Höyryvedon kustannukset dieseleihin verrattuna

PNu · 29 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
Junan jääminen mäkeen ja ylitehon ottaminen suuressa nopeudessa ovat eri asiat.

Eivät täysin eri asioita. Suuremman tehon omaava veturi voi yleensä ottaa nousuihin helpommin vauhtia eikä nopeus myöskään putoa ylämäessä yhtä nopeasti. Siten suuri teho auttaa paljon myös mäennousuissa. Tämä on nimenomaan sähköveturin etu diesel- ja höyryvetureihin nähden.

Antero Alku sanoi:
Vetovoiman ongelma ja mäkeen jäänti eivät riipu siitä, onko veturissa dieselmoottori vai höyrykone, vaan vetovoimasta, joka puolestaan viime kädessä on kysymys hankauspainosta.

Usein se kyllä riippuu nimenomaan siitä onko junassa diesel- vai höyryveturi. Kuten edellä olen jo useaan kertaan todennut niin dieselveturi pystyy tasaisemman vedon ja helpomman säädettävyyden takia yleensä aina höydyntämään kitkan tehokkaammin kuin höyryveturi. Siten saman hankauspainon omaavista diesel- ja höyryvetureista dieselveturi on yleensä vahvempi.

Lisäksi dieselvetureissa on usein selvästi suurempi hankauspaino kuin vastaavissa höyryvetureissa. Dieseleissä kun veturin koko paino on tavallisesti vetopyörillä mutta linja-ajoon tarkoitetuissa höyryvetureissa näin oli vain harvoin.

Sitten on vielä sekin, että vaikka keli olisikin niin hyvä, ettei kitkaraja tule vastaan edes veturin koneistosta irtoavalla maksimivoimalla (joka on täysin mahdollinen tilanne) niin diesel on silloinkin yleensä vahvempi. Tämä johtuu siitä, että sähköisen tai hydraulisen voimansiirron asiosta dieselmoottori voi käydä jo pienelläkin nopeudella ajettaessa suurella teholla ja veturista saadaan siten suuri vetovoima. Höyryveturilla teho sen sijaan lisääntyy vasta koneen iskuluvun kasvamisen myötä eli nopeuden noustessa.

Tämä on juuri keskeinen sisältö tässä jo aikaisemmin viittaamassani artikkelissa, joka on täyttä asiaa ja kannattaa jokaisen aiheesta kiinnostuneen ehdottomasti lukea.

Antero Alku sanoi:
Mäissä sallittujen junapainojen nostoa voi perustella myös nopeuksien kasvulla (mkeen voitiin ottaa vauhtia suuremmalla nopeudella).

Suuritehoisten sähkövetureiden osalta tämä pätee mutta diesel- ja höyryvetureiden kohdalla harvoin.

Antero Alku sanoi:
Junien nopeudet olivat ylipäätään vielä kasvussa kun höyryvetureiden valmistus loppui. Kasvu ei johtunut siitä, että otettiin käyttöön dieselvetureita, sillä myös höyrykaudella junanopeudet olivat jatkuvasti kasvaneet ja olisivat voineet kasvaa yhtä hyvin vaikka dieselvetureita ei olisikaan otettu käyttöön.

VR:n tavarajunakäyttöön tarkoitetuilla höyryvetureilla suurin sallittu nopeus oli Tr1:tä lukuunottamatta vain 45-65 km/h. Dieselvetureiden vetämillä tavarajunilla suurin sallittu nopeus oli yleensä 75 km/h, joten nopeuksien kasvaminen johtui nimenomaan dieselvetureihin siirtymisestä.

Tosin ei pelkästään suurimman sallitun nopeuden kasvamisen vuoksi vaan dieselvetureiden suuremman vetovoiman ja tehon ansiosta aikatauluja voitiin nopeuttaa muutenkin. Siksihän dieselvetureiden vetämien tavarajunien aikatauluja nopeutettiin usein Tr1-vetoistenkin junien aikaisempiin aikatauluihin verrattuna, vaikka niilläkin suurin sallittu nopeus oli yleensä 75 km/h.

Antero Alku · 29 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
Eivät täysin eri asioita. Suuremman tehon omaava veturi voi yleensä ottaa nousuihin helpommin vauhtia eikä nopeus myöskään putoa ylämäessä yhtä nopeasti. Siten suuri teho auttaa paljon myös mäennousuissa. Tämä on nimenomaan sähköveturin etu diesel- ja höyryvetureihin nähden.

Olemme tähän mennessä verranneet höyry- ja dieselvetureita. Vaihdatko nyt aihetta?

PNu sanoi:
Usein se kyllä riippuu nimenomaan siitä onko junassa diesel- vai höyryveturi. Kuten edellä olen jo useaan kertaan todennut niin dieselveturi pystyy tasaisemman vedon ja helpomman säädettävyyden takia yleensä aina höydyntämään kitkan tehokkaammin kuin höyryveturi...

