مدخنة مزدوجة

في الوقت نفسه، تم تطوير أنبوب النفخ "كيلشاب" ، الذي يجمع بين موزع "كيلالا" الذي صممه المهندس الفنلندي كيوستي كيلالا ، وأنبوب خانق إضافي للمدخنة أضافه المهندس الفرنسي أندريه شابيلون . وقد أدى ذلك إلى تقسيم مساحة أنبوب النفخ إلى أربع فوهات أصغر، وحثّ تيار الهواء عموديًا عبر ثلاث فتحات تهوية متراصة . وعلى الرغم من أن المساحة الإجمالية لأنبوب النفخ ظلت ثابتة، إلا أن محيطه، وبالتالي مساحة الاختلاط مع غازات العادم، قد تضاعف. كما حسّنت الطبقات الإضافية من فعالية النفخ في إحداث تيار الهواء.

على الرغم من عدم وجود سبب يجعل أحد النهجين، سواء المدخنة المزدوجة أو أنبوب تفجير كيلشاب، يعتمد على الآخر، إلا أن الاهتمام بكليهما كان متزامنًا بشكل عام، ولذلك غالبًا ما يتم تركيبهما معًا.

صُنعت أول 50 قاطرة من فئة إيفات 4MT 2-6-0 بمدخنتين. إلا أن أداءها كان ضعيفًا، ووُصفت بأنها ذات قدرة ضعيفة على توليد البخار. وكشفت الدراسات التي أُجريت على محطة الاختبار الثابتة في رغبي أنه لا توجد أي ميزة للمدخنة المزدوجة، وأن تصميمها الأولي كان رديئًا. وعندما جرى تعديلها بمدخنة واحدة وتحسين تدفق الغاز في صندوق الدخان، ارتفع معدل توليد البخار من 9000  رطل/ساعة مع المدخنة المزدوجة إلى 17000 رطل/ساعة مع المدخنة الواحدة، على الرغم من أن هذا المعدل لا يزال أقل من الحد النظري البالغ 19000 رطل/ساعة  ، والذي يحده حجم شبكة الاحتراق . ^{[ 4 ]} 

قد يكون من عيوبها الطفيفة انخفاض قوة نفث العادم بهدف إبعاد الدخان الخارجي عن رؤية السائق. عندما زُوّدت قاطرات الفئة A3 التابعة لشركة LNER بمداخن مزدوجة في أواخر الخمسينيات، عانت من مشكلة حجب الدخان للرؤية من كابينة القيادة. ^{[ iii ]} وكان الحل لهذه المشكلة هو تركيب عاكسات دخان صغيرة من نوع Witte ، وفقًا للتصميم الألماني.

كان نايجل غريسلي ، كبير مهندسي شركة السكك الحديدية الشمالية الشرقية (LNER ) ، من أشد المعجبين بالممارسات الفرنسية في صناعة القاطرات، ولا سيما أعمال أندريه شابيلون وقاطرات "سوبر باسيفيك" الشمالية التي صممها مارك دي كاسو . عندما صمم غريسلي فئة P2 كخليفة لفئة A3 ، ^{[ iv ]} أخذ هذه الممارسات الفرنسية في الاعتبار، واستخدم أيضًا مدخنة مزدوجة مزودة بأنابيب تهوية من نوع كيلشاب . بُنيت قاطرتان من فئة P2 في البداية، الأولى تحمل اسم "كوك أوف ذا نورث" (2001) والثانية "إيرل مارشال" (2002 )، وكلاهما في عام 1934. وكما هو الحال في الممارسات الفرنسية، بُنيت القاطرة 2001 بصمامات قرصية، بينما احتفظت القاطرة 2002 بصمامات مكبسية تقليدية. ولتجنب مشاكل حجب الدخان لرؤية السائق، صُممت كلتا القاطرتين بأغطية إسفينية لصندوق الدخان وألواح جانبية على جوانبه العلوية، كما هو الحال في القاطرة 10000 . بفضل صوت العادم الحادّ للقاطرة 2001 المزودة بصمامات بوبيت، تكللت هذه العملية بالنجاح، وانطلق الدخان إلى الأعلى بعيدًا عن نوافذ الكابينة. أما القاطرة 2002، فكان صوت عادمها أكثر هدوءًا، مما سبب لها بعض المشاكل، إلى أن أُعيد بناؤها بمشتتات دخان إضافية ، موزعة على مسافة 18 بوصة تقريبًا بالتوازي مع ألواح الجناح الموجودة. واعتُبرت كلتا القاطرتين ناجحتين، لكن القاطرة 2002 تفوقت من حيث الكفاءة، ويعزى ذلك إلى صغر حجم حجرة الصمامات. ^{[ v ]} وعندما بُنيت القاطرات اللاحقة من فئة P2، حذت حذو القاطرة 2002، فزودتها بصمامات مكبسية ومشتتات دخان إضافية. ^{[ 5 ]}

