Önemli İcatlar - Lokomotif
Ziyaretçi
lokomotif
raylar üzerinde seyreden demiryolu vagonu katarlarını çekmekte kullanılan özitmeli taşıtların ortak adı.
Sponsorlu Bağlantılar
Lokomotiflerde kullanılan başlıca güç kaynaklan buhar, elektrik ve petrol kökenli yakıtlardır. Etkili ilk lokomotifi 1803’te Richard Trevithick geliştirdi; ne var ki, Galler’deki maden ocaklarında kullanılmak üzere yapılan “New Castle” adlı bu lokomotif o dönemin demir rayları için oldukça ağırdı. İlk kullanışlı lokomotifi ise 1812’de, İngiltere’de Leeds yakınlarındaki Middle- ton ocağında denetçilik yapan John Blen- kinsop yaptı. Bu lokomotifte hareket, iki düşey silindirin, tekerleklere bir dişliyle bağlanan iki şaftı hareketlendirmesiyle sağlanıyordu ve tekerlekler dişli bir ray üzerinde yuvarlanıyordu.
1829’da İngiliz mühendis George Stephenson,(Bakınız George Stephenson)modern buharlı lokomotiflerin ilk örneği olan “Rocket” adlı lokomotifi yaptı. Bu lokomotifte, tekalev borulu buhar kazanı yerine gene Stephenson’ın geliştirdiği çokalev borulu buhar kazanı kullanılmıştı. “Rocket”te aynca, modern lokomotiflerde olduğu gibi ocağın içinde bir hava akımı oluşturuluyor ve buhar pistonlardan dışarı atılabiliyordu. Pistonlar bir çift devindirici (motris) tekerleğe bağlanmıştı ve tekerleklerin raydan çıkmasını önlemek amacıyla iç taraflarına buden yapılmıştı. ABD’de ise ilk lokomotifi 1825’te John Stevens çalıştırmayı başardı. Üç raylı bir hatta seyreden bu lokomotifin merkezinde dişli bir tekerlek oltadaki raya geçiyordu.
Önceleri, lokomotiflerde, “Rocket”te olduğu gibi bir çift devindirici tekerlek bulunuyordu; bir süre sonra biyellerle birbirine bağlanmış dört devindirici tekerlekli lokomotifler geliştirildi. Bunlarda çekiş, lokomotifin ağırlığıyla raylar ile tekerlekler arasında oluşan sürtünmeyle sağlanıyordu.
20. yüzyılda buharlı lokomotifler, 200 vagonluk bir yük trenini saatte 120 km hızla götürebilecek gelişkin makinelerle donatıldı, böylece boyudan giderek büyümeye, ağırlıklan artmaya başladı. Devindirici tekerleklerin çapı 2 m’ye ve en büyük lokomotiflerde de sayıları 16’ya kadar çıktı. Devindirici tekerleklerin gerisinde yer alan arka tekerlekler, çok büyük bir yatay buhar kazanındaki suyun ısıtılması için daha büyük bir ocağın taşınmasını sağlıyordu. Özellikle Avrupa’daki daha küçük lokomotifler kendi yakıtlannı (kömür ya da bazen petrol) üzerlerinde taşıyordu, ama buharlı lokomotiflerin pek çoğunda yakıt ve su lokomotifin arkasına bağlı bir vagonda taşınıyordu.
II. Dünya Savaşı sırasında ABD’de geliştirilen Big Boy lokomotifi gibi basit genleşmeli buharlı lokomotiflerde buhar kazanından gelen buhar, iki (ya da daha çok) silindirde kullanıldıktan hemen sonra dışarı atılıyordu. Bileşik genleşmeli lokomotiflerde ise buhar önce bir ya da iki yüksek basınçlı küçük silindire gidiyor ve daha sonra iki düşük basınçlı büyük silindire geçiyor ve daha sonra da dışarı atılıyordu. Bu yöntemle daha fazla ısıl verimlilik sağlanmakla birlikte, bu lokomotiflerin bakım giderleri daha yüksekti.
Çoksilindirli (birden çok) basit genleşmeli lokomotifler birçok ülkede yaygın olarak kullanılmıştır. Özellikle üç ve dört silindirli lokomotifler İngiltere’de oldukça yaygındı. Bileşik genleşmeli lokomotifler ise Fransa’ da tutuldu ve burada uzun bir süre bu türde birçok lokomotif geliştirildi.
Zamanla alternatif piston hareketli buharlı lokomotifler üzerinde bir dizi değişiklik yapıldı. Bu gelişmelerin arasında, yüksek basınçlı (santimetrekareye 20-21 kg) buhar kazanlarının kullanılması; aşın ısıtma ve besleme suyunun ön ısıtması tekniklerinin uygulanması; makaralı rulmanlardan yararlanılması; sürgülü piston supaplarının yerine düşey supapların uygulanması sayılabilir. Buharlı lokomotifler basit bir yapıya sahiptir ve aşın kullanıma ve hırpalanmaya karşı dayanıklıdır; ama fazlaca uzun olmasa da her seferden sonra ciddi bir bakım gerektirir. Aynca, ağırlıkları nedeniyle raylarda önemli bozulmalara yol açabilirler. Eksik anma ve sıcaklık kayıpları nedeniyle, bu- arlı lokomotiflerin ısıl verimlilikleri ender olarak yüzde 6’yı aşar. Günümüzde Çin, Hindistan’ın bazı bölgeleri ve Orta Afrika’ nın dışında, buharlı lokomotifler artık kullanılmamaktadır.
