月刊ポピュラーサイエンス/第12巻/1878年1月号/蒸気機関の発展3

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D. Appleton & Co.から出版された "A History of the Growth of the Steam-Engine "の抄録

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非凝縮式エンジンとその機関車への応用

45. しかし、本当に実用的な非凝縮エンジンの最初の計画は、1720年に出版されたリューポルドの "Theatrum Machinarum "に記載されているものである。そのスケッチを図23に示す。リューポルドは、この計画はパパンが提案したものであると述べている。この機関は、2つの単動シリンダーr sからなり、同じ蒸気管から「四方コック」を通じて交互に蒸気を受け、大気中に排気する。このエンジンが作られた形跡はない。

前世紀に入り、蒸気機関が完成し、昇降以外の用途への適用の可能性が一般に認識されるようになると、多くの技術者や発明家が馬車の推進に適応させるという問題に取り組んだ。

1759年にはすでに、当時グラスゴー大学の卒業生で、同大学の助教授になることを希望していたロビソン博士が、工房を訪れた際に、機器製作者のジェームズ・ワットと知り合いになり、当時若い学生よりも蒸気機関の原理を知らなかったであろうワットに、蒸気機関で動く馬車を作る可能性について注意を促し、おそらくワットがついにその輝かしい名声を手に入れたあの熟慮の実験が開始されることになったのだ。

46.ワットは、非常に早い時期に、自分のエンジンを機関車に応用することを提案し、非凝縮型エンジンか空気表面凝縮器を使うことを考えた。ワットは1784年の特許に機関車を含め、同年、助手のマードックは高速で走行可能な機関車の模型を製作した。

この模型は現在ロンドンのサウス・ケンジントンにある特許博物館に寄託されており、煙突ボイラーと「グラス・ホッパー」エンジンを備えていた。蒸気シリンダーは直径4分の3インチで、ピストンのストロークは2インチであった（図24）。駆動輪の直径は9.5インチであった。この小さな駆動輪は、1分間に200から275回転し、1時間に6から8マイル走ったと報告されている。

47.1765年、エラスムス・ダーウィン博士は、詩や哲学の分野だけでなく医学の分野でもその名声を得ていたが、マシュー・バールトン（後にワットのパートナーとなり、蒸気力の利用に関してちょうど我々のフランクリンに相当）に、蒸気車、すなわち詩的に表現した「炎の戦車」の建設を促し、その設計図を描いてみせた。

エッジワースという青年がこの計画に関心を持ち、1768年に論文を発表して芸術協会から金メダルを授与された。この論文で彼は、馬や蒸気機関車からのロープで馬車を引く鉄道を提案した。

48. しかし、これらは単なる有望な構想に過ぎなかった。1769 年、フランスの陸軍士官ニコラ・ジョセフ・キュニョーが、陸軍大臣ショワ ズール公爵の面前で蒸気車（図 25）を製作し、最初の実験を行ったのは周知の通りである。彼が必要とする資金は、サックス伯爵が提供した。最初の機関車の部分的な成功に勇気づけられたキュニョーは、1770年に2台目の機関車を製作し、現在もパリの芸術工芸品学校に保存されている。より強力なこの馬車（図25）には、直径13インチの非凝縮単動式シリンダーが2本取り付けられている。この実験は成功したようであるが、それ以上のことは行われなかったようである。

アメリカ人のネイサン・リードが1790年に特許を取得した蒸気車^[1]は、図26に見られるような形をしており、これは彼の特許からコピーしたものである。ピストンE FはラックB Gを駆動し、これが車輪A Kを回転させる。ステアリングホイールIは大輪A Kを動かし、後者は回転しながらエンジンを運ぶ。これは、独創的で不思議な装置である。

49. 「ドイツの著名なエンジニアであるアーネスト・アルバン博士^[2]は，「オリバー・エヴァンスには，長年知られていた原理の真価を示し，蒸気の力を応用するための新しく，より単純な方法を確立することが委ねられていた」と述べている。ここでアルバン博士が言及しているのは、非凝縮型高圧蒸気機関の導入に最も早く成功した事例である。

アメリカが生んだ最も独創的な機械工の一人であるオリバー・エヴァンスは、1755年か1756年にデラウェア州のニューポートで、非常に貧しい境遇の人々の息子として生まれた。