عادت أولى مواقد الفئة A4 إلى استخدام مدخنة واحدة وأنبوب نفخ تقليدي. وقد حظيت باهتمام بالغ بتدفق الغاز بشكل عام، سواءً من جهة المدخل أو المخرج. في مواقد الفئة P2، كان هناك ميل لزيادة السحب عند التشغيل المكثف مع إيقاف التشغيل لفترة طويلة، ما يكفي لرفع اللهب. لتجنب ذلك، استخدمت مواقد الفئة A4 "حلقة علوية مرنة" على أنبوب النفخ، وهي حلقة فضفاضة ترتفع تحت تأثير تيار النفخ القوي، مما يزيد من قطر الفوهة الفعال وبالتالي يقلل من تأثير سحب النفخ. لم يكن من الممكن تطبيق هذا الجهاز على المدخنة المزدوجة، ولا على أنبوب نفخ كيلالا، ولكن ليس من الواضح ما إذا كان هذا هو السبب الوحيد لتبسيط أنبوب النفخ إلى أنبوب واحد. ^{[ 6 ]}

تم بناء القاطرة 4468 مالارد ، وهي القاطرة رقم 28 من طراز A4، بمدخنة مزدوجة وأنابيب تفجير من نوع كيلشاب في عام 1938. وقد اعتُبر هذا التصميم ناجحًا، ولذا تم بناء القاطرات الثلاث الأخيرة من نفس الفئة، والتي بُنيت بعد بضعة أشهر، بنفس الطريقة. ^{[ 7 ]} وتمت إعادة تجهيز جميع قاطرات هذه الفئة بشكل مماثل في خمسينيات القرن العشرين، إلى جانب بعض قاطرات طراز A3 . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

تم بناء طائرات بيبركورن من طراز A2 باسيفيك ، بعد الحرب، بأنابيب انفجار مزدوجة مماثلة من طراز كيلشاب.

خُصصت خمس قاطرات من فئة "جوبيلي" التابعة لشركة "إل إم إس" تجريبياً لمداخن مزدوجة في أوقات مختلفة. كانت أولها القاطرة "جوتلاند" رقم 5684 ، وهي قاطرة ذات مدخنة مزدوجة مزودة بأغطية "كيلشاب" في عام 1937. ^{[ 9 ]} وقد حسّن هذا من قدرة توليد البخار وقلل من استهلاك الفحم، إلا أنه أُزيل بعد عام واحد بسبب مشاكل تتعلق بالتيار الهوائي الزائد الذي تسبب في تطاير الشرر من المدخنة وتراكم رماد صندوق الدخان الزائد. ^{[ 10 ]} ثم زُوّدت القاطرتان "كونوت" رقم 5742 و "كندا" رقم 5553 بمداخن مزدوجة عادية في عام 1940، والتي أُزيلت من "كندا" بعد فترة وجيزة، بينما احتفظت بها "كونوت" حتى عام 1955. ^{[ 9 ]}

