【科普】法國巴黎-里昂-地中海鐵路公司三壓鍋爐蒸汽機(jī)車嘗試——5-241 B 1號蒸汽機(jī)車
文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）
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TOUS RESPONSABLES
——SNCF
乘坐火車出行
你我共同負(fù)責(zé)
——法國國家鐵路 宣
提示
法國東方鐵路公司在本文均簡稱“EST”⑴，法國北方鐵路公司簡稱“NORD”⑵，法國西部國家鐵路管理局簡稱“ETAT”⑶，巴黎-里昂-地中海鐵路公司簡稱“PLM”⑷，法國國家鐵路公司簡稱“SNCF”⑸，德意志國鐵路簡稱“DRG”，德國國家鐵路簡稱“DR”；法國機(jī)械制造公司簡稱“SFCM”⑹，法國奧梅庫爾海洋鋼鐵和鍛造公司簡稱“FAMH”，法國阿爾薩斯機(jī)械制造公司簡稱“SACM”，瑞士溫特圖爾機(jī)車和機(jī)器制造廠簡稱“SLM”。
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參考
http://wikiplm.railsdautrefois.fr/wikiPLM/index.php?title=241_n%C2%B0_A_1_%C3%A0_145_du_PLM
http://wikiplm.railsdautrefois.fr/wikiPLM/index.php?title=241_n%C2%B0_B_1_du_PLM
http://wikiplm.railsdautrefois.fr/wikiPLM/index.php?title=241_n%C2%B0_C_1_du_PLM
http://wikiplm.railsdautrefois.fr/wikiPLM/index.php?title=241_n%C2%B0_D_17,_18,_19,_20,_25,_51,_66,_119,_138,_141_du_PLM
https://www.voisin.ch/vvt/materiel/locs/241p_241c.html
https://mikemorant.smugmug.com/keyword/241d18;plm/i-FDkKWNL
http://thierry.stora.free.fr/plmpgal_f.html
https://trains-et-trainz.fr/pages/doc-la-serie-241-p-2
http://www.douglas-self.com/MUSEUM/LOCOLOCO/frenchHP/frenchHP.htm
概述
241 B 1號蒸汽機(jī)車是PLM于1930年從德國Henschel & Sohn公司采購的1臺4-8-2“山岳”輪式蒸汽機(jī)車。這臺機(jī)車的特別之處在于配備了超高壓水管鍋爐、高壓煙管鍋爐和低壓煙管鍋爐各1個。
研制背景
1900年，NORD從SACM訂購了2臺采用“大西洋”4-4-2輪式的煤水車式蒸汽機(jī)車——2.641號和2.642號機(jī)車。鑒于其出色的性能，Nord決定訂購另外33臺機(jī)車——2.643號~2.675號機(jī)車。然而隨著旅客列車編組的增加，這些未來被SNCF定型為2-221 A型的蒸汽機(jī)車已難以應(yīng)對。NORD設(shè)計(jì)師Gaston Du Bousquet奉命設(shè)計(jì)采用4-6-4輪式的新型蒸汽機(jī)車——3.1101號和3.1102號。
不過，這2臺機(jī)車的鍋爐有所不同——3.1101號機(jī)車采用傳統(tǒng)的煙管鍋爐，在火箱燃燒產(chǎn)生的熱量通過大小煙管，將水加熱并最終產(chǎn)生蒸汽；而3.1102號機(jī)車則采用水管鍋爐，煤在火箱燃燒，將水管中的水加熱產(chǎn)生蒸汽，而水和蒸汽在管內(nèi)流動。
盡管Gaston Du Bousquet在1910年機(jī)車研制期間因病去世，但巴黎-拉夏貝爾機(jī)務(wù)段于1911年制造了這2臺機(jī)車，但這些機(jī)車的改進(jìn)工作就此中止。1913年，3.1102號機(jī)車的水管鍋爐被傳統(tǒng)的煙管鍋爐取代。
在NORD研制3.1101號和3.1102號機(jī)車的同時，PLM于1909年在自家的巴黎工場制造了1臺使用飽和式雙汽缸和給水過熱器的6101號機(jī)車（未來的5-231 E 1號機(jī)車），以及1臺使用復(fù)合式四汽缸的6001號機(jī)車（未來的5-231 C 1號機(jī)車）。此后，PLM開始采購“太平洋”，用于牽引旅客列車。
1913年~1914年間，SFCM向PLM交付12臺2-8-2“天皇”輪式的1001號~1012號機(jī)車（未來的5-141 A 1號~5-141 A 12號機(jī)車）。這12臺機(jī)車實(shí)際上直到1922年被PLM用于牽引重型旅客列車。