Pyysin jo aiemmin sinua selittämään, mihin tämä väitteesi perustuu. Ei ole oikein vakuuttavaa, että vetoat vain omiin ajatuksiisi todistellessasi mielipiteitäsi.

PNu sanoi:
Tämä on juuri keskeinen sisältö tässä jo aikaisemmin viittaamassani artikkelissa, joka on täyttä asiaa ja kannattaa jokaisen aiheesta kiinnostuneen ehdottomasti lukea.

En välitä kirjoittaa uudelleen sitä, mitä tuosta artikkelista jo kirjoitin tässä viestissä. Lyhyesti sanottuna juttu on täyttä roskaa.

Eikö sinulla ole mitään uuttaa jo kumottujen väitteidesi jälkeen? Ei ole mitään mieltä alkaa kiertää kehää ja aloittaa taas samoista asioista.

PNu sanoi:
VR:n tavarajunakäyttöön tarkoitetuilla höyryvetureilla suurin sallittu nopeus oli Tr1:tä lukuunottamatta vain 45-65 km/h. Dieselvetureiden vetämillä tavarajunilla suurin sallittu nopeus oli yleensä 75 km/h, joten nopeuksien kasvaminen johtui nimenomaan dieselvetureihin siirtymisestä.

Tarkoitatko, että jos dieselvetureita ei olisi 1960-luvulta lähtien hankittu, niiden sijasta kalustoa olisi uusittu hankkimalla vanhanaikaisia höyryvetureita, joiden suorituskyky olisi ollut pienempi kuin uusimpien höyryvetureiden?

Kaluston suorityskyvyn kehitystä voi havainnollistaa panemalla aikajanalle kulloinkin hankitun kaluston nopeuksia, vetovoimia ja tehoja. Ei kehitykseen vaikuta veturitekniikka, vaan aika.

PNu sanoi:
Tosin ei pelkästään suurimman sallitun nopeuden kasvamisen vuoksi vaan dieselvetureiden suuremman vetovoiman ja tehon ansiosta aikatauluja voitiin nopeuttaa muutenkin.

Ymmärrä nyt jo, että suurin vetovoima on kiinni veturin hankauspainosta, ei tehosta eikä voimanlähteen tekniikasta. Teho vaikuttaa siihen, miten nopeasti junia voi vetää.

Antero

Antero Alku · 29 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
Täytyy vielä täydentää itseään, kun tähänkin näyttää löytyvän vastaus Ivalon kirjasta Höyryveturit ja niiden hoito. Sivulla 297 (vuoden 1945 painos) kerrotaan höyryn tekevän esim. täytöksellä 30 % ajettaessa 2,18 kertaa niin paljon työtä kuin täytöksellä 100 %.

Jos Tr1 kehittäisi vaikkapa 50 kN:n vetovoiman jatkuvassa ajossa nopeudella 70 km/h, kun täytös on 30 % niin teoriassa 100 % täytöksellä vetovoima olisi 166,7 kN ((50 kN / 30) * 100 = 166,7 kN). Koska 30 % täytöksellä höyry tekee kuitenkin suhteellisesti 2,18 kertaa enemmän työtä niin todellinen vetovoima olisi 100 % täytöksellä vain 76,5 kN (166,7 kN / 2,18 = 76,5 kN). Täytöksen lisääminen arvosta 30 % arvoon 100 % lisää siis vetovoimaa vain arvosta 50 kN arvoon 76,5 kN, jos nopeus pysyy vakiona.

Tässä sinulla menevät nyt sekaisin työn ja voiman käsitteet.

Kun Ivalo selittää kirjassaan höyrykoneen täytöksien eroja, hän puhuu siitä, miten paljon höyryn sisältämästä energiasta voidaan muuttaa junaa eteenpäin vetaväksi mekaaniseksi energiaksi. Tämä asia on keskeinen höyrykoneen taloudellisen käytön kannalta.

Toki täytös vaikuttaa tehoon ja keskimääräiseen vetovoimaan. Mutta ei niitä esittämälläsi tavalla lasketa. Eli että 100 %:n täytös vähentäisi keskimääräistä vetovoimaa 30 %:n täytökseen verrattuna, kun tosiasia on päin vastoin.

Antero

Antero Alku · 29 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
Tässä olet oikeassa mutta Ivalon mukaanhan painetta nimenomaan ei saa laskea. Syy on siinä, että kattilapaine on jossain vaiheessa pakko nostaa taas ylös ja paineen nosto on paljon työläämpää kuin sen pitäminen jatkuvasti tasaisena.

Kattilapaineen pudottaminen on siis vähän sama kuin se kuuluisa housuihin laskeminen pakkasella. Veturista saadaan kyllä hetkellisesti normaalia suurempi teho mutta sen jälkeen joudutaan matelemaan hitaasti pienellä teholla painetta jälleen nostaen. Jos juna on vielä ylämäessä, se todennäköisesti jää nousuun kiinni.

