電気機関車

2017年04月24日

再度 teasing

the engine しばらくここに停まっている。架線がないので動けない、というのは大ウソである。
 パンタグラフをひっかけたので、少しゆがんでいる。パンタグラフの最大上昇時の高さは 25 ftもある。アメリカの鉄道の架線高さの最大値は 24 ftなので、これでは高すぎる。少し工夫して、上がらないようにせねばならない。
 すでに信号橋には当たっている。相手が軽いプラスティックだから良かったものの、金属製を導入する予定だから、とても危険だ。 

 信号橋は複線用をつないで接着し、4線をまたぐようにしてあるが、非常に弱い。接着部がぽろぽろ剥がれて来る。副木(そえぎ)を当てているが、いずれ壊れることは見えている。
 新しく、スティール製にする予定だ。これはそう簡単には壊れないので、5線をまたぐようにするつもりだ。プロトタイプを物色している。
 4面トラスのタイプが良い。内部にはXブレイスがところどころ入る。信号機はすべて上に突き出させる。上面は人が歩けるようにし、手摺りもつける。

 倒れると重大な事故が発生するので、路盤に固定する。



 
 

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2017年03月29日

パンタグラフとポール

OBJX パンタグラフは台の上に載っている。このような背の低い機関車では、乗務員が手を伸ばしたときにパンタグラフに触って、感電することがある。それを防ぐためになるべく高くするのがふつうである。

 パンタ台はアングルを組んで作るが、そのアングルを作らねばならなかった。ジャンク箱で見つけたアングルは 、なんとエッチングで溝を掘って曲げたものだった。くたくたでパンタ台の用をなさない。よくもこんな役に立たない商品を作るものだ。ジャンク箱から全部出して点検すると、そういうものが何種類か出て来た。一部は捨て、残りは角の内側に角線をハンダ付けして保管した。
 アングルは曲げたものでないと硬さがない。加工硬化が必要なのだ。例のベンダを持ってきて、t0.4板を曲げた。曲げたものをシャアで切り落として、50 mm程度のものを10本ほど作った。多少反るから、修正して使う。

 パンタ台ごと外せるように、台の下にネジを出し、屋根を貫通させた。当然パンタグラフ本体を固定するネジは余分を切り落とした。この径の超硬のドリルは持っていなかったので、普通のハイスのドリルを、ステンレス用の切削油を用いて使用した。切粉が硬く、手に刺さると痛い。すぐに始末した。このステンレスは磁石に付かない組成のものだが、切粉は付く。熱で構造が変化するのだ。強力な磁石でほとんど拾い集めることができる。

 ジャンク箱からHO用のポールが見つかった。壊れたところを修理すると使えそうだ。Sacramento Northern の一部の機関車は構内で始動時にポールを使用している。大型のパンタグラフは重く、バネ上昇ではない。空気圧で上げなければならないのだが、その圧縮空気を作るのに補助コンプレッサを始動する。その電源を取るためのものだ。一度パンタグラフが上がれば必要がなくなり、走行時には降ろしている。この写真では、ポールのネジがまだ締めてないので、傾いている。  

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2017年03月27日

懸架装置

spring 板バネはすぐに用意できたが、バネ鞍その他の部品を作らねばならない。バネ鞍は扁平角パイプを見つけたので、それを輪切りにしたのち、一部を欠き取ってわずかに開き、無理矢理にフレイムにかぶせた。押出し材であるからとても硬くて都合が良い。細い孔をあけて、下から釘を差し、上で軽くハンダ付けする。その時、バネを巻くバンドも同時にくっつける。上の方は見えないので実にいい加減だ。機能すればよいので、外見には拘らない。