كجزء من التجارب في محطة اختبار رغبي ، زُوِّدت القاطرة 45722 ديفنس بمدخنة مزدوجة بين عامي 1956 و1957. ^{[ 11 ]} وفي عام 1961، زُوِّدت القاطرة 45596 باهاماس بعادم مزدوج ، مما ساعدها على البقاء حتى سحبها من الخدمة وحفظها. ^{[ 11 ]} أُعيد بناء قاطرتين أخريين، 5735 كوميت و5736 فينيكس، بغلاية مخروطية من النوع 2A ومدخنة مزدوجة في عام 1942. ^{[ 12 ]} كان من المفترض أن تكونا نموذجًا أوليًا لإعادة بناء الفئة بأكملها، ولكنهما في النهاية كانتا القاطرتين الوحيدتين من فئة جوبيلي اللتين حظيتا بهذا التعديل. أُعيد بناء جميع قاطرات فئة رويال سكوت على غرار ذلك، كما هو الحال مع العديد من قاطرات فاولر باتريوت.

اكتمل بناء قاطرة LMS "بلاك 5" رقم 4767 في اليوم الأخير من عمر شركة LMS، الموافق 31 ديسمبر 1947. تميزت هذه القاطرة عن غيرها من فئتها التي تضم 842 قاطرة، باحتوائها على نظام حركة خارجي من نوع ستيفنسون، بالإضافة إلى ميزات تجريبية أخرى؛ مدخنة مزدوجة، ومحامل أسطوانية من نوع تيمكين في جميع أنحاء القاطرة، وإضاءة كهربائية. ^{[ 13 ]} كانت هذه التعديلات جزءًا من سلسلة تجارب أجراها جورج إيفات لتحسين قاطرة "بلاك 5" الممتازة بالفعل، والتي صممها ستانير. أُزيلت المدخنة المزدوجة عام 1953، نظرًا للأداء الجيد للمدخنة القياسية، ومشاكل تتعلق بنفث المدخنة المزدوجة الأقل قوة، والذي لم يكن يُزيل الدخان من كابينة القيادة بكفاءة. ^{[ 14 ]} كما جُرّبت القاطرتان 4765 و4766 مدخنة مزدوجة مماثلة، ولكن بصمامات والشارتس القياسية. ^{[ 14 ]}

صُنعت بعض أولى قاطرات بلاك 5 التابعة لشركة السكك الحديدية البريطانية (BR) باستخدام نظام صمامات كابروتي . تم بناء دفعة من عشرين قاطرة، من 44738 إلى 44757 ، منها ثلاث قاطرات فقط مزودة بمداخن مزدوجة. رُفعت غلايات محركات كابروتي بمقدار بوصتين، مما قلل من الخلوص اللازم لارتفاع المدخنة. رُتبت صناديق صمامات كابروتي بحيث تكون صمامات السحب الخارجية، التي يبلغ قطرها 6.25 بوصة (159 مم) ، مُغذّاة بأنابيب بخار كبيرة وبارزة، بينما تكون صمامات العادم الداخلية، التي يبلغ قطرها 7 بوصات (180 مم)، مُغذّاة بأنابيب بخار كبيرة وبارزة. كان لحجم الخلوص الكبير، الذي كان حتميًا داخل صندوق صمامات كابروتي ، تأثير مشابه لتأثير طول فترة ضبط الصمام. على عكس محرك ستيفنسون، ^{[ vi ]} أدى ذلك إلى أداء جيد لهذه المحركات عند السرعات العالية، ولكن أداء ضعيف عند الصعود. على الرغم من أن الهدف من تجربة نظام صمامات كابروتي كان تقليل الصيانة، إلا أن استهلاك الفحم ظلّ مهمًا. كانت هذه المحركات تُعتبر أكثر استهلاكاً للفحم من المعتاد، إذ كان صوت العادم الحاد المسموع يؤثر على سحب الهواء في غرفة الاحتراق. أما نماذج المدخنة المزدوجة، فكان صوت عادمها أنعم، وبالتالي كانت تستهلك كمية أقل من الفحم. ^{[ 15 ]}  