Jos nyt malttaisit edes lukea ajatuksella Ivaloasi, kun et ehkä voi keskustella jonkun kokeneen höyryveturin kuljettajan kanssa, joka voisi selostaa sinulle, miten höyryveturia on käytännössä ajettu. Kyllä Ivalokin se selostaa, mutta Ivalolta ei voi kysyä, eikä Ivalo korjaa oitis, jos ymmärrät väärin.

Liikkeellelähdössä ja mäissä höyryveturista otetaan tarvittaessa enemmän tehoa kuin kattila tuottaa, koska kattilan ominaisuus on, että se toimii höyrypaineakkuna samalla kun se myös tuottaa energiaa polttoaineen palamisesta.

Kun juna on matkavauhdissa tai ylittänyt mäen, tarvitaan junan vetämiseen tehoa vähemmän kuin kattilan maksimiteho, eli silloin keitetään höyryä juuri kulutetun energiareservin palauttamiseksi.

Et ehkä ole oivaltanut sitäkään, ettei höyryveturin koneistoa käytetä tasaisessa vedossa täydellä paineella. Sillä täytöstä ei voi käytännössä asettaa pienemmäksi kuin noin 25 %. Ja mikäli täydellä paineella koneen teho on silloin liian suuri eli junan vauhti yhtä kiihtyy, vakionopeus asetetaan valtaventtiilillä eli höyryä kuristamalla, jolloin sylinterin maksimipaine laskee.

Saatat nyt kysyä, että miksi näin, koska täytöksen pienentäminen lisää hyötysuhdetta samoin kuin paineen nosto.

Vastaus on, että peraatteessa samasta syystä, kuin dieselmoottorissakin joudutaan rajoittamaan puristussuhdetta ja polttoaineen palamisesta aiheutuvaa maksimipainetta: kone ei kestä mitä vain ja koko veturi mitoitetaan tietylle kuormalle ja kone toimimaan taloudellisimmin sitä kuormaa vastaavalla teholla.

PNu sanoi:
Yhdestä kuutiosta vettä saadaan siis 144 m3 höyryä eli tämäkin riittää 2,5 m3/s kulutuksella vain alle minuutiksi. Lisäksi se tapahtuu siis paineen heikkenemisen kustannuksella eli vaikeuksia kerjäten. Kovin suurta määrää vettä ei tällä tavoin voida edes höyryksi muuttaa ilman kattilan kuivumisen ja kattilaräjähdyksen vaaraa.

Unohda nyt jo nämä omat teoriasi ja itse arvaamasi lukuarvot. Ja mistähän poimit tuon arvon 144 m3?

Jos haluat todistaa, ettei höyrysäiliöveturi toimi kuin muutaman sekunnin ja koska sama efekti höyrykattilassa ei mielestäsi toimi kuin muutaman sekunnin, niin esitä asiasta pätevä teoria tai esimerkkilaskelma, ei vain omaa arvaustasi.

Vinkkinä tälle työllesi voin kertoa, että tarvitset tiedon siitä, mikä on veden kiehumislämpötila paineen funktiona. Se tulos, mikä sinun tulisi saada on tieto siitä, miten paljon höyryä kiehuu 200-asteisesta vedestä, jonka paine on 15 bar, kun höyryä johdetaan kattilasta pois. Lopputilan voit valita itse. Eli esimerkiksi paineeseen 5 bar (jolloin vielä imurit toimivat ja kattilan käyttöä voidaan jatkaa).

Antero

PNu · 29 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
Olemme tähän mennessä verranneet höyry- ja dieselvetureita. Vaihdatko nyt aihetta?

En. Halusin vain muistuttaa, ettei diesel- ja höyryvetureiden välillä ole vauhdinottokyvyssä mitään niin merkittäviä eroja, että tämä selittäisi dieselvetureiden suuremmat junapainot. Vauhdinottokyky on pätevä argumentti korkeintaan sähkövetureiden junapainoja tarkasteltaessa.

Antero Alku sanoi:
Pyysin jo aiemmin sinua selittämään, mihin tämä väitteesi perustuu. Ei ole oikein vakuuttavaa, että vetoat vain omiin ajatuksiisi todistellessasi mielipiteitäsi.

Ja selitinkin sen jo edellä muutamaan kertaan mutta otetaan nyt vielä kerran.

Höyryveturin sylintereissä vaikuttava voima ei ole tasainen vaan veturi vetää nykien. Muistaakseni voima on suurimmillaan sillä hetkellä, kun höyry päästetään sylinteriin ja se pienenee männän liikkeen mukana. Tästä johtuen myös veturin vetopyörillä vaikuttava voima vaihtelee. Suurin hetkellinen voima on siis selvästi suurempi, kuin keskimääräinen pyörien kehällä vaikuttava vetovoima.

