베짱이 빔 엔진

Grasshopper beam engine
1847년 독일 정지 엔진

메뚜기 빔 엔진은 중앙이 아닌 한쪽 끝에서 선회하는 빔 엔진이다.

일반적으로 크랭크축에 연결되는 연결봉은 피스톤과 빔의 피벗 사이에 위치한다.[1] 즉, 일반적인 1등급 레버가 아닌 2등급 레버를 사용한다.

오리진스

윌리엄 머독의 1784년형 증기 운반선

메뚜기 빔의 첫 번째 기록은 윌리엄 머독의 1784년 증기 운반 모델이었다.[2] 빔은 아주 작은 기계적 이점을 제공했으며 효과적으로 리턴 커넥팅 로드 엔진인 크로스헤드 대신 주로 사용되었던 것으로 보인다. 미국의 엔지니어 올리버 에반스는 1801년에 고압 해양 메뚜기 엔진을 그렸고, 1805년에 수륙양용 준설기인 오루크토르 양서류(Oruktor Absolos)를 만들었다.[note 1][2]

거의 모든 메뚜기 엔진은 크랭크축을 피스톤과 빔의 피벗 사이에 두었다. 이것은 피스톤에 긴 스트로크를 허용하고 크랭크의 스트로크는 더 짧은 스트로크를 허용한다. 이는 실린더 출력은 제한적이지만 긴 실린더를 사용해 출력을 높일 수 있는 초기 저압 증기 엔진에[note 2] 유리했다. 미국인 올리버 에반스의 보트와 피네아스 데이비스의 베짱이 기관차의 몇 가지 예외는 이것을 뒤집고 실린더를 피벗과 크랭크 사이에 놓았는데, 바로 3등급 레버였다.

많은 메뚜기 엔진들이 고정 엔진으로 만들어졌다. 몇몇 주목할 만한 초기 증기 기관차는 빔 엔진을 사용했는데, 모두 메뚜기 무늬였다. 오히려 더 많은 메뚜기 엔진이 해양 엔진으로 만들어졌다.

해양엔진

해양 메뚜기 엔진

메뚜기 엔진의 가장 중요한 용도 중 하나는 패들 증기선을 위한 해양 엔진이었다. 오루크토르 수륙양용기로 에반스의 성공적이지 못한 실험 후, 최초의 성공적인 메뚜기 엔진은 상업적으로 성공한 최초의 증기선인 1812년의 PS 혜성의 엔진이었다.[3] 해양용으로는 메뚜기 엔진을 '반레버' 엔진이라고[note 3] 부르며 실린더의 양쪽에 각각 하나씩 있는 저세트 레버 한 쌍을 사용했다. 이것은 안정성에 대한 낮은 무게중심과 패들휠을 구동하기에 적합한 높은 크랭크축을 제공했다. 혜성의 엔진 설계자인 헨리 벨은 향후 반세기에 걸쳐 패들 증기선에 널리 사용될 엔진의 패턴을 확립했다.[3]

고정 엔진

기존 빔 엔진의 빔과 피벗을 받쳐주는 헤비 메이슨 엔진 하우스와 달리 베짱이 빔은 그네킹 링크로 선회했다. 크랭크핀은 빔에 의해 직접 운반되어 수직으로 직선으로 움직였고, 빔 피벗은 이를 위해 링크 위에서 약간 옆으로 움직였다.[note 4] 이것은 피스톤 로드에 병렬 동작 연결의 필요성을 단순화시켰다. 따라서 베짱이 엔진은 기존 빔 엔진에 비해 가벼웠고 현장에서 상당한 발기 작업이 필요하기보다는 공장에서 완전히 건설될 수 있었다. 이를 통해 소형 엔진에 메뚜기 엔진을 사용할 수 있게 되었다. 특히 Southwark의 Easton & Amos를 비롯한 일부 제조업체는 이러한 엔진에 특화되어 있다. 많은 것들이 펌핑을 위해 사용되었지만, 대형 제분소에 동력을 공급하기 위해 사용되지는 않았다.

살아남은 정지 엔진

맨체스터 과학산업박물관 메뚜기 엔진 작동 영상

메뚜기 증기 기관차

퍼핑 빌리
볼티모어 & 오하이오 메뚜기 애틀랜틱

메모들

  1. ^ 같은 시기의 트레비딕의 고압 기관차와 비슷한 개념이다.
  2. ^ 비록 이 엔진들이 그 시대에는 '고압' 엔진이라고 불렸지만, 이전의 대기 엔진과 비교하여, 이러한 저압은 원통형 플루이드 보일러의 개발에 따라 곧 대체될 것이다.
  3. ^ '리버 엔진'이라고 하는 빔 엔진의 해양 아날로그
  4. ^ 크랭크핀이 빔 피벗에 상대적인 호를 따라 이동함에 따라, 이들의 수평 간격은 불가피하게 변경된다. 와트 엔진에서 병렬 링크 모션이 이를 허용하여 실린더와 빔 피벗이 제자리에 유지되도록 한다. 베짱이에서 그네를 타는 고리는 빔이 동일한 수직면에 남아 있는 실린더와 크랭크핀을 중심으로 약간 움직일 수 있게 한다.

참조

  1. ^ Crowley, T.E. (1982). The Beam Engine. Senecio Publishing. pp. 95–96. ISBN 0-906831-02-4.
  2. ^ a b Semmens, P.W.B.; Goldfinch, A.J. (2003) [2000]. How Steam Locomotives Really Work. Oxford: Oxford University Press. p. 97. ISBN 978-0-19-860782-3.
  3. ^ a b Rippon, Commander P.M. (1998). The evolution of engineering in the Royal Navy. Vol 1: 1827-1939. Spellmount. pp. 19–20. ISBN 0-946771-55-3.
  4. ^ 크롤리 1982, 페이지 64-65
  5. ^ 크롤리 1982, 페이지 67
  6. ^ 크롤리 1982 페이지 75
  7. ^ 크롤리 1982, 페이지 95-96
  8. ^ 크롤리 1982 페이지 99
  9. ^ 크롤리 1982년 페이지 102
  10. ^ 크롤리 1982년 페이지 109
  11. ^ Snell, J.B. (1964). Early Railways. Weidenfeld & Nicolson. p. 38.
  12. ^ Kinert, Reed (1962). "VI: The "Grasshoppers" Have Their Day". Early American Steam Locomotives. Superior Publishing. pp. 53, 56.