彼は若い頃、車輪作りの職人に弟子入りし、すぐに優れた機械的才能と知識習得への強い欲求を発揮するようになった。

彼は早い時期から、少年のいたずらによって、蒸気の力を有用な目的に利用する可能性に目をつけていた。樽の中に少量の水を入れ、樽を鍛冶屋の火にくべると、大きな音がして樽が吹き飛んだ。すると、大きな音がして弾丸が飛び出し、若いエヴァンスは蒸気の偉大さ、そしてそれまで発見されていなかった力を思い知ったのである。

その後、ニューコメン機関の説明を読んで、彼はすぐに、閉じ込められた蒸気の弾性力がそこでは利用されていないことに気がついた。

そして、高圧蒸気の張力のみを動力源とする非凝縮式機関を設計し、馬車の推進に応用することを提案した。

50. 1780年頃、エバンスは製粉業を営む兄弟に加わり、すぐに発明的才能を発揮して製粉作業の細部を改善し、その結果、労働コストを2分の1に削減し、製造する小麦粉のきめ細かさを向上させることに成功した。 1785年、彼は蒸気馬車の特許を申請したが、拒否された。

1800年か1801年、エバンスはペンシルベニア大学のロバート・パターソン教授に相談し、計画の承認を得た後、非凝縮式エンジンで駆動する蒸気馬車の建設に着手した。

しかし、彼はすぐに、形が新しく、最初のコストが小さい自分のエンジンを工場の駆動に適応させる方が、経済的に良い計画であるという結論に達し、それに従って計画を変更し、シリンダーの直径6インチ、ピストンのストローク18インチのエンジンを作り、石膏工場の駆動に完璧に適用した。

51. この機関(図27)は、彼が「コロンブス機関」と呼んだもので、独特な形をしていた。

梁の一端はロッキング・コラムで支えられ、他端はピストン・ロッドに直接取り付けられ、クランクは梁の下にあり、連結棒はほぼ中央で梁に取り付けられている。

ピストンロッドの頭部は、ワットが考案した平行移動の一種である「エバンス平行四辺形」によって、垂直線上を上下するよう強制されている。

52. その後、エバンスは自分のエンジンの用途を広げ、その詳細を完成させ続け、彼の跡を継ぐ者が現れ、無凝縮エンジンは今日、70年前に彼が言った予言を実現しつつある。

「私のエンジンは、ミシシッピ川の流れに逆らって船を推進し、ターンパイクロードで馬車を推進し、大きな利益をもたらすに違いない。. . .

「人々が蒸気機関を使って、鳥が飛ぶのと同じ速さ（時速15マイルか20マイル）で都市から都市へ移動する時代がやってくるだろう。馬車は朝ワシントンを出発し、乗客はボルチモアで朝食をとり、フィラデルフィアで食事をして、その日のうちにニューヨークで食事をすることになるだろう。. . .

「エンジンは時速10～12マイルで船を走らせ、何年も前に予測されたように、ミシシッピ川には何百という汽船が走るようになるでしょう」。

53. 1804年、オリバー・エヴァンスはフィラデルフィアの埠頭で使用する平底船（図28）を完成させ、それを車輪に取り付け、自らの蒸気機関で川岸に引き寄せた。そして、この船を進水させると、蒸気機関を使ってパドルホイールを駆動させながら川を下った。エバンスの「オルクトール・アンフィボリス」は、キュニョーの時代以降に記述された最初のロード・ロコモーションである。エバンスは、蒸気で走る馬車がまもなく一般的になると主張し、対抗して最も速い馬に勝る速さの「蒸気貨車」を作ることができるかどうか、300ドルの賭けを持ちかけた。

エバンスと蒸気航法との関わりについては、蒸気航法を考える際に参照することになる。

エバンスの発明を簡単に紹介すると、現在一般にコーニッシュと呼ばれている煙管ボイラーを考案し、エンジンに蒸気を供給するために使用したことくらいである。

54. 英国で最も早く実用化された非凝縮式エンジンは、1802年にリチャード・トレビシックとアンドリュー・ビビアンによって製作されたようである。オリバー・エヴァンスの友人たちによると、エヴァンスはその前にジョン・サンプソン氏をイギリスに派遣し、彼から図面や仕様書を送ってもらい、トレヴィシックとヴィヴィアンはそれを見て、彼らの計画に貢献した可能性も少なくないという。 彼らは非凝縮型リターンコンロッドエンジンを使用し、60から80ポンドの蒸気を搭載した。

1804年には、南ウェールズのマーシル・ティドヴィル鉄道のために機関車（図29）を製作し、車輪が滑って故障することもあったが、大成功を収めた。 この機関は、直径4.5インチの蒸気シリンダー1基を備え、40ポンドの蒸気を供給した。