Ympärilyöntiherkkyys määräytyy sen mukaan, mikä on suurin hetkellinen vetovoima. Tämän takia höyryveturin vetovoima täytyy säätää niin pieneksi, että se pysyy kitkarajan alapuolella silläkin hetkellä, kun voima on maksimissaan.

Junan vetämisen kannalta ratkaisevaa on kuitenkin keskimääräinen vetovoima. Se on siis höyryveturilla huomattavasti hetkellistä maksimivoimaa pienempi ja siten myös huomattavasti kitkarajaa pienempi.

Sen sijaan dieselveturi vetää tasaisesti ja se pystyy siksi pitämään vetovoimansa koko ajan lähellä kitkarajaa. Siksi keskimääräinen kitkavoima saadaan korkeammaksi.

Lisäksi dieselvetureissa on jo 60-luvulta lähtien ollut automaattisia luistonestojärjestelmiä, jotka helpottavat vetovoiman pitämistä kitkarajan tuntumassa entisestään. Esim. Dr13-veturin suurtartuntakytkentä oli tämän kaltainen järjestelmä. Dr13-veturit ehtivät liikennöidä höyryvetureiden rinnalla yli 10 vuoden ajan.

Dieselvetureiden paremmuus kitkan hyödyntäjänä höyryvetureihin verrattuna on aivan veturitekniikan perusasioita ja siihen törmää alan kirjallisuudessa ja artikkeleissa jatkuvasti. Se muuten mainitaan myös tässä samassa artikkelissa.

Antero Alku sanoi:
Ymmärrä nyt jo, että suurin vetovoima on kiinni veturin hankauspainosta, ei tehosta eikä voimanlähteen tekniikasta. Teho vaikuttaa siihen, miten nopeasti junia voi vetää.

Hyvillä keleillä veturin vetovoimaa ei useinkaan rajoita kitkan loppuminen vaan suurin koneistosta irti saatava vetovoima. Siksi on tärkeää, että veturi voi tuottaa jo pienellä nopeudella suuren tehon, koska silloin myös vetovoima on suuri ja tämä nimenomaan riippuu voimansiirron tekniikasta. Diesel- ja sähkövetureilla suuren tehon tuottaminen onnistuu pienelläkin nopeudella mutta höryvetureilla ei.

Antero Alku sanoi:
Eikö sinulla ole mitään uuttaa jo kumottujen väitteidesi jälkeen?

Mitkä on kumottu ja mitkä ei. Lukijoiden täytyy tietysti tehdä tästä omat johtopäätöksensä. Varmasti lukijoiden joukossa on runsaasti myös niitä, jotka tietävät nämä asiat paljon paremmin kuin kumpikaan meistä, vaikka eivät ota osaa keskusteluun. Se on kuitenkin totta, ettei asiasta kannata enää kinata, kun ei meillä kummallakaan ole enää mitään uutta sanottavaa.

PNu · 29 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
Toki täytös vaikuttaa tehoon ja keskimääräiseen vetovoimaan. Mutta ei niitä esittämälläsi tavalla lasketa. Eli että 100 %:n täytös vähentäisi keskimääräistä vetovoimaa 30 %:n täytökseen verrattuna, kun tosiasia on päin vastoin.

En minä sanonut, että täytöksen lisääminen vähentäisi vetovoimaa. Päinvastoin laskin, että täytöksen lisääminen arvosta 30 % arvoon 100 % lisää vetovoimaa arvosta 50 kN arvoon 76,5 kN.

Pointti on siinä, että täytösen lisääminen ei nosta suurilla nopeuksilla vetovoimaa arvoon 160 kN asti eli veturin maksimivetovoimaan saakka vaan tämä kyetään saavuttamaan vain pienellä nopeudella.

PNu · 29 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
Jos haluat todistaa, ettei höyrysäiliöveturi toimi kuin muutaman sekunnin ja koska sama efekti höyrykattilassa ei mielestäsi toimi kuin muutaman sekunnin, niin esitä asiasta pätevä teoria tai esimerkkilaskelma, ei vain omaa arvaustasi.

Sitäkään en ole väittänyt, että höyrysäiliöveturi toimisi vain muutaman sekunnin vaan että Tr1 ei pysty ylläpitämään 70 km/h ajettaessa kolminkertaista tehoa jatkuvaan tehoon verrattuna kuin muutaman sekunnin ilman kattilapaineen ja tehon putoamista. Tosin kolminkertaista tehoa siitä ei mitä ilmeisimmin voida saada teoriassakaan irti, kuten tässä viestissä kerroin. Näin ollen ei mitään perusteita sanoa höyryveturin vetovoimakäyrää tasaiseksi.

Tämä ei tarkoita, etteikö Tr1-veturin kattilasta silti voitaisi ottaa jatkuvaa tehoa suurempaa höyrymäärää minuuttienkin ajan. Tämänhän olen todennut edellä monta kertaa itsekin.