في عام 1951، جُرِّبت دفعة ثانية من محركين آخرين مزودين بمحركات كابروتي، وهما 44686 و44687 . تميز هذان المحركان بتصميم مختلف، مع نظام نقل حركة ميكانيكي مُحسَّن لصناديق الكامات، وكلاهما مزود بمدخنتين. ولتقليل حجم "المساحة الميتة" داخل صندوق الصمامات، صُغِّر حجم صمامات العادم لتصبح مساوية لحجم صمامات السحب. اعتُبر تصميم نظام نقل الحركة الميكانيكي ناجحًا، وتم نسخه في عدد قليل من محركات كابروتي اللاحقة التي بُنيت لفئات السكك الحديدية البريطانية القياسية. ومع ذلك، كان أداء المحركات الأخرى جيدًا عند السرعات العالية، لكنه يعاني من نقص في الطاقة عند انخفاض سرعة القطع. احتفظت جميع محركات كابروتي بمدخنتيها المزدوجتين، وكان من الملاحظ أن عادمها المتقطع لا يزال قادرًا على طرد الدخان من كابينة القيادة بكفاءة. ^{[ 16 ]}

في سبتمبر 1955، زُوِّدت قاطرة "كينغ ريتشارد الثالث" من فئة "كينغ" التابعة لشركة "جي دبليو آر" (GWR) بـ 6015 مدخنة مزدوجة لإجراء تجارب عليها. وقد تكللت هذه التجارب بالنجاح، فتم إعادة تجهيز جميع قاطرات الفئة نفسها بها. كما أُعيد تجهيز بعض قاطرات فئة "كاسل" (Castle) بشكل مماثل. لم تُظهر الاختبارات التي أُجريت على عربة دينامومتر أثناء جرّ قطار "كورنيش ريفييرا" (Cornish Riviera) عام 1956 زيادةً ملحوظةً في الأداء، ولكنها أظهرت تحسناً بنسبة 8% في كفاءة استهلاك الفحم. وظل استهلاك الماء ثابتاً، مما يشير إلى أن هذا التحسن كان ناتجاً عن تحسين الاحتراق ونقل الحرارة، وليس عن انخفاض ضغط العادم الخلفي للمحرك، كما أشارت إليه بعض الاختبارات الأخرى. ^{[ 17 ]}

صُممت معايير السكك الحديدية البريطانية منذ البداية، واستندت رسوماتها إلى أعمال سابقة لـ SO Ell. مع ذلك، كان أداء بعض الفئات ضعيفًا في توليد البخار، ولا سيما الفئة 4 4-6-0 . في عام 1957، تم تزويد القاطرة 75029 بنجاح بمدخنة مزدوجة، مما أدى إلى اعتمادها في العديد من فئات هذه القاطرات. ^{[ 18 ]}

في الوقت نفسه، طُرح اقتراحٌ لاختبار قاذف جيزل على القاطرة 9F ^{[ vii ].} ولعلّ الغرض من ذلك هو المقارنة، حيث بُنيت القاطرة 92178 بمدخنة مزدوجة. وقد حققت المدخنة المزدوجة نجاحًا باهرًا ^{[ 20 ]} لدرجة أنها اعتُمدت كمعيارٍ قياسيٍّ لجميع القاطرات 9F التي بُنيت بدءًا من القاطرة 92183 فصاعدًا، ^{[ viii ]} بما في ذلك القاطرات الثلاث المُجهزة بموقدٍ ميكانيكيّ . ^{[ 22 ]}

