

機関車はサイエンス・ミュージアムに現在でも存在している。 しかしレイン・ヒルにおける状態よりはずっと改造されている。

  
ロンドンのサイエンス・ミュージアム
に保存されているロケット
近くから見る
レプリカ

1923 年に バスター・キートン (Buster Keaton) は映画 「我々のもてなし」(Our Hospitality) のために動作するレプリカを製造した。 2 年後、このレプリカはアル・セント・ジョン (Al St. John) の映画「鉄のラバ」(The Iron Mule) で再び使用された。 映画監督はキートンの助言者である ロスコー・太っちょ・アーバックル (Roscoe "Fatty" Arbuckle) であった。 この後、レプリカがどこに行ったのかは知られていない。 しかしながら、米国に少なくとも 2 台のレプリカがあり、 どちらも 1929 年に「ロバート・スチーブンソン &ホーソンズ有限会社」 により製造された。 1 台はミシガン州のデトロイト大都市圏 (Metro Detroit) 郊外のディアボーン (Dearborn) の ヘンリー・フォード博物館にあり、 もう 1 台はシカゴの 科学産業博物館 (Museum of Science and Industry) にある。


バスター・キートンは「我々のもてなし」
の中で、彼のロケットのレプリカを
きまぐれに使用した。
訳注
ジョージ・スチーブンソン、ロバート・スチーブンソン、エドワード・ピーズ (Edward Pease)、 マイケル・ロングリッジ (Michael Longridge) が設立した会社は次のように変遷した。
  1. 1823 年、ロバート・スチーブンソン会社 (Robert Stephenson and Company)
  2. 1899 年、ロバート・スチーブンソン有限会社 (Robert Stephenson and Company Limited)
  3. 1937 年、ロバート・スチーブンソン & ホーソンズ有限会社(Robert Stephenson and Hawthorns Limited)
これ以後の歴史では会社がじり貧となるが、ここでは省略。 上の記述では 1929 年にロバート・スチーブンソン&ホーソンズ有限会社 が存在していることになり、どこかの記述が不正確なようだ。

最も初期の原寸大のロケットのレプリカは「ロンドン &ノース・ウェスタン鉄道」の絵葉書 に表示されているものと思われる。(従って 1923 年よりは以前である。)

外部の一部を切り取った静止したレプリカが 1935 年に製造され、 ロンドンのサイエンス・ミュージアムのオリジナルの横に何年も展示され、 更に動作するロケットのレプリカが 150 周年記念のためにロコモーション・エンタープライゼズ (Locomotion Enterprises) により製造された。 このレプリカはレインヒルの橋を通すために オリジナルよりも煙突が短い。橋の軌道道床 (track bed) が 19 世紀よりも深くなり、 頭上余地が少なくなったからである。 この 2 つのレプリカは現在はヨークの 国立鉄道博物館 (National Railway Museum) にある。

フィクションにおいて

きかんしゃトーマス (Thomas & Friends) のテレビシリーズにおいて, スチーブンソンのロケットは ソドー伯爵 サー・ロバート・ノランビー (Sir Robert Noramby, Earl of Sodor) の友人である スチーブンになっている。 スチーブンはシリーズの特別編である キング・オブ・ザ・レイルウェイ (King of the Railway) に始めて登場している。 彼のデザインはレインヒル試験後の改造されたものに基づいているが、 スチーブンは元々のロケットと自分を同一視しており、 レインヒル試験とその後の働いていた期間を物語っている。