lokomotif

Raylar üstünde bir vagon dizisini çekmede kullanılan, buharla ya da bir motorla çalışan makine. Demiryolu sistemleri, XVI. yy`da kurulmuş, ama vagonlar 1804`e kadar insan gücüyle çekilmiş, 1804`te, Wales Bölgesi`nin (İngiltere) güney kesiminde, Richard Trevithick, bir buharlı lokomotif geliştirmiştir. Bu lokomotif, dökme demirden yapılma bazı maden ocağı raylarını kırmışsa da, vagonların çekilmesinde buhargücünden yararlanılabileceğini, bacadan çıkan egzoz buharının ate­ şi canlandırmak için kullanılması yoluyla buhar üretiminin hızlandırılabileceğini ve düzgün yüzeyli raylar üstünde yeralan düzgün yüzeyli tekerleklerin tahrikgücü- nü iletebileceğini kanıtlamış, o tarihten sonra lokomotifler sürekli geliştirilmiştir.
BUHARLI LOKOMOTİFLER Buharlı lokomotif, güçlü ve yalın bir makinedir-. Bir silindire .

“Raylar üstünde bir vagon dizisini çekmede kullanılan, buharla ya da bir motorla çalışan makine. Demiryolu sistemleri, XVI. yy`da kurulmuş, ama vagonlar 1804`e kadar insan gücüyle çekilmiş, “

Raylar üstünde bir vagon dizisini çekmede kullanılan,

Raylar üstünde bir vagon dizisini çekmede kullanılan, buharla ya da bir motorla çalışan makine. Demiryolu sistemleri, XVI. yy`da kurulmuş, ama vagonlar 1804`e kadar insan gücüyle çekilmiş, 1804`te, Wales Bölgesi`nin (İngiltere) güney kesiminde, Richard Trevithick, bir buharlı lokomotif geliştirmiştir. Bu lokomotif, dökme demirden yapılma bazı maden ocağı raylarını kırmışsa da, vagonların çekilmesinde buhargücünden yararlanılabileceğini, bacadan çıkan egzoz buharının ate­ şi canlandırmak için kullanılması yoluyla buhar üretiminin hızlandırılabileceğini ve düzgün yüzeyli raylar üstünde yeralan düzgün yüzeyli tekerleklerin tahrikgücü- nü iletebileceğini kanıtlamış, o tarihten sonra lokomotifler sürekli geliştirilmiştir.
BUHARLI LOKOMOTİFLER Buharlı lokomotif, güçlü ve yalın bir makinedir-. Bir silindire giren buhar, genleşerek, pistonu öbür uca kadar iter. Silindirin dönüş hareketi sırasında bir kapak açılarak, genleşmiş buharın buradan dışarı çıkmasını sağlar. Pistonun hareketi, mekanik bağlantılar aracılığıyla, lokomotifin ana tahrik tekerleğini çevirir. Trevithick lokomotifinin yapımını izleyen 25 yıl içinde, kömürtaşınan demiryollarında, sınırlı sayıda buharlı lokomotif başarıyla kullanıldı. Bunda, Napolyon savaşlarının sonlarına doğru, yem fiyatlarındaki büyük yükselişin de önemli etkisi oldu. Dökme demirden yapılan levha yollar, buharlı lokomotifin ağırlığını çekebilecek güçte olmadıklarından, vagon tekerleklerinin içine oturduğu L kesitli bu yolların yerini kısa bir süre sonra, düz yüzeyli raylar ve flanşlı tekerlekler aldı. George Stephenson, 1814`te kendinden önceki tasarımcıların deneyimlerinden yararlanarak, düz yüzeyli raylar üstünde hareket eden lokomotifler yapmaya başladı. Daha önceki lokomotiflerin aşağı yukarı tü­ münde, silindirler dikey durumda yerleştiriliyor ve kısmen kazanın içine daldırılıyordu. Stephenson ve Losh, 1815`te tahrik gücünü pistondan ana tahrik tekerleğine dişli çarklarla iletmek yerine, ana tahrik tekerlekleri üstünde bulunan kranklar aracılığıyla, doğrudan doğruya