Las locomotoras Gresley Clases A1 y A3 de London and North Eastern Railway representaron dos etapas distintas en la historia de las locomotoras de vapor británicas 4-6-2 "Pacific" diseñadas por Nigel Gresley . Fueron diseñadas para servicios de pasajeros de línea principal y más tarde para servicios de pasajeros exprés, inicialmente en Great Northern Railway (GNR), una empresa integrante de London and North Eastern Railway después de la fusión de 1923 , para la que se convirtieron en un diseño estándar. El cambio en la designación de clase a A3 reflejó la instalación en el mismo chasis de una caldera de mayor presión con una mayor superficie de sobrecalentamiento y una pequeña reducción en el diámetro del cilindro, lo que llevó a un aumento en el peso de la locomotora. Finalmente, todas las locomotoras A1 fueron reconstruidas, la mayoría según las especificaciones A3, pero la n.º 4470 fue completamente reconstruida como Clase A1/1 .
Los nombres de las locomotoras provienen de diversas fuentes. La primera, Great Northern , recibió el nombre de su empresa matriz. Otras recibieron los nombres de funcionarios ferroviarios de alto rango, pero la mayoría recibieron los nombres de caballos de carreras famosos. Una recibió el nombre del tren de pasajeros de larga distancia más famoso de la empresa, el Flying Scotsman . El Flying Scotsman es el único miembro de la clase que se conserva.
Las nuevas locomotoras Pacific se construyeron en la "Planta" de Doncaster en 1922 según el diseño de Nigel Gresley, que se había convertido en ingeniero mecánico jefe de la GNR en 1911. La intención era producir una máquina capaz de manejar, sin asistencia, los servicios expresos de línea principal que estaban llegando a los límites de la capacidad de las Atlantic de gran caldera de Ivatt .
El proyecto inicial de Gresley para el Pacífico en 1915 era una versión alargada del diseño de la Ivatt Atlantic con cuatro cilindros. [2] Finalmente, al darse cuenta de que se encontraba en un punto muerto en cuanto a diseño, tomó como modelo la nueva clase K4 Pacific de 1914 de la American Pennsylvania Railroad. Esta, a su vez, había sido actualizada a partir de una serie de prototipos desarrollados científicamente en 1910 bajo la dirección de Francis J. Cole, ingeniero consultor jefe de Alco en Schenectady [3] y el prototipo K29 de Alco de Pensilvania de 1911, también diseñado por Cole. [4] Las descripciones de esas locomotoras aparecieron en la prensa técnica británica de la época y le dieron a Gresley los elementos necesarios para diseñar una locomotora completamente actualizada.
Las dos primeras locomotoras Pacific de la GNR, la 1470 Great Northern y la 1471 Sir Frederick Banbury , se introdujeron en 1922. [1] La junta directiva de la Great Northern encargó otras diez locomotoras de la "clase 1470", que estaban en construcción en Doncaster en el momento de la formación de la LNER en 1923. Esto incluía al futuro único miembro superviviente de la clase, la 4472 Flying Scotsman , entonces sin nombre y numerada 1472. [5] [6]
En línea con la filosofía detrás de los prototipos Alco de Cole, los Gresley Pacifics fueron construidos hasta los límites máximos del gálibo de carga de LNER con una caldera grande y una caja de fuego ancha que proporcionaba una gran área de parrilla. La caja de fuego se colocó baja y descansaba sobre el eje de transporte trasero. Sin embargo, a diferencia del Pennsylvania K4, la caja de fuego no era de la variedad Belpaire de parte superior plana , sino una de parte superior redondeada que estaba en línea con la tradición de Great Northern. Las características en común con los tipos estadounidenses eran el perfil descendente hacia la parte posterior de la caja de fuego y la caldera que se estrechaba hacia el frente. La transferencia de calor y el flujo de gases se vieron favorecidos por el uso de una cámara de combustión que se extendía hacia adelante desde el espacio de la caja de fuego hacia el cañón de la caldera, junto con una longitud del tubo de la caldera limitada a 19 pies (5,8 m), características heredadas del tipo K4 pero no presentes en los prototipos Cole anteriores. [7] La presión de la caldera se calificó en 180 libras por pulgada cuadrada (1,24 MPa ).