車輪のスリップを恐れて、1811年、ブレンキソップは機関車の軸にピニオンを取り付け、路盤のラックに歯車をかける方式を採用した。

1813年、バタリーのブラントンは、動物の脚のようなレバーを後ろに押して推進する機関車の導入を試みた。ちょうどこの頃、世界中の機械工がこの問題に大きな関心を寄せるようになったようである。

55. この頃、もう一人の同胞の知的労働の証拠が見つかった。この人物は、彼の仕事が控えめな方法で行われたために、彼が受けるべき十分な信用を得ることができなかった。 ホーボーケンのジョン・スティーブンス大佐は、1749年にニューヨークで生まれたが、ビジネス人生の大半はニュージャージーに住んでいた。

彼は間違いなく、今世紀初頭に生きた最も偉大なエンジニアであり、海軍建築家であった。

ワットの名声を高めたような、蒸気機関の機構における超大型の改良を一つも行わず、蒸気による航海や陸上での蒸気輸送を最初に提案するという名誉もないが、彼は当時の誰よりも工学の科学と技術にはるかに優れた知識を示し、陸と水の両方で蒸気機関を改良することの経済的重要性に関連して、当時の他のどの有力技術者のものよりも進んだ意見と政治的見解を表明し訴えたのである。

彼はジョン・フィッチの汽船での実験を見て、初めて蒸気力の応用に関心を持ったと言われている。彼は航海に蒸気を導入する作業に特徴的なエネルギーで取り組み、この分野の考察に入るときに示されるような成功を収めた。

しかし、この先見の明のあるエンジニアと政治家は、蒸気機関を航海だけでなく陸上輸送にも応用することの重要性をはっきりと見抜いていた。それだけでなく、彼は、鉄道の完全なシステムによる内部通信の、よく練られ慎重に進められる計画の重要性も同様にはっきりと見抜いていた。

56.1812年、"Documents tending to prove the Superior Advantages of Railways and Steam Carriages over Canal Navigation "を内容とする小冊子を出版した。^[3]

当時はまだ、マーシル・タイディヴィルのトレヴィシック・アンド・ヴィヴィアンの機関車だけが現役で、鉄道も炭鉱の木造路面電車が走っている程度であった。

しかし、スティーブンス大佐はこの論文の中で、「蒸気馬車が時速100マイルの速度で移動することを妨げるものは何も見当たらない」と述べ、脚注として「この驚くべき速度は、ここでは単に可能性があると考えられているに過ぎない。この驚くべき速度は、ここではあくまで可能性の話であり、実際には時速20マイルや30マイルを超えるのは不便である可能性がある。このことは実際の実験によってのみ決定されることであり、私は蒸気馬車が時速40マイルや50マイルで推進されるのを見ても驚かない。 それ以前にも、彼は当局に手記を送り、鉄道の計画を訴えていた。

レールは木製のもので、必要に応じて鉄板で保護するか、あるいはすべて鉄製にすることを提案した。車の車輪は鋳鉄製で、軌道に固定するためのフランジが内側に付いている。蒸気機関は、圧力50ポンドの蒸気で駆動し、非凝縮式とすること。 ロバート・R・リビングストンやニューヨークの委員たちの異論に答え、さらに詳しく説明している。

57.また、各車輪にかかる最大重量を500～1,000ポンドとし、彼が言うところの「客車一式」が「暗い夜でも明るい昼間と同じように確実かつ迅速に」旅をすることを示し、計画中の道路の勾配がほとんど抵抗にならないことを示し、この問題全体を、非常に正確な記述とその真の価値に対する明白な理解によって大衆に示しているのです。この驚くべき文書を読む人は皆、コロンビア大学の故チャールズ・キング学長が述べた「このパンフレットを注意深く読む人は誰でも、この大きな問題の政治、財政、商業、軍事的側面がすべてスティーブンス大佐の心にあったこと、そして彼の才能の結晶を祖国に提供するときに愛国の義務を果たしていると感じていることに同意するだろう」という言葉に完全に同意することだろうと思います。

「この申し出は、その時は受け入れられなかった。そして、1838年に89歳の生涯を閉じる前に、スティーブンスの名が、彼自身（ ）と彼の息子たちの名として、感謝すべき国の大切なものの中に不滅に登録されていることを当然に確信できたのである」。

1805年にスティーブンス大佐がイギリス政府から取得した特許と、その後同じプランで作られ、機関車に使われた「安全管式」ボイラーの一部分が、ニュージャージー州ホーボーケンのスティーブンス技術研究所に保存されている。