silindirlerden iletme düşüncesinin patentini aldılar. Tahrik gücünü dişli çarklarla ileten düzenek, özellikle büyük dişlerde aşınma ortaya çıktığında, sarsıntılı bir harekete neden oluyordu. Gücü doğrudan silindirden ileten mekanizma, daha yalın olduğundan, tasarımcılara daha geniş bir serbestlik sağladı. Lokomotif kazanları da, eskiden yalın .bir boru biçimindeyken, önce dönüşlü bîr boru biçimine, sonra da birçok borunun bir arada bulunduğu (ve böylece daha geniş bir ısıtma yüzeyi sağladığı) borulu biçime dönüş­ tü. Bu son biçimde, bir dizi boru, ocağın yandığı yanda bulunan benzer bir plakaya bağlanmıştı. Silindirlerden gelen egzoz buharı, borulardan geçip dumanın çıktığı uçtan bacaya giderken bir patlamaya neden oluyor, böylece, lokomotifin hareketli olduğu sırada ateşi canlı tutuyordu. Lokomotif olduğu yerde dururken de, bir körük kullanılıyordu. Liverpool and Manchesterşirketinin muhasebecisi Henry Booth, 1827`de, daha ileri bir gelişme olan çokborulu kazanın patentini aidi. Stephenson da bu buluşu, Rocketadlı lokomotifinde kullandı (ama önce, bakır boruların bağlandığı uç plakalarındaki bağlantı bileziklerinin su sızdırmaması için, olduk­ ça uzun denemeler yapması gerekmişti). 1830`dan sonra buharlı lokomotif, günümüzde bilinen biçimini aldı. Silindirler, dumanın çıktığı uca ya yatay ya da hafifçe eğik durumda yerleştiriliyor, ateşçinin yeriyse, ocağın yandığı uçta yeralıyordu. Silindirlerin ve dingillerin kazana bağlı olmaktan ya da kazanın tam altına yerleştirilmekten çıkmasıyla birlikte, çeşitli parçaları bir arada tutacak bir çerçevenin yapılması gerekti. İlk kez İngiliz lokomotiflerinde kullanılan çubuk çerçeve, çok geçmeden ABD`de de uygulandı ve dövme demir yapımından, dökme çelik yapı­ mına geçildi. Silindirler, çerçevenin dışına monte ediliyordu. İngiltere`deyse, çubuk çerçevenin yerini plaka çerçeve aldı. Bunda, silindirler çerçevenin içinde yeralıyor ve çerçeveler için yaylı süspansiyonlar (sarmal ya da yaprak biçimli), dingilleri tutmak içinse dingil yatakları (yağlanmış yatak) bulunuyordu. 1860`tan sonra çeliğin kazan yapımında kullanılmaya başlanmasıyla, daha yüksek basınçlarda çalışma olanağı bulundu. XIX. yy`ın sonuna doğru, 12 bar basınç, lokomotiflerde yaygınlaştı; bileşik lokomotiflerdeyse, 13,8 bar basınç kullanılmaya başlandı. Bu basınç, buhar çağında 17,2 bara çıktı. 1890 yıllarında ekspres lokomotiflerinin silindirleri, 51 cm çapında ve 66 cm strokunda yapıldı. Daha sonraları ABD gibi ülkelerde silindir çapı 81 cm`ye yükseldi ve hem lokomotifler, hem de vagonlar daha büyük yapılmaya başlandı. İlk lokomotiflerde, akstan güç alarak çalışan pompalar vardı. Ne var ki, bunlar, yalnızca motor işlerken çalı­ şıyordu. 