La Pacific de la clase 1470 fue el tercer tipo de locomotora Great Northern en incorporar el diseño universal de 3 cilindros de Gresley . [1] [8] Los tres cilindros impulsaban el eje acoplado central. Las manivelas externas se ajustaron a 120°, con la manivela interna desplazada unos 7 grados para permitir la inclinación de 1:8 del cilindro interior, siendo esta ligera desviación del espaciado uniforme una sugerencia de Harold Holcroft del SECR que permitió que los cilindros exteriores fueran perfectamente horizontales. El mecanismo de válvula conjugado de Gresley derivaba el movimiento del husillo de la válvula interior de los dos husillos de la válvula exterior: esto eliminaba un conjunto intermedio inaccesible de mecanismo de válvula entre los bastidores . Una característica de la K4 que pronto había sido abandonada por el ferrocarril de Pensilvania era una versión inusual de tres barras de la barra deslizante Laird. [9] Sin embargo, Gresley adoptó este tipo de barra deslizante para todas sus locomotoras y más tarde fue retomada por Bulleid para sus Pacifics y por Riddles para los diseños estándar de los Ferrocarriles Británicos .
El Great Northern Railway se incorporó a la recién formada LNER como resultado de la Agrupación de 1923. Gresley fue nombrado ingeniero mecánico jefe de la nueva compañía, que era la segunda más grande de las "cuatro grandes" compañías ferroviarias de Gran Bretaña. [1] Al darse cuenta de la necesidad de estandarización, Gresley adoptó su diseño GNR Pacific como la locomotora de pasajeros expresa estándar para la línea principal LNER, designándola 'A1' dentro del sistema de clasificación de locomotoras LNER . La elección se realizó después de pruebas comparativas con una Pacific equivalente de North Eastern Railway (NER), clasificada ' A2 '. Entre 1923 y 1925, se construyeron 51 locomotoras A1; veinte por la North British Locomotive Company y el resto por Doncaster Works. Sin embargo, las Pacific de Gresley habían sido diseñadas para funcionar dentro de los límites del Great Northern Railway, lo que significa distancias máximas de menos de 200 millas (322 km). [1] Después de la agrupación, se exigió que las locomotoras tuvieran un alcance operativo mucho mayor.
En 1924, el número 4472 Flying Scotsman , renumerado y nombrado para la ocasión, se exhibió en la Exposición del Imperio Británico en Wembley junto con el primer miembro de la clase Castle de Great Western Railway (GWR) , el número 4073 Caerphilly Castle . [10] [11] [12] Este último pesaba 19,6 toneladas largas (19,9 t; 22,0 toneladas cortas) menos que la Pacific, pero se afirmaba que era la locomotora más potente de Gran Bretaña con un esfuerzo de tracción nominal de 31.625 lbf (140,68 kN).
En los meses siguientes, las dos compañías ferroviarias realizaron pruebas comparativas de intercambio entre los dos tipos de los cuales el Great Western salió triunfante con el 4079 Pendennis Castle . [1] [13] El LNER aprendió valiosas lecciones de las pruebas que resultaron en una serie de modificaciones realizadas a partir de 1926 en el número 4477 Gay Crusader . Los cambios en el mecanismo de válvulas incluyeron un aumento de la vuelta y un recorrido más largo, de acuerdo con la práctica de Great Western; esto permitió una explotación más completa de las propiedades expansivas del vapor y redujo la contrapresión del escape, transformando el rendimiento y la economía; las economías en el consumo de carbón y agua logradas fueron tales que los Pacific de 180 psi podían realizar recorridos sin escalas de larga distancia que anteriormente habían sido imposibles. A esto le siguió un rediseño completo del mecanismo de válvulas, que se aplicó al 2555 Centenary en 1927, y el resto de la clase se modificó a su debido tiempo. [14] Las locomotoras con mecanismo de válvulas modificado tenían una placa de rodadura ligeramente elevada sobre los cilindros para dar lugar a la palanca de combinación más larga necesaria para el mayor recorrido de la válvula. Otra modificación se realizó en 1927 cuando la Enterprise número 4480 se equipó con una caldera de 220 psi (1,52 MPa ). A esto le siguieron de cerca otras dos locomotoras que también incorporaron variaciones en el diámetro del cilindro y el tamaño del sobrecalentador con fines comparativos. Esto llevó a Gresley a hacer un cambio radical con respecto a la práctica de Churchward al aumentar el número de tubos grandes que contienen elementos de sobrecalentamiento, aumentando así la superficie del sobrecalentador en contacto con los gases calientes, lo que eleva la temperatura del vapor. La presencia del sobrecalentador más grande se podía reconocer por las tapas cuadradas a cada lado de la caja de humos, una característica que las locomotoras conservaron durante el resto de su existencia.