Lokomotiflerde elektrik enerjisinden yararlanmaya yönelik çalışmalar, henüz buharlı lokomotiflerin geliştirilmekte olduğu yıllarda başlatıldı. Bataryalar üzerindeki deneylere 1835’lerde girişilmişti, ilk kullanışlı elektrikli lokomotif ise 1879’da Berlin’ de bir sergide tanıtıldı. 1895’te ABD’de Baltimore ve Ohio Demiryolu Şirketi Baltimore limanında bir elektrikli lokomotif kullanmaya başladı. 1902’de İtalya’da da âna hatlarda elektrikli lokomotifler sefere kondu.
Buharlı ve dizel-elektrikli lokomotifler, birbirlerinden çok farklı olmakla birlikte, ortak noktaları hareket etmeleri için gerekli olan enerjiyi kendilerinin üretmesidir; buna karşılık elektrikli lokomotifler, başka yerde üretilen elektrik enerjisinden yararlanırlar. Ağır bir katan hareket ettirmek ya da dik bir yokuşu tırmanmak gerektiğinde, elektrikli lokomotifler, olanaklı olanın ötesinde bir enerji sağlama olanağına sahiptirler. Bu tür lokomotiflerin motor donanımları daha basittir, bu nedenle de hem bakım giderleri daha düşüktür, hem de daha az bakım gerektirirler, ayrıca dizel-elektrikli lokomotiflerden daha uzun ömürlüdürler.
Elektrikli lokomotiflerin ekonomik olabilmesi için bol ve ucuz elektriğe gereksinim vardır. Ayrıca yolcu sayısının, elektrik üretim tesislerinin, havai besleme hatlanmn ve elektrik akımını lokomotife ileten yanal iletken rayların yüksek bakım giderlerini karşılayabilecek düzeyde olması gerekir. İskandinav ülkelerinde ve İtalya’da demiryolu hatlanmn yarısından fazlası, Fransa ve Almanya’da ise üçte biri elektriklendirilmiştir. ABD’de ise demiryollannın yalnızca yüzde biri elektriklendırilmiştir.
Elektrikli çekiş sistemleri, temel olarak doğru ve alternatif akımlı sistemler olarak ikiye ayrılır. Doğru akımlı sistemlerde, havai besleme hatları ya da üçüncü raylarla, 1.500-3.000 volt gücünde elektrik enerjisi taşınır. Doğru akımlı sistemlerin, kısa aralıklarla kurulan pahalı trafo merkezlerine gerek duyması ve havai besleme hattının ya da yanal iletken ray sisteminin çoğunlukla büyük ve ağır olması önemli sakıncalar doğurur.
Alternatif akımlı sistemlerde özellikle yüksek voltajlı (10 bin volt ve daha fazla) havai besleme hatları daha az sayıda trafoya
gerek duyar; ayrıca bu tür lokomotiflerde, doğru akım üretmek için kullanılan özel donanımlara gerek yoktur. Buna karşılık alternatif akımlı motorlar, standart ticari frekans ya da sanayi frekansındaki (Avrupa’da 50 hertz, ABD’de 60 hertz) alternatif akımla çalışmaya uygun değildir. Bu sorunun çözümü için düşük frekanslı alternatif akımın kullanılması gerekir. Uzun bir dönem boyunca bu amaçla değişik voltajda ve frekansta alternatif akım sistemleri denendikten sonra, aralarında İngiltere, Türkiye, Portekiz, Rusya Federasyonu, Hindistan, Çin, Japonya ve Arjantin’in de bulunduğu bir dizi ülkede 25 bin volt ve 50 ya da 60 hertz sistemi kullanılmaya başladı.
Ticari frekanslı alternatif akımlı sistemlerde, lokomotifin devindirici tekerleklerine güç aktarımı üç yöntemle yapılır:
1) Lokomotifteki bir döner dönüştürücü ya da statik doğrultucu yardımıyla alternatif akım düşük voltajlı doğru akıma dönüştürülerek standart doğru akımlı çekiş (cer) motorlarına beslenir,
2) alternatif akımlı motorları çalıştırmak için bir dönüştürücü yardımıyla değişik frekanslı akım üretilir,
3) çekiş motorları alternatif akımı doğrudan doğruya kullanır. Birinci yöntemde silikon doğrultucuların ya da silikon denetimli doğrultucuların (trister) kullanımı daha iyi sonuç verir.