1859`da enjektör bulundu. Kazandan gelen buhar (ya da daha sonraları egzoz buharı), koni biçimli bir memeden (difüzör) fışkırarak, suyu, daha yüksek bir basınçta bulunan kazana dolduruyordu. Birçekvalf (tek yönde çalışan vana), buharı, kazanın içinde tutuyordu. Kuru buhar, ya kazanın tepesinden alınıp delikli bir boru içinde ya da kazanın tepesindeki bir noktadan alı­ nıp buhardamı içindetoplanıyordu. Bu kuru buhar, daha sonra bir regülatöre aktarılıyor ve regülatör, kuru buharın dağıtımını denetliyordu. Buharlı lokomotiflerde ortaya çıkan en önemli gelişme, aşırı ısıtmanın kullanılmaya başlanması oldu. Birgaz borusu aracılığıyla buharı önce ocağa, daha sonra da kazanın ön ucundaki bir toplayıcıya taşıyan eğimli boru, Wilhelm Schmidt tarafından bulundu ve başka mühendisler tarafından da kullanıldı. Yakıtta, özellikle de suda elde edilen tasarruf, hemen kendini gösterdi. Sözgelimi, 12 bar basınçta ve 188 °C sıcaklıkta `doymuş` buhar üretiliyordu; bu buhar, 93 °C daha ısıtılarak, silindirlerde hızla genleşiyordu. Böylece, XX. yy`da lokomotifler, % 15 gibi kısa kesme zamanlarında bile yüksek hızlarda çalışabilecek hale geldi. Çelik tekerlekler, fiberglas kazan kaplamaları, uzun adımlı piston supapları, dolaysız buhargeçitleri ve aşırı ısıtma gibi gelişmeler, buharlı lokomotif uygulamasının son aşamasına katkıda bulundu. Kazandan gelen buhar, başka amaçlarla da kullanı­ lıyordu. Çekiş gücünü artırma amacıyla, akıtma yerine, 1887`de sürtünme kuwetini artıran buharla `kumlama` kullanılmaya başlandı. Ana frenler, makineden elde edilen bir vakumla ya da bir buhar pompasının sağ­ ladığı basınçlı havayla çalıştırıldı. Ayrıca, borularla vagonlara taşınan buharla ısıtma sağlanıyor ve buharlı dinamolardan (jeneratör) elektrik ışığı elde ediliyordu. Sınıflandırma; Buharlı lokomotifler, tekerleklerinin sayısına göre sınıflandırılır. Manevra istasyonlarında kullanılan küçük lokomotiflerin dışında, bütün modern buharlı lokomotiflerin ön tekerlekleri, bir mille, bojiye ya da vagon şasisine bağlanır. Bu tekerlekler, lokomotifin virajları almasını sağlar. Arkadaki tekerleklerse, oca­ ğın ağırlığının taşınmasına yardım eder. ABD`de standart lokomotifler, yıllar boyu 4-4-0 tipindeydi; yani 4 tane ön tekerlekleri ve 4 tahrik tekerlekleri vardı; arka tekerlekleriyse yoktu. Ayrılık Savaşı`nda kullanılan General adlı ünlü lokomotif de bu türdendi. Daha sonra, Mikado tipi 2-8-2 sınıfından yük lokomotifi ortaya çıktı. Avrupa`daysa, sınıflandırma yapmak için, tekerleklerin yerine, dingillerin sayısı belirtilir ve tahrik tekerleklerine sayı yerine harf verilir. Böylece, sözgelimi ABD`nde 2-8-2 sınıfından bir lokomotif, Almanya`da 1D1 diye sınıflandırılır. Büyük buharlı lokomotifler eklemlidir. Bunlarda, iki grup tahrik tekerleği ve silindir, aynı kazandan beslenir. Lokomotifin virajları dönmesi için, tahrik tekerleği grupları bir eklemle ayrılır. Buharlı lokomotifler oldukça dayanıklı ve güçlüdür. Ama artık yerlerini, elektrikli lokomotifler, özellikle de dizel lokomotifler almıştır. Isıl yitimler ve yakıtın bütü­ nüyle yakılamaması nedeniyle, buharlı lokomotiflerin verimi, genellikle % 6`nın üstüne çıkamaz. DİZEL LOKOMOTİFLER Dizel lokomotifler çoğunlukla, dizel elektrik tahrikli lokomotiflerdir. Bunlarda bir dizel (ya da diesel) motoru, bir dinamoyu çevirerek elektrik üretir; bu elektrik, tahrik tekerleklerini çeviren elektrik motorunu çalıştırmak için kullanılır. Hareket genellikle, dişlinin çevrilmesiyle iletilir. İlk dizel lokomotif 1913`te yapılmıştır. İkinci Dünya Savaşı`ndan