En la Exposición del Imperio Británico de 1925, se exhibió nuevamente el Flying Scotsman ; pero esta vez, el GWR envió al Pendennis Castle . [12] [15]
La mayoría de las locomotoras construidas como clase A1 (también todas las construidas como clase A3) tenían frenos de vacío tanto para la locomotora como para el tren. Sin embargo, la LNER había heredado una cantidad sustancial de vagones con frenos Westinghouse, principalmente de la NER, y era necesario proporcionar algunas locomotoras con frenos Westinghouse para trabajar en trenes formados por vagones ex-NER. En consecuencia, quince (números 2568-82) de las cuarenta A1 encargadas por la LNER en 1923 tenían frenos dobles Westinghouse y de vacío para el tren; en estas, los frenos de la locomotora eran Westinghouse. En 1928, la LNER decidió estandarizar el freno de vacío y, como el número de vagones con frenos Westinghouse disminuyó posteriormente, la necesidad de locomotoras con frenos Westinghouse también disminuyó. Las quince A1 con frenos Westinghouse se convirtieron a frenos de vacío entre 1933 y 1935. [16]
El resultado de los diversos experimentos y modificaciones realizadas a las A1 a finales de la década de 1920 fue una nueva Clase A3 "Super Pacific", cuyo primer ejemplar fue el número 2743 Felstead . [1] Esta locomotora apareció en agosto de 1928 con caldera de 220 psi (1,52 MPa), cilindros de 19 pulgadas (483 mm), sobrecalentamiento aumentado, válvulas de largo recorrido, lubricación mejorada y distribución de peso modificada. [17] Otro nuevo desarrollo fue el cambio de conducción a la derecha a la izquierda, menos conveniente para un fogonero diestro, pero más para las señales de observación, lo que resultó en la modificación de todas las locomotoras anteriores.
Se construyeron veintisiete A3 desde nuevas hasta 1935, con pocas variaciones excepto por un nuevo tipo de caldera con una "cúpula de banjo", [18] un colector de vapor ovalado que se colocó en la parte superior del anillo trasero de la caldera. [19] La primera cúpula de banjo estaba oculta debajo de la carcasa de Cock o' the North de 1934; [20] se utilizó posteriormente en los trenes aerodinámicos A4 . Las últimas nueve A3 Pacific se construyeron con el dispositivo en 1935, y se convirtió en un accesorio estándar en todas las calderas de caja de fuego ancha y grande de LNER que se aplicaron a las locomotoras nuevas hasta 1949, excepto por un corto período mientras Edward Thompson fue CME. La cúpula de banjo era una de las características de Gresley que no le gustaban. [1] También se aplicó a las calderas de reemplazo en las A3.
Aunque todas las locomotoras originales de la Clase A1 fueron finalmente reconstruidas según las especificaciones de la Clase A3, [i] fue un proceso prolongado que duró hasta 1949; la 60068 Sir Visto fue la última locomotora en ser convertida. [21] El cambio a la conducción por la izquierda tomó más tiempo y continuó hasta los años cincuenta.