Dizel-elektrikli lokomotiflerde, doğrudan lokomotifin dingillerine bağlı çekiş motorları için elektrik üreten bir üreteci çalıştırmak amacıyla dizel motorundan yararlanılır. Dizel manevra lokomotifleri 1925’te kullanılmaya başladı. 1932’de Almanya’da dizel- elektrikli lokomotifler ana hatlarda hizmete girdi. İki vagondan oluşan, modern görünüme sahip bu tren saatte 120 km hız yapabiliyordu. 1935’te ABD’de dizel-elektrikli lokomotifler önce yolcu trenlerinin, 1939’da da yük katarlarının çekilmesi için kullanılmaya başladı.
II. Dünya Savaşı sırasında buharlı lokomotifler yaygın olarak kullanıldı, ama savaştan kısa bir süre sonra bunlar yerlerini, önce Kuzey Amerika’da, daha sonra Avrupa’da dizel-elektrikli lokomotiflere bıraktı. Dizel lokomotiflerin ısıl verimlilikleri, buharlı lokomotiflerden yaklaşık dört kat daha fazladır ve bu nedenle bunlar aynı güç için daha az yakıt harcarlar. Dizel lokomotifler çok kısa bir sürede hızlanabilirler, yüksek hızlarda çalışırken demiryolu hattına daha az zarar verirler ve buharlı lokomotiflere oranla daha az bakım gerektirirler. Dizel-elektrikli lokomotifler ayrıca elektrikli lokomotiflerin verimliliğinde çalışırlar (kendi güç üretme kapasitesinin sınırları içinde), buna karşılık bunlar için trafo merkezi ve elektrik dağıtım şebekesi kurmak gerekmez.
Dizel motorlan, güç ve verimlilik açısından büyük ölçüde geliştirilmekle birlikte temel ilkeleri bakımından hep aynı kalmıştır. Bunlarda, silindirin içine emilen hava daha sonra sikıştırılır, böylece sıcaklığı yükseltilir. Ardından silindirin içine az miktarda yakıt püskürtülür. Yakıt yüksek sıcaklığın etkisiyle ateşlendiğinden bujiye gerek duyulmaz. Dizel motorunun çevrimi iki ya da dört zamanlı olabilir ve silindirler aynı doğrultuda, V biçiminde, yatay olarak karşılıklı ya da dikey olarak karşılıklı yerleştirilebilir. Çalışma hızı dakikada 350-2.000 devir arasında değişir ve çıkış verimi 10 ile 3.600 beygirgücü arasında olabilir. ABD’deki demiryollarında kullanılan dizel motorlarının hızı dakikada 1.000 devirdir. Avrupa’da ve başka yerlerde kullanılan dizel motorları daha karmaşık ve daha yüksek devirlidir.
mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Denetim donanımından geçen bu enerji daha sonra çekiş motorlarını harekete geçirmek için kullanılır. Elektrikli çekiş sistemi genel olarak 600 volt doğru akımla çalışır, ama bu gerilim çalışma koşullarına göre büyük değişiklik gösterebilir. Seri bağlanmış çekiş motorları devindirici tekerleklerin dingiline bağlıdır.
Son yıllarda dizel motorun, doğru akım üretecinin yerine alternatif akım üreten bir alternatörü çalıştırdığı birçok dizel-elektrikli lokomotif türü geliştirilmiştir. Statik doğ- rultucular, ortaya çıkan alternatif akımı çekiş motorları için doğru akıma dönüştürür. Bu tasarımın başlıca nedeni alternatörün daha fazla güç üretebilmesi ve bakım giderlerinin benzer bir doğru akımlı makineden daha az olmasıdır.
Dizel lokomotiflerde başka transmisyon türleri de kullanılır. Almanya’da hidrolik transmisyon sistemi yaygınlık kazanmıştır. Hidrolik transmisyonda, yağ ya da benzer bir sıvıyla dolu bir odadaki türbini hareketlendiren bir kompresör ya da santrifüj pompa kullanılır. Dizel motoru tarafından çalıştırılan pompa motorun bu enerjisini türbinin kanatlarına çarpan yağdaki kinetik enerjiye dönüştürür. Kanatların hızı arttıkça, yağın çarpma hızı azalır ve böylece lokomotifin hızı artar. Mekanik transmisyon en basit transmisyon türüdür ve genel olarak çok fazla güç gerektirmeyen lokomotiflerde kullanılır. Bu sistemler temel olarak otomobillerde kullanılanlara benzeyen bir dişli kutusu ve bir kavramadan oluşur. Bazı durumlarda sürtünmeli kavramanın yerine hidrolik kavramadan yararlanılır.
Günümüzde devindirici enerji kaynaklarına alternatif olarak türbinler geliştirilmeye başlamıştır. 1969’da ABD’de ve Kanada’da hizmete giren ve uçaklarda kullanılan türden türbinlerle donatılmış yolcu trenleri bunun başarılı örnekleridir.
kaynak: Ana Britannica
BAKINIZ Önemli İcatlar - Buhar Motoru (Buhar Makinesi)
George Stephenson
Son düzenleyen Safi; 19 Şubat 2017 23:22