58.1814年、機関車エンジンを最初に成功させたと一般に言われているジョージ・スティーブンソンは、イギリスのキリングワースで最初のエンジンを作った。

その前年、サウス・ケンジントン特許博物館に保存されているブラケットとヘッドリーの機関によって、車輪の滑りが特別な工夫をしなくても避けられることが発見されており、スティーブンソンは滑らかな車輪を使って自分の機関を成功させたのである。

この頃、蒸気機関を一般道や鉄道の馬車の駆動に応用する構想が注目され始めており、スティーブンソン一人だけの問題ではなかった。

しかし、スティーブンソンは、生まれつきの優れた発明の才能と優れた機械的訓練を非常に幸運にも併せ持ち、その技術者としての特性はジェームズ・ワットを強く思わせるものであった。スティーブンソンの肖像画は、偉大な発明家ジェームス・ワットの肖像画とよく似ている。

59.ジョージ・スティーブンソンは、イングランド北部のニューカッスル・アポン・タインに近いワイラムで、「北の大地 」の鉱山労働者の息子として生まれた。幼い頃から機械の才能に恵まれ、勉強も好きだった。

鉱山で働くようになると、職務に忠実で聡明な彼は急速に昇進し、17歳ごろには技師となり、父親が火夫をしていた揚水機の責任者となった。

その後、彼はキリングワースの機関工となり、すぐに彼の技術と信頼性に信頼を寄せ、主要所有者の一人であるラベンスワース卿が必要な資金を提供して、最初の機関車を設計する機会を得ました。

60.1815年、彼は煙突にブラストパイプを設け、排気蒸気のパフを利用してドラフトを強化する方法を採用し、ここに断面図を示す2号機関車に適用して成功した（Fig.30)。これが機関車の本質的な特徴である。

1815年、近代的な機関車が誕生した。この機関車に生命を与えたのがブラストパイプの発明であり、この発明と蒸気機関の他の器官を運動用に機械的に適合させたことが、ジョージ・スティーブンソンに最大の功績をもたらした。

61.1825年、ストックトン＆ダーリントン鉄道が開通し、スティーブンソンが開発した「蒸気爆発」を利用した機関車が活躍し、石炭列車だけでなく旅客列車も走らせることに成功した。この時、スティーブンソンはこの鉄道の機関士になっていた。

12マイルの距離を移動するのに必要な時間は2 時間であった。この「1号機関」は現在もダーリントン駅に保存されており、写真（図32）のように花崗岩の台座に載せられている。

62.非凝縮式蒸気機関の鉄道への応用の歴史において、またスティーブンソンの人生において、最も重要で興味深い出来事のひとつが、1829年のリバプール＆マンチェスター鉄道の開通であった。

この道路が建設されたとき、長い間真剣に議論された結果、馬を排除して機関車のエンジンを使うことができないかどうか試すことになり、最終的に1829年10月6日に決定した日に提示されるべき最も優れたものに対して500ポンドの賞金が提供されることになった。

4台のエンジンが競われ、スティーブンソン製作の「ロケット」が優勝した。

63. この機関車（図33）の重量は、水の供給を含めて4.4トンであった。そのボイラーは、数人の発明家の手によって形を成してきた火管式で^[4]、直径3フィート、長さ6フィートで、ボイラーの端から端まで25本の3インチの管が延びていた。蒸気の吹き出し口は、最高の効果が得られるように実験によって慎重に調整された。蒸気圧は1平方インチにつき50ポンドであった。

試運転の平均速度は時速15マイル、最高速度はその2倍近い時速29マイルで、その後単独走行で35マイルの速度に達した。

この会社の株式はたちまち10パーセントも値上がりした。このように、蒸気送風機を備えた非凝縮エンジンと多管式ボイラーとの組み合わせは、明晰な頭脳によって設計され、熟練したエンジニアと機械工の監視のもとに建設されたため、蒸気機関車の成功は明らかで、それ以来、その進歩は途切れることがなく、驚くべき速さで続いているのである。

64. アメリカでは、1829年8月8日に初めて機関車が鉄道で定期的に運行されるようになった^[5]。

この最初の機関車は、イギリスのStourbridgeにあるFoster, Rastrick & Co.によって製造され、ペンシルバニア州のCarbondaleからHonesdaleまでのDelaware & Hudson Canal Companyの道路用にHoratio Allen氏によって購入されたものである。