Antero Alku sanoi:
Ja mistähän poimit tuon arvon 144 m3?

Vertaamalla Ivalon kertomia kuuman veden (1156 dm3/t) ja tulistetun höyryn (167 dm3/kg) tilavuuksia.

PNu · 29 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
En välitä kirjoittaa uudelleen sitä, mitä tuosta artikkelista jo kirjoitin tässä viestissä.

Ja minä taas kerroin tässä viestissä, miksi artikkelin väitteet pätevät kuitenkin.

Antero Alku · 29 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
Ja minä taas kerroin tässä viestissä, miksi artikkelin väitteet pätevät kuitenkin.

Tarkoittanee tämän viestiketjun viestiä 12? Olen omasta puolestani mm. viestissä 14 oikaissut käsityksiäsi. Ja sitten viestissä 15 jne. Niinhän tätä jaarittelua on jatkettu.

Veturit ovat teknisiä laitteita ja ne toimivat luonnonlakien mukaan. Niitä ei joku asioita ymmärtämätön voi muuttaa, kirjoittaa sitten hölynpölyartikkeleita englanniksi tai suomeksi. Kävin artikkelin pääkohdat läpi kertoen, mikä artikkelissa on pielessä. Yritit vääntää asioita uudelleen solmuun, ja kumosin nekin. Nyt palaat taas tuohon artikkeliin pyhänä totuutena.

Tuntuu todella turhalta yrittää selittää asioita, sillä kun päästään sille tasolle, ettet enää voi kieltää tosiasioita, vaihdat aihetta ja jonkun ajan päästä väität uudelleen samoja asioita jotka on jo käsitelty loppuun.

Kun pyydän sinua osoittamaan väitteitäsi tosiksi joidenkin muiden kuin omien aiempien väitteidesi perusteella, sivuutat asiat. Tai sitten palaat selittämällä asioilla, jotka on jo aiemmin puitu.

Minun ja sinun inttämisessä on se olennainen ero, että minä perustelen asiat pätevillä muiden tekemillä lähteillä tai perusfysiikalla. Sinä vetoat johonkin netissä julkaistuun artikkeliin, jolla ei ole minkäänlaista luotettavuusarvoa (perustelin artikkelin epäluotettavuuttakin viestin 10 lopussa) tai omiin aiemmin esittämiisi luuloihin.

Kirjoitin jokin aika sitten näin:

Antero Alku sanoi:
Jos haluat todistaa, ettei höyrysäiliöveturi toimi kuin muutaman sekunnin ja koska sama efekti höyrykattilassa ei mielestäsi toimi kuin muutaman sekunnin, niin esitä asiasta pätevä teoria tai esimerkkilaskelma, ei vain omaa arvaustasi.

Koska sinä olit kirjoittanut näin:

PNu sanoi:
Yhdestä kuutiosta vettä saadaan siis 144 m3 höyryä eli tämäkin riittää 2,5 m3/s kulutuksella vain alle minuutiksi.

Ja nyt sinä vastaat näin:

PNu sanoi:
Sitäkään en ole väittänyt, että höyrysäiliöveturi toimisi vain muutaman sekunnin vaan että Tr1 ei pysty ylläpitämään 70 km/h ajettaessa kolminkertaista tehoa jatkuvaan tehoon verrattuna kuin muutaman sekunnin ilman kattilapaineen ja tehon putoamista.

Esitä nyt jo se laskelma tai jokin muu pätevä todiste kuin vain omat väitteesi. Jos et osaa laskea ja jos sinulla ei ole käytännön tietoa tästä asiasta, älä väitä asian olevan jollain lailla vaikka itse luulet niin.

Osaatko muuten laskea sen, kuinka kauan ja millä paineella Tr1:n kattilasta saadaan höyryä kun alussa kattilapaine on 15 bar?

Ole hyvä ja vastaa ensin tähän kysymykseen osaamisestasi ennen kuin kirjoitat mitään muuta.

Antero

Antero Alku · 29 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
Antero Alku sanoi:

Ja mistähän poimit tuon arvon 144 m3?

Klikkaa laajentaaksesi...

Vertaamalla Ivalon kertomia kuuman veden (1156 dm3/t) ja tulistetun höyryn (167 dm3/kg) tilavuuksia.

Miksi et katsonut oikeata tietoa siitä Ivalon kirjan taulukosta, jossa on lueteltu muutamien veturisarjojen kattiloiden paineita, lämpötiloja ja tilavuuksia?

Mutta vastaa ensin edellisen viestin kysymykseen siitä, osaatko laskea Tr1:n kattilan höyrynantokykyä.

Antero

Antero Alku · 30 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
En minä sanonut, että täytöksen lisääminen vähentäisi vetovoimaa. Päinvastoin laskin, että täytöksen lisääminen arvosta 30 % arvoon 100 % lisää vetovoimaa arvosta 50 kN arvoon 76,5 kN.