高速ドリル 板バネの先にはカマボコ型の部品をハンダ付けし、それに巻き付かせるバンドを作った。これらの部品は精度がないと不揃いが目立つので、全て機械加工で作った。細い薄板に小さな穴を開ける必要があり、高速ボール盤を使った。普通のボール盤では食い込んで滅茶苦茶になる。
 銘柄はSEIKOSHAの"Micro Star"である。ずいぶん前に買ったものだ。1万2千回転出るので具合が良い。高校生のころ、細いドリルを普通の電気ドリルに付けて孔をあけていたが、よく折った。それを見て、父が、
「無駄な努力だな。高速ドリルを使わないと駄目だよ。切削速度には最適域があるんだ。」
と言った。それで、中古の良品を買った。全体の上下が、カラムのボールねじ風の大きな握りを廻してできるのが気に入っている。ステンレスでも超硬のドリルで一発でOKだ。もちろん、切削油はステンレス用のものを選ぶ。ふつうのドリルビットではすぐダメになる。

 作ったバネ関係の部品をフレイムに取り付けるには長いリンクを介している。イコライザがないので、本当はこんなリンクは要らないのだが、フレイムの下の方に孔があいているので仕方がない。
 作った台枠に、軸重500 gw になるように錘を取り付け、走らせてみたところ、フログでドスドスという音をさせて通過した。合格である。ストロークは、0.7 mm程度である。軸距離が短いので、十分なのである。錘は鉛で鋳造した。鋳型は10 mm厚のバルサである。
 バルサは軟らかく弾力があるので、クランプで締めて、台の木に釘で打つと漏れない。 また、熱にも強く、焦げても強い臭いがないのが良い。

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2017年03月23日

動力機構

 サスペンションはバネ付きでないとフログが壊れ易い。軸重は500gwであるから、硬い軸バネが必要である。Big Boy用のが見つかったので、枚数を減らして使った。

 機関車であるから、牽引力を必要とする。ステンレス車輪であるから、かなり損である。多少重くするから、バネが効いていないと壊れてしまうし、音がひどくなる。モータはエスキャップのΦ18の高級品である。これは同径では当時世界最高の起動トルクを誇った。低回転型で、模型には極めて適するが、非常に高価であった。出力を最大限に利用すべく、出力曲線をもとにギヤ比を選定した。
 設定としては 10 V で動輪がスリップするようにした。こうしておけば、焼けることはありえない。16‰の勾配を、標準貨車12輌を牽いて楽に登れる。

OBJ Drive 動軸は連動しないと牽引力が損なわれる。実物の構造に拘って、1軸1モータにするのは賢明とは言い難い。モータは水平にウォーム軸と平行に置き、チェーン・ドライヴで駆動する。このチェーンはプラスティック製で、アメリカでは40年も前から売っている。Bill Wolfer氏が使っていたので、分けてもらったのが最初だ。トルクが少ないので1本だが、出力が大きい時には2本、3本を平行掛けにして、位相を1/2歯あるいは1/3歯ずらすと効率が良くなるはずだ。これは金属製ではないので、伸びを考えたときの推論だ。 

 モータはブラスの板を巻いて作ったホルダに収めた。ホルダはギヤボックスにハンダ付けした台座にネジ留めである。長穴にしてあるので、微調整が効く。

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2017年03月21日

競作

 珍しいことに電気機関車を作ることになった。50年ぶりである。チラ見せする。最近はやりの teasing advertising(じらし広告)である。  

OBJ 1 所属クラブの70周年記念例会に、伊藤剛氏追悼の電気機関車を作ろうということになった。剛氏が作られた原型を各ゲージでアレンジして、好きなように作るというのが主題である。
 Oゲージ部会では、ステンレス板をレーザで切って作ることになった。車体にレーザ加工板を使うのは初めてである。車体寸法を決めるのに、時間が掛かった。元が自由形なので、縮尺を変えるだけでは意味がない。Oゲージの車体幅は63 mmを超えると、ろくなことが無い。手摺りなどの突起物を考えると車体幅は61 mmとなった。基本設計は土橋和雄氏が担当し、工場に渡すプログラムは、例によってnortherns484氏にお願いした。


 伝導装置は筆者が設計して、提供した。強力コアレスモータと3条ウォームギヤ軸をチェーンドライブする少々贅沢な組み合わせである。車輪はΦ25のLow-Dがあったので、配布した。軸箱はフライス盤で切り出したボール・ベアリング用を用いた。ロストワックス製のものを好む人もいるので、その方達には、ボール・ベアリング用の穴を開けてお渡しした。