استخدمت العديد من تصاميم أواخر عصر البخار في سكة حديد يونيون باسيفيك ، ولا سيما تلك التي صُممت خلال فترة تولي أوتو جابلمان منصب كبير المهندسين الميكانيكيين في السكة الحديدية، مداخن مزدوجة. وقد بُنيت جميع قاطرات FEF-3، وهي النسخة الثالثة والأخيرة من سلسلة FEF التابعة لشركة يونيون باسيفيك، بمداخن مزدوجة. ومثل نظيراتها البريطانية، تسببت المداخن المزدوجة في مشاكل تتعلق بتكوين كميات هائلة من الدخان، مما قد يحجب رؤية السائق، ولذلك سُرعان ما زُودت قاطرات FEF-3 بمشتتات دخان على شكل أذن الفيل. ^{[ 26 ]} لاحقًا، وُضعت مشتتات الدخان على جميع قاطرات FEF الأخرى، بما في ذلك تلك التي لا تحتوي على مداخن مزدوجة. إحدى قاطرات FEF-2 التابعة للسكك الحديدية، رقم 831، زُودت بمدخنة ثلاثية تجريبية. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

من بين تصاميم يونيون باسيفيك الأخرى التي زُوّدت بمدخنتين، كانت القاطرات المفصلية التي بُنيت في أواخر حقبة الشركة، بما في ذلك المجموعة الأخيرة من قاطرات يونيون باسيفيك تشالنجر التي بُنيت عام 1942، وسلسلة قاطرات يونيون باسيفيك بيغ بوي بأكملها . ^{[ 29 ]} وبينما زُوّدت بعض قاطرات تشالنجر وبيغ بوي بمشتتات للدخان، لم يكن الدخان يُمثّل مشكلةً فيها كما كان الحال في فئة FEF، وذلك بفضل غلاياتها الأطول بكثير. وتم تحويل عدد قليل من قاطرات تشالنجر ذات المدخنتين إلى سكة حديد دنفر وريو غراندي الغربية ، ومنها خدمت لاحقًا على سكة حديد كلينشفيلد . أما القاطرات العاملة في برنامج يونيون باسيفيك البخاري الحديث، وهي UP  844 وUP  4014 وUP 3985 المتقاعدة حاليًا،  فقد احتفظت جميعها بمدخنتيها.

كانت المداخن المزدوجة سمة شائعة في العديد من فئات قاطرات السكك الحديدية البنسلفانية المزدوجة ، بالإضافة إلى تصاميم تجريبية أخرى في أواخر عصر البخار. استخدمت قاطرة بنسلفانيا من الفئة S1، وهي نموذج أولي وحيد بتكوين 6-4-4-6، مداخن مزدوجة، وكذلك قاطرة بنسلفانيا من الفئة Q2، وهي قاطرات مزدوجة بتكوين 4-4-6-4، والتي بلغ إجمالي عدد قاطراتها 26 قاطرة. كما حملت قاطرة بنسلفانيا من الفئة T1، وهي قاطرة مزدوجة تم إنتاج 52 قاطرة منها، مداخن مزدوجة. استخدمت قاطرة بنسلفانيا من الفئة S2 نظامًا فريدًا من نوعه للمداخن الرباعية كجزء من تصميمها التجريبي لتوربينات البخار. تم تفكيك هذه القاطرة الفريدة، التي طُرحت عام 1944، بحلول عام 1952.

يجري حاليًا بناء قاطرة بنسلفانيا ريلرود 5550، وهي قاطرة جديدة مبنية على أساس فئة T1، من قبل صندوق T1 ستيم لوكوموتيف ترست. اعتبارًا من عام 2021، يجري بناء غلاية القاطرة، وعند اكتمالها ستحتوي على مدخنة مزدوجة مثل القاطرات الأصلية. ^{[ 30 ]}

