•Lokomotifin Doğuşu ve Erken Gelişim
Lokomotif, raylar üstünde bir vagon dizisini çekmede kullanılan buharla ya da bir motorla çalışan makinedir. Adı Fransızcadaki locomotive sözünden alınmıştır. Demir yolu sistemleri 16. yüzyılda kurulmuş olsa da, vagonlar yaklaşık 200 sene boyunca hayvan gücüyle çekilmiştir. 1804’te, İngiltere’nin güney kesiminde yer alan Wales Bölgesi’nde Richard Trevithick bir buharlı lokomotif geliştirmiştir. Bu lokomotif, dökme demirden yapılma bazı maden ocağı raylarını kırmışsa da, vagonların çekilmesinde buhar gücünden yararlanılabileceğini kanıtlamıştır. Trevithick, bacadan çıkan egzoz buharının ateşi canlandırmak için kullanılması yoluyla buhar üretiminin hızlandırılabileceğini ve düzgün yüzeyli raylar üstünde yer alan düzgün yüzeyli tekerleklerin tahrik gücünü iletebileceğini göstermiştir.
Buharlı Lokomotiflerin Teknik Gelişimi
Buharlı lokomotif, güçlü ve yalın bir makinedir. Bir silindire giren buhar genleşerek pistonu öbür uca iter. Silindirin dönüş hareketi sırasında bir kapak açılarak genleşmiş buharın dışarı çıkması sağlanır. Pistonun hareketi, mekanik bağlantılar aracılığıyla lokomotifin ana tahrik tekerleğini çevirir. George Stephenson, 1814’te kendinden önceki tasarımcıların deneyimlerinden yararlanarak düz yüzeyli raylar üstünde hareket eden lokomotifler yapmaya başladı. Stephenson ve Losh, 1815’te tahrik gücünü pistondan ana tahrik tekerleğine dişli çarklarla iletmek yerine, ana tahrik tekerlekleri üs önde bulunan kranklar aracılığıyla doğrudan doğruya silindirlerden iletmek patentini aldılar.
Lokomotif kazanları, eskiden yalın bir boru biçimindeyken, önce dönüşlü bir boru biçimine, sonra da birçok borunun bir arada bulunduğu ve böylece daha geniş bir ısıtma yüzeyi sağladığı borulu biçime dönüştü. 1827’de Liverpool and Manchester Şirketi’nin muhasebecisi Henry Booth, çok borulu kazanın patentini aldı. Stephenson da bu buluşu, Rocket adlı lokomotifinde kullandı.
Verim Sınırları ve Aşırı Isıtma
1860’tan sonra çeliğin kazan yapımında kullanılmasının başlamasıyla, daha yüksek basınçlarda çalışma olanağı bulundu. 19. yüzyılın sonuna doğru 12 bar basınç lokomotiflerde yaygınlaştı; birleşik lokomotiflerdeyse 3,8 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.
Buharlı lokomotiflerde ortaya çıkan en önemli gelişme, aşırı ısıtmanın kullanılmaya başlanması oldu. Wilhelm Schmidt tarafından bulunan eğimli boru, buharı önce ocağa, sonra da kazanın ön ucundaki bir toplayıcıya taşıdı. Mesela, 12 bar basınçta ve 188 °C sıcaklıkta “doymuş” buhar üretiliyordu; bu buhar, 93 °C daha ısıtılarak silindirlerde hızla genleşiyordu. Böylece, 20. yüzyılda lokomotifler, %15 gibi kısa kesme zamanlarında bile yüksek hızlarda çalışabilecek hale geldi.
Buharlı lokomotifler oldukça dayanıklı ve güçlüdür. Ama artık yerlerini, elektrikli lokomotifler, özellikle de dizel lokomotifler almıştır. Isıl yitimler ve yakıtın bütünüyle yakılamaması nedeniyle, buharlı lokomotiflerin verimi, genellikle %6’nın üstüne çıkamaz.
Elektrikli Lokomotiflerde Batarya Dönemi
Elektrik gücüyle çalışan ilk lokomotif, 1834’te yapıldı. Ancak ilk elektrikli lokomotifler bataryayla çalışıyordu. Bataryalar ağırdı ve sık sık şarj edilmeleri gerekiyordu. Günümüzdeki elektrikli trenler, kendi elektrik kaynaklarını kendileri taşımazlar; elektriği ya üstlerinde yer alan elektrik tellerinden ya da altlarında yer alan üçüncü bir raydan alırlar.
Dizel lokomotifler çoğunlukla dizel elektrik tahrikli lokomotiflerdir. Bunlarda bir dizel motoru, bir dinamoyu çevirerek elektrik üretir; Bu elektrik tahrik tekerleklerini çeviren elektrik motorunu çalıştırmak için kullanılır. İlk dizel lokomotif 1913’te yapılmıştır. II. Wereld Savaşı’ndan sonra, demir yollarının elektriklenmesinin ekonomik olmadığı yerlerde, dizel lokomotifler bütünüyle buharlı lokomotiflerin yerini almıştır.
Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.