Sacramento Northern 654 and 652 10-3-09rr 外観は全く自由なので、筆者はアメリカン・スタイルにした。実はSacramento Northernの電機に惚れていたのである。いつか、ものにしたかったのだが、作ることはあるまい、とも思っていた。
 ジャンク箱をかき回して、カウ・キャッチャを見つけた。大きさは良いのだが、一つしかない。仕方がないので採寸して図面を描き、作る準備をした。そこまでやったところで、もう一つ見つかったので、図面は投げ捨てた。

 さて軸配置は何であろうか。BrassSolder氏は、一発で当ててしまわれた。

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2016年12月23日

ED14の台車

ED14 equalizer 読者の方から、この連載が始まってから現場まで行って撮影した、という写真をお送り戴いた。掲載の許可も戴いているので、予定を変更してお見せする。
 見事に2本のピンがあるのがわかる。距離が近いので効果は少なそうという感想も戴いたが、そんなことはないと思う。心皿の中心との三角形を考えれば十分に機能している。

ED14 trucks この角度から見ると、イコライザは台車と平行である。即ち、傾きはない。イコライザはアメリカで発達した。イギリスの機関車で、(蒸気機関車を含めても)イコライジングを採用したものは極めて少ない。日本に輸入されたED17にも、イコライザはない。バネ材が優秀なのだろう。

 イギリスは大規模な土木工事で、線路をほとんど真っ直ぐに敷き、勾配を減らした。また保線状態が極めてよかった。それに引き替え、アメリカは未開の土地に猛烈な勢いで線路を敷いたので、保線は劣悪で、その線路に追随するためのしなやかな車輛を要求された。また、バネの鋼材の質も良くなく、折損の危険を減らすために、イコライザが必要となった。このことは椙山 満氏から何度も伺ったし、井上 豊氏からも体験談をお聞きした。

 おそらく、この2本ピンの方式はその中の試行錯誤から得られた「体験知」であろう。ベストの解ではないが、「これでうまく行く」という方法を採ったのだ。これはまさにプラグマティズムである。
 プラグマティズムは哲学の一分野であるが、それは何かと説明を求められても、筆者にはうまく一言で説明できない。簡単に言えば、「唯一絶対の解を求めなくてもよい。」ということだろう。この2本ピンの方法は、教条主義で理論派の人からは、「あるまじき発想」と攻撃されるだろうことは、想像に難くない。しかし、これでほとんどの場合はうまく行くのである。それならそれで良いではないか、ということだ。現実にこの機関車は日本にやってきてから何十年も問題なく働いてきた。  

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2016年12月21日

類似の機関車

 伊藤 剛氏保管の図面コピィを探すと、類似機種が見つかった。

DEKI400 名鉄 デキ400 これはイコライザ・ピンが1本である。二つの台車はリンクで結ばれ、バネで押されている。車体には引張力が掛からない。モータは75 kWが4つで400馬力というわけだ。牽引時は台車はどちらも同じ方向に傾こうとするが、リンクで十分持つのだろう。このモータは電車用で、車体内に電動送風機はない。すなわち、走らないとモータは冷えないから、重い列車は引き出せない。
 デキ400の図面を見てみよう。横ずれを防ぐリンクがあるが、押し引きは押金と引張りリンクだ。バネで突っ張っている。他には何もない。
 台車の力学的中心を結ぶ線分の近くにリンクと押金がある。 

DEKI 600 この写真を見ると、台車は後ろに少し傾いている。これは許容範囲であろう。この程度の出力ならイコライザ・ピンが1本でもなんとか行ける、ということなのだろう。写真は土橋和雄氏撮影。