sonraysa, demiryollarının elektriklenmesinin ekonomik olmadığı yerİerde, dizel lokomotifler bütünüyle buharlı lokomotiflerin yerini almış­ lardır. Dizel lokomotifler, buharlı lokomotiflerden birçok bakımdan üstündür. Ansızın kalkıp, durabilirler. Oysa buharlı lokomotiflerde, özellikle soğuk havalarda, suyun ısıtılması zaman alır ve buhar makinesi çalışmadığı zamanlarda bile, ateşin yanık tutulması gerekir. Dizel motoru, su tüketmediğinden, bakıma gerek göstermeden daha uzun bir yol alabilir. Isıl verimi, buhar lokomotifinin dört katı kadardır; bu da yakıtta büyük bir tasarruf sağlar. Dizel motorların ivmelenmeleri ve yüksek hızlarda gitmeleri daha sarsıntısız gerçekleştiğinden, raylarda ve demiryolu yatağında daha az aşınmaya neden olurlar. Dizel lokomotifleri, elektriği kendileri ürettiklerinden, jenaratör ve tahrik motorları genellikle dalgalı akımlı değil, doğru akımlıdır. Büyük lokomotiflerde, 16 silindirli dizel motorları bulunur. Bunların ağırlığı 15 tondan fazladır. ELEKTRİKLİ LOKOMOTİFLER Elektrik gücüyle çalışan ilk lokomotif, 1834`te yapıldı. Ama, ilk elektrikli lokomotifler, bataryayla çalışıyordu. Bataryalar ağırdı ve sık sık şarj edilmeleri gerekiyordu. Günümüzdeki elektrikli trenler, kendi elektrik kaynaklarını kendileri taşımazlar; yani elektriği, ya üstlerinde yeralan elektrik tellerinden ya da altlarındaki üçüncü bir raydan alırlar. Tahrik motorları için gerekli olan güç ya üçüncü raydan bir pabuçla ya da üstteki tellerden bir pantografla toplanır. Yoğun trafikli demiryollarında en ekonomik tür, elektrikli trenlerdir. Demiryollarında dalgalı akım sistemlerinden değil, doğru akım sistemlerinden yararlanılır; çünkü böylece, daha hafif elektrik motorları kullanılabilir. Ama bu, elektrik hatlarındaki dalgalı akımı, doğru akıma çeviren doğrultmaçlarla donatılmış istasyonların kurulmasını gerektirir (yüksek gerilimli doğru akımın uzun mesafelere iletilmesi oldukça güçtür). Elektrikli trenlerdeki en son gelişme, doğrultucuları lokomotiflerin üstüne yerleştirmek ve şebeke frekansını (Avrupa`da 50 Hz, Kuzey Amerika`da 60 Hz) kullanmak olmuş, böylece, gerekli istasyonların sayısı azaltılmıştır. Metrolarda ve öbür hızlı ulaşım sistemlerinde de elektrikli araçlar kullanılır. Bu yöntem, yalnızca ekonomik olmakla kalmamakta, aynı zamanda kentlerde hava kirlenmesini de azaltmaktadır. Kentlerin dışındaysa, demiryolları, yalnızca küçük ülkelerde ve günlük trafi­ ğin düzenli ve yoğun olduğu yerlerde elektrikle çalışır duruma getirilmektedir. Bununla birlikte kentlerin kalabalıklaşması, hava kirlenmesi, fosil yakıtların günden güne azalması nedeniyle, elektrikli demiryollarının, gelecekte daha da yaygınlaşacağı sanılmaktadır. Dünyanın en modern elektrikli demiryollarını kurmuş olan Japonya, bunları, saatte 241 kilometre hıza ulaşabilecek biçimde planlamıştır. Öbür türler. Buhar türbinli, elektrik türbinli ve gaz türbinli lokomotifler de yapılmıştır. ABD`de gaz türbinli birkaç lokomotif çalıştırılmaktadır. Ancak, bunların ısıl verimleri yeterince yüksek olmadığından henüz dizel lokomotiflerle ve elektrikli lokomotiflerle rekabet edecek durumda değillerdir.