第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，EST工程師émile Duchatel研究4-8-2“山岳”輪式蒸汽機(jī)車，設(shè)計(jì)出可在115 km/h的速度時牽引700 t旅客列車的241-001號機(jī)車。241-001號機(jī)車由EST埃佩爾奈車間制造，并于1925年1月17日交付巴黎-拉維萊特機(jī)務(wù)段。在對241-001號機(jī)車運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行消除后，EST和ETAT分別采購40臺和49臺“山岳”。
1925年，PLM從法國Schneider et Cie公司采購了第1臺241 A型機(jī)車——241 A 1號機(jī)車。此后PLM于1926年~1931年從Schneider et Cie和FAMH采購144臺241 A型機(jī)車。
鍋爐設(shè)計(jì)
241 B 1號機(jī)車鍋爐采用Wilhelm Schmidt⑺式設(shè)計(jì)，即配備了超高壓水管鍋爐、高壓煙管鍋爐和低壓煙管鍋爐各1個。
超高壓水管鍋爐：壓力為110 kgf/cm2，采用“閉合回路”運(yùn)行，蒸汽發(fā)生管與回水管垂直，上接上歧管，下接下歧管。超高壓水管鍋爐利用火箱燃燒產(chǎn)生的熱量，在上歧管產(chǎn)生超高壓蒸汽，傳輸?shù)礁邏簾煿苠仩t，并將熱量傳到高壓煙管鍋爐里的水，然后由氣態(tài)返回液態(tài)，返回位于車架的下歧管，并再次開始相同的循環(huán)。因此，蒸餾水在超高壓水管鍋爐閉合回路中循環(huán)運(yùn)動。
高壓煙管鍋爐：壓力為60 kgf/cm2，放置在超高壓水管鍋爐上方，接收來自它的超高壓蒸汽，形成的高壓蒸汽在通過放置在低壓煙管鍋爐下邊的高壓過熱器后，送到高壓汽缸。
低壓煙管鍋爐：壓力為14 kgf/cm2，與普通機(jī)車相同。在低壓鍋爐中產(chǎn)生的低壓蒸汽，在通過放置在低壓鍋爐上邊的低壓過熱器過熱后，在2個混合器中與高壓蒸汽混合，送到低壓汽缸。
低壓汽缸的排汽和來自煤水車水箱的水，經(jīng)由給水加熱器加熱后，送至低壓煙管鍋爐；而低壓煙管鍋爐內(nèi)的部分水，經(jīng)由高壓進(jìn)料泵加壓后，送至高壓煙管鍋爐；至于在超高壓水管鍋爐閉合回路中循環(huán)的水，為蒸餾水，以避免管路結(jié)垢。
鍋爐壓力的增加，使得機(jī)車節(jié)省了20%的煤炭，火箱爐排面積從5 m2減少到3.89 m2。
技術(shù)數(shù)據(jù)表
測試
241 B 1號機(jī)車于1930年6月交付PLM。經(jīng)過輕微調(diào)試后，它于1931年6月與241 A型機(jī)車一道擔(dān)當(dāng)拉羅什-米熱訥—第戎區(qū)段的快速旅客列車的交路。
不過PLM在機(jī)車運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)盡管機(jī)車鍋爐布置有安全閥，但超高壓水管鍋爐內(nèi)部壓力可能超過110 kgf/cm2，與Henschel & Sohn的預(yù)測相反；而司機(jī)必須始終將注意力集中在壓力表上，并在必要時開啟超高壓水管鍋爐安全閥或高壓煙管鍋爐安全閥，以避免過度鳴響。
1931年7月~8月的測試運(yùn)行表明，241 B 1號機(jī)車至少與241 A型機(jī)車一樣強(qiáng)大，并且在以相同速度、相同負(fù)載下，前者消耗的煤炭少20%。
身后
盡管消耗的煤炭比241 A型機(jī)車少20%，但鍋爐的復(fù)雜性，使得241 B 1號機(jī)車最終于1936年退役，旋即被拆毀。然而在同年，PLM于3月9日向Schneider et Cie訂購了1臺蒸汽輪機(jī)機(jī)車；而NORD或許受241 B 1號機(jī)車的啟發(fā)，重提水箱鍋爐蒸汽機(jī)車，于同一天向SACM、Schneider et Cie公司、Fives-Lille公司以及SLM共計(jì)4家機(jī)車制造商訂購了1臺高低雙壓鍋爐蒸汽機(jī)車。
由于PLM、NORD和ETAT等鐵路公司和管理局于1938年元旦合并為SNCF，那臺蒸汽輪機(jī)機(jī)車被編為5-232 Q 1號，而那臺高低雙壓鍋爐蒸汽機(jī)車則被編為2-232 P 1號。
注釋
⑴法語：Compagnie des chemins de fer de l'Est。
⑵法語：Compagnie des chemins de fer du Nord。
⑶法語：Administration des chemins de fer de l'état。
⑷法語：Compagnie des chemins de fer de Paris à Lyon et à la Méditerranée。
⑸法語：Société Nationale des Chemins de fer Fran?ais。
⑹法語：Société Fran?aise de Constructions Mécaniques。
⑺（1858年2月18日~1924年2月16日），德國工程師和發(fā)明家。他使蒸汽機(jī)過熱蒸汽技術(shù)的發(fā)展取得了突破。
完稿時間：2021年9月27日
發(fā)表時間：2021年9月27日