ED14 ED14は900馬力ほどもあるので、台車が転ぶのを防ぐ積極的な策を講じたのだろう。ピンが二本であると転びにくい理屈は、極端な例を出せばこういうことだろう。平面に細い棒を立てると転びやすい。その棒の下に小さくてよいから板を釘で打てば、多少は安定して立つ。台車のピン孔はやや縦長になっている筈だ。 こうなるとイコライザ(equalizer)という意味は薄れる。「掛かる力を分散させている装置」というわけで、バネ折れを防ぐことには貢献している。
 このような方策を施した機関車は、国内にいくつかあると、そのDFには書いてある。

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2016年12月19日

ED14

9784777019557 さらに土橋氏はこの特集号を示された。DFの20号に大きな写真が載っている。もう少し近くによればよいのだが、かなりはっきりと2本入っているのがわかる。囲み記事に、2本にする理由も書いてあるのには驚いた。 


 観察をせずに憶測で、あるいは先入観で物を考えてはならない、ということを守らないと失敗する典型的な例である。現物の機関車の近くに住んでいらっしゃる方も多いので、見に行かれるべきであった。かくいう筆者も、ピンは1本だと信じていたから、人のことは言えない。

 模型を作ってうまくいかなかったのは当たり前で、その時現場に行っていれば、すぐに解決したのだ。実は模型製作の1年前に友人と現物を見に行っているが、高校生の頭ではそこまで気付かなかった。製作後に行っていれば、気が付いたかもしれない。それから50年も経って気が付くとは、情けない限りだ。

 この機関車をイコライザ・ピン一本で作られた人は居ないのであろうか。どのような動きをするのであろうか。転び止めはどうされたのであろうか。拝見したいものである。 

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2016年12月17日

イコライザ付きの台車

 二つの板バネ間にイコライザが付いた二軸台車は、不安定である。台車枠が前後に転んでしまう。
 このことはずいぶん前にこのブログで理屈を説明した。 模型でこれを作ると連結器が垂れてしまったり、上を向いたりする。また、集電ブラシは可動範囲外になり、ショートする。

 高校生の時に作ったイコライザ付き自由形BB電機は、台車間に転び止めのオスメス嵌め合いを付けたりしたが、今一つ具合が悪かった。調子が悪かったので、片方で3点支持に作り替えたが、すでに譲ってしまい手元にはない。

 その後、時は経ち忘れていたが、こちらのブログに採り上げられた。ED14は、模型とするには好適な大きさであるから、皆さん御興味がおありなのだ。たくさんのコメントが投稿され、栗生氏がそのすべてをバッサリ切り捨てた形にはなっている。「〜大いなる謎(1),(2)」とあるので、いずれ(3)が発表され、正解が公表されるのだと思っていたが、まだその気配はないようだ。

 先日土橋和雄氏とお会いした時、その話が出た。氏が仰るには、
「誰も現物を見ていないのではないか。ED14の台車イコライザのピンは1本ではない。」
とのこと。
 その証拠に、と雑誌を示された。写真を目を凝らして見ると、何となくそんな感じだ。たくさんの写真を見るうちにその指摘が正しいことが分かった。近接した二本のピンがある。その抜け留めのピン(コッタ)も二本ある。4点支持だ。傾こうとすると抵抗する。
台車のセンタピンの心皿を広くして転び止めとするのは、いろいろな点で得策ではない。
 この機関車を設計した人達には敬意を表したい。

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2015年11月13日

EF58の牽く列車

EF58 leads the trainEF58 これはEF58が牽く東海道本線の急行列車である。非常に神経の行き届いた構成である。当時、写真を撮ってその通りに作られたもので、まさに「そのもの」である。

 パンタグラフの枠の側面は感電防止で赤く塗られていたことがわかる。客車のレタリングは非常に細かく書かれている。これこそまさに写実であり、時代考証の一次資料として役立つ。


 I氏はたくさんの客車をスクラッチビルドされている。東京への往復で利用した機関車、客車をつぶさに観察し、スケッチと写真でそれをまとめられたのだ。 

an express train circa 1950 急行列車の荷物車、郵便車の細かい造作も、最大限再現されている。最近、いろいろな作品を見ても、あまり感動しなかった。しかし、この列車を見て、戦慄を覚えた。
  