Sinä kirjoitit näin:

PNu sanoi:
Jos Tr1 kehittäisi vaikkapa 50 kN:n vetovoiman jatkuvassa ajossa nopeudella 70 km/h, kun täytös on 30 % niin teoriassa 100 % täytöksellä vetovoima olisi 166,7 kN ((50 kN / 30) * 100 = 166,7 kN). Koska 30 % täytöksellä höyry tekee kuitenkin suhteellisesti 2,18 kertaa enemmän työtä niin todellinen vetovoima olisi 100 % täytöksellä vain 76,5 kN (166,7 kN / 2,18 = 76,5 kN). Täytöksen lisääminen arvosta 30 % arvoon 100 % lisää siis vetovoimaa vain arvosta 50 kN arvoon 76,5 kN, jos nopeus pysyy vakiona.

Ensinnä aloitat arvaamalla jotain (Jos Tr1 kehittäisi vaikkapa...).

Sitten lasket väärin täytöksen merkityksen keskimääräiselle vetovoimalle ((50 kN / 30) * 100 = 166,7 kN), sillä täytöksen päättymisen jälkeen sylinterin paine ei ole nolla.

Sitten ymmärrät väärin, mitä Ivalo kertoimella 2,18 tarkoittaa. Se ei tarkoita sitä, että jokin voima on 2,18 kertaa jokin toinen voima, vaan sitä, että täydellä täytöksellä ei käytetä hyväksi tulistetun höyryn paisuntaa paineen laskiessa. Jos paisuntaa käytetään hyväksi, 30 %:n täytöksellä saadaan höyrystä 2,18-kertainen energiamäärä verrattuna siihen, että täytös olisi 100 % eli paisuntaa ei käytetä hyödyksi.

Sitten ymmärrät väärin sen, mitä tämä merkitsee höyrykoneen tekemän työn määrälle siinä tapauksessa, että täytös on 30 tai 100 % ja lähtöpaine ja höyryn lämpötila ovat molemmissa tapauksissa samat. Tehtyjen töiden määrien suhde ei riipu pelkästään täytösten erosta kuten luulet vaan myös höyryn paineesta ja lämpötilasta. Suuntaa antava suuruusluokka on, että 100 %:n täytöksellä höyrykoneen tekemä työ on 25-35 % suurempi kuin 30 %:n täytöksellä.

Osaatko muuten selittää miksi? Ennen kuin vastaat, vastaa kuitenkin aiemman viestini kysymykseen siitä, osaatko laskea Tr1:n kattilan höyrynantokykyä.

PNu sanoi:
Pointti on siinä, että täytösen lisääminen ei nosta suurilla nopeuksilla vetovoimaa arvoon 160 kN asti eli veturin maksimivetovoimaan saakka vaan tämä kyetään saavuttamaan vain pienellä nopeudella.

Pointtisi olet päätellyt täysin väärin, minkä edellä osoitin. Siksi toiseksi et omassa "teoriassasi" käsitellyt lainkaan nopeutta, joten et edes teoriasi perusteella voi sanoa mitään nopeudesta. Kuitenkin todistelet teoriasi selittävän nyt jotain nopeudesta.

Nopeus vaikuttaa siten, että jollain veturin nopeudella höyryputkien ja koneiston rakenne alkavat rajoittaa höyryn virtausnopeutta. Mutta koska et tiedä, miten Tr1-veturin rakenne höyryn virtausta rajoittaa, et voi väittää tästä asiasta tämän esimerkiksi valitsemasi veturin kohdalta mitään.

Mutta käytännön höyryveturissa veturin maksimivetovoima voidaan saavuttaa, vaikka höyryn virtaus rajoittaisikin maksimipainetta koneistossa. Tämä johtuu siitä, että käytännössä kaikkien höyryvetureiden koneen kehittämä vetovoima vetopyörän kehällä ylittää hankauspainon. Sinä tosin olet jossain edellä väittänyt, ettei näin olisi kun dieselvetureissa ei ole niin, mutta olet valitettavasti väärässä. Ivalon kirjassa on kaikki tiedot voidaksesi laskea siellä käsiteltyjen veturisarjojen osalta koneiston vetopyörän kehällle kehittämän vetovoiman ja verrata sitä hankauspainon kautta saatavaan veturin maksimivetovoimaan. Ja sitten voit todeta itse, että väitit jotain vastoin tietoa, joka oli itselläsikin käsillä.