استخدمت العديد من قاطرات سكة حديد ساوثرن باسيفيك الكبيرة، مثل قاطرات الفئة AC-9 والفئة AC-12، أنظمة عادم مزدوجة. كما زُوّدت هذه القاطرات بـ"فواصل عادم"، وهي ميزة تصميمية تعود إلى قاطرات ماليت ذات العادم الأحادي التابعة لساوثرن باسيفيك، والتي تُخفّض سرعة العادم لمنع تلف أسطح مستودعات الثلج. ^{[ 31 ]} بُنيت العديد من هذه القاطرات بتصميم 4-8-8-2 ذي الكابينة الأمامية ، حيث وُضعت كابينة القيادة في الجزء الأمامي من القاطرة لمنع الاختناق أثناء مرورها عبر الأنفاق الطويلة ومستودعات الثلج على خط سكة حديد ساوثرن باسيفيك. ^{[ 32 ]} القاطرة رقم 4294 التابعة لساوثرن باسيفيك، وهي القاطرة الوحيدة الباقية من قاطرات الكابينة الأمامية التابعة لساوثرن باسيفيك، محفوظة في ساكرامنتو، كاليفورنيا، في متحف سكة حديد ولاية كاليفورنيا .

كانت قاطرة " أرجنتينا " التجريبية ذات المقياس المتري، التي صممها ليفيو دانتي بورتا ، إعادة بناء عام 1948 لقاطرة سابقة من طراز 4-6-2 إلى طراز 4-8-0 . ^{[ 33 ]} تضمنت القاطرة مدخنة مزدوجة بالإضافة إلى تحسينات أخرى تهدف إلى تحسين تدفق البخار واستهلاك الوقود. تطورت تصاميم عادم بورتا لاحقًا إلى قاذف ليمبور . حققت القاطرة التجريبية نجاحًا، وتم تعديل قاطرات أخرى لتشمل ترقيات بورتا، على الرغم من أن عددًا قليلًا منها حصل على مداخن مزدوجة مثل " أرجنتينا" . في سبعينيات القرن العشرين، صمم بورتا قاطرة كبيرة لتناسب مقياس التحميل "لوحة C" في أمريكا الشمالية، استنادًا إلى تصميم "أرجنتينا" ، بما في ذلك المداخن المزدوجة. ^{[ 34 ]} لم تُبنَ تلك القاطرة قط. حُفظت "أرجنتينا" في محطة "مات دي لونا" في سان ميغيل دي توكومان ، وحالتها الحالية غير معروفة، مع بعض التقارير التي تشير إلى أنها أُزيلت لاحقًا.

استكمالاً لمنهجية تصميم قاطرة LD Porta، تم تجهيز قاطرة LD Porta من الفئة 26 الجنوب أفريقية ذات التصميم 4-8-4 (المعروفة باسمها المستعار " الشيطان الأحمر ") بنظام مدخنة مزدوجة مزودة بقاذفات ليمبور بالإضافة إلى نظام احتراق منتج للغاز لتحسين الكفاءة. ^{[ 35 ]}

• كلاي ، جون ف. (1972). الخمسات السوداء ستانير . إيان آلان . رقم ISBN 07110-0274-6.
• هاريسناب، بريان (1970). "الفئة 5XP 4-6-0 اليوبيل". قاطرات ستانير . إيان آلان. رقم ISBN 0-7110-0108-1.
• Herring, Peter (2000). Classic British Steam Locomotives. Standard Class 9. ISBN 1-86147-057-6.
• Nock, O. S. (1966). The British Steam Railway Locomotive. Vol. II, from 1925 to 1965. Ian Allan.
• Nock, O. S. (1982) [1975]. The Gresley Pacifics. Vol. II. Ian Allan. ISBN 0-7153-8388-4.
• Rowledge, J.W.P.; Reed, Brian (1984) [1977]. The Stanier 4-6-0s of the LMS. Newton Abbot: David & Charles. ISBN 0-7153-7385-4.
• Semmens, P.W.B.; Goldfinch, A.J. (2000). How Steam Locomotives Really Work. Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-856536-9.
• Walford, John; Harrison, Paul (2008). The 9F 2-10-0 Class. A detailed history of British Railways Standard Steam Locomotives. Vol. 4. Bristol: RCTS. ISBN 978-0-901115-95-9.