A pesar de haberse decidido por un nuevo tipo estándar, Gresley continuó experimentando en locomotoras individuales, en uno de cuyos experimentos se instalaron calentadores de agua de alimentación ACFI en la A1 2576 The White Knight y la A3 2580 Shotover . Sin embargo, en las Pacifics el aumento de eficiencia se consideró insuficiente y el aparato finalmente se retiró. [22] En 1935, la Lemberg número 2544 recibió válvulas de pistón Trofimoff de un diseño ingenioso con pasajes de vapor que variaban automáticamente. [23]
Las A3 2747 Coronach y 2751 Humorist fueron sometidas a pruebas de deflexión de humo tras un accidente en el London, Midland and Scottish Railway (LMS) debido a la mala visibilidad; esto incluyó la modificación del área superior de la caja de humos que rodea la chimenea. Originalmente se mantuvo toda la envoltura de la caja de humos para formar un conducto de aire, con la salida detrás de la chimenea, pero se consideró que esto no era efectivo. La siguiente etapa, al menos con la 2751, fue cortar la parte superior de la envoltura, pero conservando la placa inclinada que dirigía el flujo de aire hacia arriba y, por lo tanto, elevaba el humo por encima de la locomotora. La chimenea original fue reemplazada por una variedad de doble tubo de estufa, y se agregaron placas deflectoras en miniatura a cada lado, en ángulo para concentrar el flujo de aire cuando la locomotora estaba en movimiento. [24] [25]
Los dispositivos de elevación de humo no eran una prioridad en los Pacifics de una sola chimenea. Sin embargo, con su chimenea doble y la posterior instalación de un escape doble Kylchap en 1937, Humorist siguió planteando un problema en este sentido y siempre tuvo pequeñas aletas a ambos lados de la chimenea. Finalmente, en la década de 1950, adquirió las placas deflectoras tipo Peppercorn .
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Los A1 originales estaban acoplados a un ténder tradicional tipo Great Northern con raíles para carbón cuyo diseño se remonta a los días de Stirling . La variante A1 era una versión de ocho ruedas muy agrandada que transportaba 8 toneladas largas (8,13 t; 8,96 toneladas cortas) de carbón y 5000 galones imperiales (23 000 L; 6000 galones estadounidenses) de agua. En 1928, se construyó un nuevo tipo especial de carrocería de ténder para el nuevo tren sin escalas Flying Scotsman . Este ténder tenía una conexión de pasillo y un túnel de acceso a través del tanque de agua. [26] Era de un diseño más moderno con láminas laterales altas curvadas en la parte superior y tenía una capacidad de carbón de 9 toneladas largas (9,14 t; 10,08 toneladas cortas). Para poder transportar una tonelada adicional de carbón, se proporcionó un solo raíl para carbón en esta serie en particular, pero luego se consideró innecesario. Se construyeron diez de estos trenes de corredor y luego siguió una versión sin corredor de diseño similar con capacidad para 8 toneladas de carbón y sin riel para carbón. [27] Las series posteriores de ambos tipos tenían ruedas de disco en lugar de la variedad de radios anterior. [25]
Los primeros A1 Pacifics estaban a la altura de las prestaciones que se les exigían a principios de la década de 1920. Ciertamente, podían transportar cargas sin ayuda de nadie que superaban la capacidad de sus predecesores Atlantic , como se demostró en una prueba realizada por el No. 1471 Sir Frederick Banbury cuando llevó un tren de 20 vagones que pesaba 600 toneladas largas (610 t ; 670 toneladas cortas ) a lo largo de las 105 millas (169 km) de Londres a Grantham a una velocidad promedio de 51,8 millas por hora (83,4 km/h). Sin embargo, esto se hizo a costa de un gran consumo de carbón y el rendimiento general estaba muy por debajo del potencial máximo del diseño. [28] Esto se debió en gran medida a una regresión del diseño anterior de 3 cilindros 2-6-0 , que fue el primero en tener el movimiento conjugado Gresley estándar combinado con un largo recorrido de la válvula. [29] Sin embargo, se experimentaron problemas prácticos con componentes que sufrieron rápidamente un desgaste prematuro, especialmente en el cojinete principal de la gran palanca 2:1 que aún no había sido equipada con la pista de bolas muy necesaria ; el 'juego' excesivo llevó a un exceso de recorrido de la válvula central, que comenzó a golpear las tapas de los extremos. Para evitar esto, al aplicar el engranaje a las Pacific, Gresley recurrió al recurso de acortar el recorrido de la válvula, aunque eso ahogaba el escape a alta velocidad, era responsable del alto consumo de carbón y anulaba la mayoría de las ventajas obtenidas por el diseño revolucionario de la locomotora. [28] Sin embargo, al incorporar las modificaciones de válvulas inspiradas en Great Western, las economías en el consumo de carbón y agua logradas fueron tales que las Pacific de 180 psi pudieron realizar recorridos de larga distancia sin paradas que antes eran imposibles.