Minä sovin nyt yksipuolisesti niin, että en enää jatka höyryveturin toiminnan opettamista sinulle, ennen kuin kerrot, osaatko laskea Tr1:n kattilan höyrynantokykyä vai et. Jos sanot, ettet osaa, silloin myönnät kaiken siitä väittämäsi olevan perätöntä, koska sinulla ei ole ollut mitään perustetta väitteillesi "vain muutamasta sekunnista". Jos osaat laskea, niin sitten varmaan lasket ja joudut myöntämään, että olisi kannattanut laskea heti aluksi eikä alkaa väittää muuta kuin laskusi tulos osoittaa.

Jos laskusi on oikein, mutta osoittaa, että höyryä riittää muutamaksi sekunniksi (muutama tarkoittaa jotain arvoa, jonka suuruusluokka on sama kuin 3-4 sekuntia, josta kirjoitit viestissäsi 54 tässä ketjussa), nostan sinulle hattua ja myönnän itse, että minun olisi kannattanut laskea.

Mutta katsotaan nyt miten tässä käy.

Antero

PNu · 30 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
Minun ja sinun inttämisessä on se olennainen ero, että minä perustelen asiat pätevillä muiden tekemillä lähteillä tai perusfysiikalla. Sinä vetoat johonkin netissä julkaistuun artikkeliin, jolla ei ole minkäänlaista luotettavuusarvoa (perustelin artikkelin epäluotettavuuttakin viestin 10 lopussa) tai omiin aiemmin esittämiisi luuloihin.

Tämän keskustelun kaksi olennaisinta kysymystä ovat olleet, määräytyykö vetureiden välinen kitkavoiman ero pelkän hankauspainon mukaan ja onko höyryveturin vetovoimakäyrä tasainen eli nopeudesta riippumaton. En ole nähnyt sinun tähän mennessä esittävän yhtäkään lähdettä, joka näiltä osin tukisi väitteitäsi.

Minä sen sijaan olen esittänyt omien väitteitteni tueksi tämän artikkelin sekä Mikko Ivalon kirjassa Höyryveturit ja niiden hoito olevat vetovoimakäyrät sivuilla 565, 566 ja 569 (vuoden 1945 painos), jotka eivät todellakaan ole tasaisia vaan osoittavat höyryveturin vetovoiman heikkenevän merkittävästi nopeuden kasvaessa. Tarvittaessa löytäisin ainakin kitkavoimaan liittyvään kysymykseen useitakin muita lähteitä.

Valitettavasti tämä keskustelu on kuitenkin taas menossa sävyltään niin ikävään suuntaan, että en haluaisi tätä enää jatkaa. Tarkoitukseni oli aivan vilpittömästi käydä keskustelua vetureista eikä haastaa riitaa. Toki myönnän että intouduin varmaan välillä käyttämään tarpeettoman kovaa kieltä. En ole siitä millään lailla ylpeä ja pyydän vielä kerran anteeksi, jos loukkasin jotain.

PNu · 30 Tammikuu 2007

Antero Alku sanoi:
Suuntaa antava suuruusluokka on, että 100 %:n täytöksellä höyrykoneen tekemä työ on 25-35 % suurempi kuin 30 %:n täytöksellä.

Tämä onkin vielä pakko kommentoida. Minähän laskin edellä, että vetovoima olisi 30 % täytöksellä 50 kN ja 100 % täytöksellä 76,5 kN. 100 % täytöksellä vetovoima olisi siis 53 % suurempi kuin 30 % täytöksellä.

Jos nyt on niin, että oikeasti 100 % täytöksellä vetovoima on vain 25-35 % suurempi kuin 30 % täytöksellä niin silloinhan väitteeni (ettei Tr1 kykene saavuttamaan hetkellisestikään 160 kN vetovoimaa 70 km/h ajettaessa) on vielä vankemmin totta.

Jos näet jatkuvassa ajossa vetovoima on nopeudella 70 km/h tuo 50 kN 30 % täytöksellä niin sittenhän sinun laskutavallasi 100 % täytöksellä voitaisiin saavuttaa vain 62,5-67,5 kN.

Sitten kysyit mistä minä tuon arvon 50 kN otin. Se on vain arvaus, kuten edellä kerroinkin mutta mielestäni varsin valistunut sellainen. Höyryveturit ja niiden hoito kertoo sivun 569 taulukossa hiilipolttoisen Hv1:n jatkuvaksi vetovoimaksi nopeudella 70 km/h arvon 30 kN. Koska Tr1 on selvästi suurempi veturi mutta ei teholtaan kuitenkaan kaksinkertainen niin Tr1:n vastaava jatkuva vetovoima voisi hyvinkin olla tuo 50 kN. Tarkka lukema voi aivan yhtä hyvin olla esim. 48 kN tai 55 kN mutta tämä ei muuta tulosta niin paljon, että erilaiseen johtopäätökseen olisi aihetta.

Tr1:n suurin hetkellinenkin vetovoima nopeudella 70 km/h on siis mitä ilmeisimmin paljon vähemmän kuin 160 kN. Siten myöskään höyryveturin vetovoimakäyrä ei ole tasainen edes pelkkää hetkellistä vetovoimaa tarkasteltaessa.