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2011年08月02日

35mmゲージレイアウト

1304 伊藤英男氏から、レイアウトの本線が開通したので見に来てくださいという連絡が入ったのは2年前であった。複線の予定の半分だけだが列車の運転ができるようになったのだ。
 
 作業場は50坪ほどある。はじめは20坪ほどだったのだが、盛業中どんどん広くして、その後は物置になっていた。それを片づけて線路を敷き始めたのだ。
 レイルは伸銅所に頼んで作ったものだ。道床は何とブラス製である。全て糸鋸で切ったもので、「余った板ですから、使ってしまおうと思いまして…」ということである。空洞であるから響きそうだと思ったが、要点が押さえてあり、しかもバラストがあるので静かである。この写真はバラストの無い部分を特に写したものである。

1312 あちこちにブラスの板、角材、丸棒がある。また、ダライ粉が一斗缶に何杯かあった。このレイアウトを作図するのに使ったコンパスを見て驚いた。50 mm × 5 mm の平角板を延長して半径4mの円を描いている。途中がたわむので、中間に支えの台車が付いている。

伊藤氏の作業場は、僅かに片方の土台が沈下してしまったそうだ。すると、一周70m強のエンドレスの1/4が登りで1/4が下りになってしまった。勾配は15パーミルほどである。
 これは運転の妙味を倍加させている。上り坂で力行し、下りではノッチオフする。伊藤氏は、運転方向が一定だからと、下りの部分の電気配線を外してしまった。すなわちエンドレス全長の1/3ほどは無電区間である。その区間は惰力と位置エネルギィだけで走る。それを過ぎると力行するのだが、電気機関車の場合は、本物のように唸りを上げて加速していく。「安いモータを使ったのでしょうがないです。」と仰るが、実感があり、とても素晴らしい。

 立体交差も計画中で、何本かの鉄橋を作られる予定である。橋の実物図面も用意してあり、リベットだらけのすごい橋であった。
 車両は例によって超精密なものばかりである。全て実物の1/30に作られている。床下機器はもちろんのことブレーキ装置まで実物と同様に作動する。

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2010年01月27日

equalized と sprung その6

F級台車のイコライジング F級電気機関車の先台車のセンタ・ピンにバネを入れたという話を最近聞いた。「落ち着かない走りをしたから、やはりバネ付きイコライザは駄目だ。」と言うのだ。

 それはおかしな話だ。先台車にはバネは入れなかったという。3つの動軸には重ね板バネ型を摸した動かないものを付け、実物同様のイコライザを入れているそうだ。それでは駄目だろう。この方法では全体でバネは一か所であるから、荷重変化により、台枠全体の姿勢が大きく変わる。すなわち板バネは大きく向きが変わる。また、線路の不整で跳び上がることがある。
 全ての重ね板バネをほとんどたわまない様に硬く作り、先台車センタ・ピンはバネなしにすべきである。この図の先台車には、コイルバネ風のものが描いてあるが、本当は重ね板バネのような内部損失の大きなものが適する。
 バネ付きイコライザを正しくセットするのは難しいだろうと思う。姿勢が少しでも変わると、板バネが傾く。その向きを全て水平にしようと思うとかなりの調整時間が必要だろう。この点については栗生弘太郎氏からメイルを戴いている。氏は本物の電車の水平調整を取るのが難しいことから推測されている。

 40年ほど前、実物のF級電気と並走しているときに、その動作を眺めたが、バネはほとんどたわまない。しかし目に見えない位はたわんでいるはずだ。その程度のたわみなのである。

 HO模型を作っている人から、「仰ることは全て正論なのですが、HOの大きさではバネ付きにするのはとても難しいと思います。」というご意見を戴いている。
 ゴム片を付けるか、井上方式の簡易イコライザの主イコライザにバネを付ける以外ない。実はゴム方式はK氏が近々発表されると思うし、バネ付き簡易イコライザは筆者がチャレンジャのテンダに付けるべく製作中であるのでお待ちいただきたい。

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