El primer y más espectacular resultado se produjo en 1928, cuando las Pacific fueron convocadas diariamente para trabajar con el tren Flying Scotsman sin escalas a lo largo de las 392 millas (631 km) entre Londres y Edimburgo. Inicialmente, tres A1 y dos A3 se turnaron en este servicio. Las modificaciones también dieron a las locomotoras A1 un mayor potencial de velocidad, y la prueba de ello llegó en 1933, cuando se propuso un servicio ferroviario diésel de alta velocidad de tres vagones. Como esto habría proporcionado un alojamiento limitado para los pasajeros, se propuso utilizar tracción a vapor a velocidades de servicio similares con seis vagones. Se realizó un viaje de ida y vuelta de prueba entre Londres y Leeds con la locomotora A1 modificada número 4472, Flying Scotsman ; En el viaje de regreso con 6 vagones que pesaban 208 toneladas largas (211,3 t; 233,0 toneladas cortas) alcanzó 100 mph (160 km/h) justo a las afueras de Little Bytham en Lincolnshire durante poco más de 600 yardas (549 m). [25] Hubo afirmaciones anteriores sobre esta velocidad, en particular por la locomotora Great Western 3440 City of Truro , pero este recorrido de 1933 generalmente se considera el primer caso registrado de manera confiable. En una prueba posterior a Newcastle upon Tyne y de regreso en 1935, la A3 número 2750 Papyrus alcanzó 108 millas por hora (174 km/h) transportando 217 toneladas largas (220 t ; 243 toneladas cortas ) en el mismo lugar, manteniendo una velocidad superior a 100 mph (161 km/h) durante 12,5 millas consecutivas (20,1 km), el récord mundial para una locomotora no aerodinámica, compartido con una Chapelon Pacific francesa. [30]
Junto con todos los modelos de 3 cilindros de Gresley, las Pacific sufrieron de bajos estándares de mantenimiento en tiempos de guerra, condiciones para las que no habían sido diseñadas. Tras la repentina muerte de Gresley en 1941, Edward Thompson tomó el mando y, tras el fin de las hostilidades en 1945, Thompson solicitó a su personal de fábrica que se seleccionara una locomotora para reconstruir. La primera de las Pacific A1 de Gresley, Great Northern , fue seleccionada y se convirtió en la especificación LNER Clase A1/1 con transmisión dividida y mecanismo de válvulas separado para el cilindro interior. Thompson tenía la intención de reconstruir con esta configuración todas las Gresley A1 que no se habían convertido al estándar A3; mientras tanto, las Gresley A1 restantes fueron reclasificadas como A10. La reconstrucción de estas locomotoras como A1/1 nunca se llevó a cabo. En cambio, la conversión al estándar A3 continuó. El A1/1 fue clasificado inicialmente como A1, y reclasificado como A1/1 cuando Arthur Peppercorn diseñó y construyó su propia Clase A1 en 1947; esta clase debe mucho al trabajo de Thompson al mostrar las mejoras que se podían hacer en disponibilidad y costos de mantenimiento en comparación con la configuración Gresley de mecanismo de válvulas conjugadas en lugar de 3 juegos.