PNu · 30 Tammikuu 2007

Kitkan osalta voitaisiin vielä katsoa, mitä Wikipedia siitä sanoo. On huomattava, että tässä tapauksessa kitkakertoimella tarkoitetaan arvoa, joka saadaan jakamalla veturin kitkapaino vetovoimalla. Veturi käyttää siis kitkan sitä tehokkaammin, mitä pienempi kerroin on.

http://en.wikipedia.org/wiki/Factor_of_adhesion sanoi:
Diesel and electric locomotives can work with a much lower factor of adhesion than a reciprocating steam locomotive because their power is applied smoothly, unlike the latter's pulsed power delivery.

Antero Alku · 30 Tammikuu 2007

PNu sanoi:
En ole siitä millään lailla ylpeä ja pyydän vielä kerran anteeksi, jos loukkasin jotain.

En minä loukkaannu siitä, jos väität asioiden olevan toisin kuin ne ovat. On vain turhauttavaa toistaa samoja asioita.

PNu sanoi:
Tämän keskustelun kaksi olennaisinta kysymystä ovat olleet, määräytyykö vetureiden välinen kitkavoiman ero pelkän hankauspainon mukaan...

Käytännössä mikään asia ei ole pelkästään, vaan kaikki vaikuttaa kaikkeen. Kysymys on siitä, mikä asia vaikuttaa merkittävästi, mikä ei. Hankauspaino on ensisijainen veturin vetokoukussa olevaan suurimpaan mahdolliseen vetovoimaan vaikuttava tekijä.

Pyörän ja kiskon välinen tehollinen kitka "suurella nopeudella" (joka pitäisi määritellä kun siitä puhutaan), kuten vaikka 70 km/h ei ole enää olennainen tekijä verrattaessa höyryveturin ja dieselveturin suurinta mahdollista tehollista vetovoimaa. Tämä johtuu siitä, että dieselveturi ei kykene tuottamaan vetopyörän kehälle läheskään sellaista vetovoimaa, että kitkavoima ylittyisi. Sen varmaan todistit jo itsekin aivan alussa käyttäen esimerkkinä Dr16:n vetovoimkäyrää.

Kirjoitin nyt tehollisesta kitkasta ja tehollisesta vetovoimasta. "Tehollinen" tarkoittaa, että nämä suureet määritellän tehon kautta keskimääräisinä arvoina. Todellisuudessa veturin kulkiessa kitka muodostuu sekä liuku- että seisovasta kitkasta, koska pyörän ja kiskon kosketuksessa tapahtuu sekä liukumista että vierimistä. Sen sijaan liikkeellelähdössä tilanne on toinen.

PNu sanoi:
... ja onko höyryveturin vetovoimakäyrä tasainen eli nopeudesta riippumaton. En ole nähnyt sinun tähän mennessä esittävän yhtäkään lähdettä, joka näiltä osin tukisi väitteitäsi.

Ivalosta löytyy kaikki tieto tästä asiasta. Tietoa voi vahvistaa perusfysiikan oppikirjoilla. Olen tainuut mainita nämä jo muutaman kerran riittäviksi lähteiksi. Mutta on ymmärrettävä, mitä kummissakin sanotaan.

Höyryveturin vetovoimakäyrä on tasainen niin monen männäniskun ajan kuin kattila antaa koneeseen höyryä, jonka paineella kone ylittää vetopyörien kitkavoiman ja siten vetovoimaa rajoittaa vetopyörien välinen kitka. Dieselveturissa vetovoimaa rajoittaa dieselmoottorin teho, jota ei hetkellisesti voi nostaa samalla tavalla kuin höyryveturin kattilan antamaa tehoa voi nostaa. Olen pyytänyt sinua laskemaan tuon "hetken" pituuden, ja odotan laskusi tulosta edelleen.

PNu sanoi:
Minä sen sijaan olen esittänyt omien väitteitteni tueksi tämän artikkelin sekä Mikko Ivalon kirjassa Höyryveturit ja niiden hoito olevat vetovoimakäyrät sivuilla 565, 566 ja 569 (vuoden 1945 painos), jotka eivät todellakaan ole tasaisia vaan osoittavat höyryveturin vetovoiman heikkenevän merkittävästi nopeuden kasvaessa. Tarvittaessa löytäisin ainakin kitkavoimaan liittyvään kysymykseen useitakin muita lähteitä.

Ja olen referoinut tuon artikkelin, joka ristiriitaisuuksien ja väärin ymmärryksen vuoksi on arvoton.

Taisin jo aiemmin kertoa, että viittaamasi Ivalon vetovoimakäyrät ovat tehollisia jatkuvan vetovoiman käyriä, joissa vetovoimaa rajoittaa kattilan höyrystyskyky. Ne siis eivät kuvaa hetkellistä vetovoimaa.

Antero