蒸気タービン機関車

蒸気タービン機関車について

蒸気タービン機関車（じょうきタービンきかんしゃ）は、蒸気の力を動輪に効果的に伝えるために蒸気タービンを使用する蒸気機関車の一形式です。この技術は1930年代に登場し、新たな蒸気力の利用手段として、またディーゼルエンジンに対抗する存在として注目されました。これまでに様々な形式の蒸気タービン機関車が試作されましたが、いずれも大規模な成功を収めることはありませんでした。

長所と短所

蒸気タービン機関車にはいくつかの利点があります。まず、高速運転時の効率が非常に良いことです。加えて、部品の点数が少ないため、構造的に信頼性が高いとされています。従来のピストン式蒸気機関車よりも、車輪の空転が起こりにくく、起動時に滑りやすいという問題も軽減されます。また、ハンマーブロー現象が発生しないため、運用面での利点もあります。

しかし、一方で短所も多々存在します。蒸気タービンは一定速度での稼働には適していますが、回転数の変動に対してはレシプロエンジンに比べて不利です。鉄道ではしばしば加減速が求められるため、低速時の効率が悪化します。また、コンデンサーを装備することで効率を上げることは可能ですが、その分、全体の重量が増加してしまいます。タービン自体は一方向に回転することがほとんどであるため、逆方向への運転も制約されます。

動輪への伝達方法

蒸気タービンによって生み出された動力は、主に二つの方法で動輪に伝達されます。一つは、タービンの回転を歯車を介して直接動輪を駆動する方法です。もう一つは、タービンを利用して電力を発生させ、モーターを駆動させる方式です。

機械式蒸気タービン機関車の事例

アメリカ合衆国では、ペンシルバニア鉄道が1944年にS2という蒸気タービン機関車を導入しました。これは世界最大の直接伝達式蒸気タービン機関車として知られており、車輪配置は4-8-4で設計されていましたが、最終的には6-8-6という独自の配置になりました。最大出力は6,900HP、最高速度は100mphに達しましたが、低速運転時の効率が低いため、1949年に退役し、その後解体されました。

イギリスではLMSターボモーティブが運用に成功しました。この機関車は4-6-2の車輪配置をもち、熱効率は従来型よりも優れていました。特にノズルの開閉による高効率が特徴で、1949年にはピストン式に改造されることとなります。

ドイツ国内でも、Krupp-ZoellyやJ.A.マッファイ社によって多くの蒸気タービン機関車が製造されましたが、どれも大きな成功には至りませんでした。

電気式蒸気タービン機関車

アメリカではゼネラル・エレクトリックが1938年に蒸気タービンを搭載した電気式機関車を開発しました。この機関車は、復水器を備えた複雑な構造を持ち、通常の蒸気機関車とは一線を画しましたが、性能面では満足のいく結果を得られませんでした。

結論として、蒸気タービン機関車はその技術的特性から一時期は注目を集めましたが、実用性や効率の面で多くの課題がありました。そのため、鉄道運営においては従来の技術が優先され、蒸気タービン機関車はやがて姿を消していきました。

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