El sistema de propulsión de tres cilindros de Gresley siguió planteando una serie de problemas prácticos, cuya raíz probablemente era la necesidad de que el cilindro interior estuviera muy inclinado para dejar espacio a la biela interior para despejar el eje acoplado delantero; al mismo tiempo, el eje de la válvula interior tenía que estar paralelo a los exteriores de los que obtenía su movimiento. Este problema se había superado mediante lo que Holcroft llamó una "torsión en los puertos" (los conductos que llevaban vapor hacia dentro y hacia fuera de los cilindros). Una consecuencia fue que la longitud de estos conductos era mayor que la recomendada generalmente, lo que aumentaba el "espacio muerto", y esto se combinó con un conducto de escape más corto. El resultado neto serían condiciones de trabajo bastante diferentes en el cilindro central de las del exterior. Un problema que contribuía a ello era que cualquier elongación de los ejes de la válvula exterior se multiplicaba por el mecanismo de válvulas conjugado. [31] Aunque esto se había previsto en la etapa de diseño, la consecuencia general fue que el cilindro interior tenía una tendencia a dar más potencia que los otros dos a medida que aumentaba la velocidad, lo que provocaba la sobrecarga de los cojinetes de biela internos, especialmente el de cabeza de biela, que era propenso a sobrecalentarse y fallar. Se intentaron varios experimentos a lo largo de los años para curar esta dolencia crónica, y fue solo hacia el final de la era del vapor que se encontró una solución real en los métodos de lubricación y fabricación de Great Western para el cojinete de cabeza de biela. [32] Otros problemas persistieron, como un regulador rígido e insensible y fallas generales de diseño que dificultaban el mantenimiento. [31]
A pesar de todo esto y de la introducción de las Pacific más recientes, a mediados de los años 50 los tipos Gresley seguían teniendo un cuasi monopolio de los servicios exprés de pasajeros de la East Coast Main Line, y a medida que se acercaban los años 60 pasaron por otra serie de mejoras comparables a las de los años 20. La más significativa de ellas fue la instalación del sistema de escape doble francés Kylchap , que se debió enteramente a la persistencia desde 1956 de PN Townend, Superintendente Asistente de Energía Motriz del Distrito en el depósito de locomotoras de King's Cross . [33] Estas modificaciones redujeron en gran medida la contrapresión del escape, haciendo que las locomotoras fueran más económicas y de funcionamiento libre, y también mantuvieron limpios los tubos de humo, reduciendo el tiempo de respuesta, tanto que pudieron adaptarse a los trabajos más intensivos de las locomotoras diésel. [34] La disposición Kylchap ya se estaba aplicando universalmente a las locomotoras Pacific A4 aerodinámicas , aunque con las locomotoras A3 no aerodinámicas, el escape suave haría que el humo y el vapor se desplazaran hacia el campo de visión delantero del conductor. La solución llegó en forma de estrechos deflectores de humo de estilo alemán , que cambiaron un poco la apariencia de las locomotoras A3 en sus últimos días.
La locomotora prototipo, número 60113 Great Northern , había sido reconstruida por Edward Thompson en un diseño prácticamente nuevo. La primera en ser retirada fue la 60104 Solario en 1959. Por lo demás, la clase permaneció intacta hasta 1961, y todavía estaba operando en trabajos exprés de pasajeros. El último miembro de la clase que fue retirado por British Railways fue el número 60052, Prince Palatine en enero de 1966. [35] La 60103 Flying Scotsman fue retirada en 1963, y desde entonces se ha conservado en el Museo Nacional del Ferrocarril en York.
El único miembro superviviente de las A3 y A1 es la 4472 (60103) Flying Scotsman . La locomotora fue retirada del servicio de British Railways en 1963 y, tras ser rescatada del desguace, fue vendida para su conservación a Alan Pegler . Después de la revisión, Scotsman realizó varios viajes en tren, incluido un recorrido sin escalas entre Londres y Edimburgo en 1968, el último año de tracción a vapor en British Railways.
Tras una apelación muy publicitada en 2004, el Flying Scotsman fue adquirido por el Museo Nacional del Ferrocarril en York y ahora es parte de la Colección Nacional. [44]
Una caldera A3 de repuesto que se instaló en 60041 Salmon Trout y 60097 Humorist , pero principalmente en Salmon Trout, sobrevive en la Colección Nacional del Museo Nacional del Ferrocarril. [45] Las piezas del cilindro de Salmon Trout compradas por Alan Pegler todavía existen hasta el día de hoy, son parte de Flying Scotsman . [46]
Las empresas de modelismo ferroviario Tri-ang y, posteriormente , Hornby han producido modelos a escala "OO" de las Gresley A1 y A3 de forma casi continua desde los años 1960. En la década de 2000, Hornby también produjo ejemplares de vapor en vivo , reutilizando el chasis de los modelos iniciales de la Clase A4 de LNER . Trix y, posteriormente, Liliput fabricaron versiones con transmisión de locomotora y ténder en ancho "OO". Aunque ahora son propiedad de Bachmann, los modelos nunca han sido resucitados. Otros fabricantes han producido modelos en otras escalas, como Minitrix, Graham Farish y Dapol (ancho N) y Bassett-Lowke (ancho O). [47]