1829年、ニューヨークのピーター・クーパーがボルチモア＆オハイオ鉄道に実験用機関車を設置した。最高速度で時速15マイルほど走った。

1830年にウェストポイント鉄工所で製造されたベストフレンド号（図34）は、サウスカロライナ鉄道で1831年1月から同年6月17日まで走行し、ボイラーの爆発で破壊された。

1831年、同じ鉄道のためにウェストポイントで2台目の機関車（図35）が作られたが、これはほぼ同時期から少し後にスティーブンソンが作ったものにいくらか似ている。

また、ホレイショ・アレンが初めて8輪の機関車を発表したのもこの頃で、最近英国で作られた機関車の原型であることが技術者にはすぐわかるような形(図36)をしている。この年、モホーク・アンド・ハドソン鉄道のジョン・B・ジャービス氏のために、デ・ウィット・クリントン号という機関車も製造された。

65. 初期の鉄道が開通した頃、一般の高速道路に蒸気馬車を導入することが技術者の間で流行した^[6]。

1833年12月、ロンドンとその近郊では、約20台の蒸気馬車と牽引用道路エンジンが稼働中、または建設中であった。

わが国では、道路の荒れが発明家の意欲をそぎ、イギリスでも、一時はほとんど達成されたかに見えた蒸気自動車の導入の成功が、ついに 、多くの障害に遭遇し、最も独創的で粘り強く、成功した建設者のハンコックとガーニーでさえ絶望してあきらめてしまったのである。そのため、このような事態を招いたのは、敵対する利害関係者による敵対的な法律制定と、おそらく鉄道における蒸気機関車の急速な進歩であろう。

このように実験が中断されたため、その後の四半世紀はほとんど何も行われず、蒸気自動車の建設でビジネス上の成功のようなものが得られたのは、ほんの数年前のことである。

イギリスのアベリング＆ポーター、J・スコット・ラッセル、ボイデル、その他数人、アメリカのローパー、ダジョン、フォークス、ラッタ、J・K・フィッシャーは、さまざまな時期にこの方面に取り組んできた。

最後の技術者は1840年に最初の蒸気馬車を設計し、1873年に亡くなったとき、まだ働いていた。

海外では、ここ数年の間に、重い荷物を運ぶための道路用機関車や、蒸気ロードローラーを製造して、かなりの規模の事業を成功させた会社がいくつかある。

高速で、旅客輸送に適した蒸気馬車はまだ導入されていないが、一般道路でのより重い種類の作業に蒸気を利用することについては、最も有望なスタートが切られた。

大きな障害は、一般道路の荒れ具合や構造の悪さ、馬の怯えから生じる損害、建設の工学的困難さ、そして通常作られている機械の力の限界であるように思われる。敵対的な法律もこの範疇に入るかもしれないが、今日の我々は文明が十分に進んでいるので、国民がロードロコモーティブの導入が大きな公共の利益となると納得すれば、自由な法律を確保することができるだろう。

66. 道路用機関車の性能は実験によって容易に決定され、以下はいくつかの一連の試験の結果の抄録である^[7] 道路用機関車の試験は、フレミング・ジェンキン教授立ち会いのもと、有名なフランスの技術者H・トレスカによって行われ、その報告書は1868年1月15日に提出されている。その結果は次のようなものであった。1. 1.勾配の緩やかな良好な道路では、牽引係数は約0.25であった。2. 2.石炭の消費量は1時間当たり1馬力当たり4.4ポンドであった。3. 3. 10馬力のエンジンで、水の消費量は1時間に132.2ガロンであった。4. 4.車輪と土壌の間の摩擦係数は0.3であった。5. 5.時速7マイルの速度は、機関車とその積荷の管理に特別な困難を生じなかった。この頃、M.Servelは、最も困難な冬の天候の中、舗装道路と砕石道路で同様の機械による一連の実験を行った。その結果、1％当たりの重量分布は次のようになったと報告している。

機関車の重量 41.4
"" 辻馬車 18.2
"" ペイロード 40.4
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合計 100

通常の積載量である3台の荷馬車の平均総重量は22,575キログラム、つまり約22トンであった。1867年から68年にかけて、このエンジンをフランス運河の船の曳航に適用する実験が行われ、非常に有望な結果が得られた。

1871年、ウォルヴァーハンプトンの英国王立農業協会に数台の牽引機が展示され、審査員による一連の慎重なテストが行われ、その年の「ジャーナル」に報告されました。特別試験で使用した石炭は、1時間当たり表示馬力当たり3.2ポンド、水の蒸発量は石炭1ポンド当たり7.62ポンドで、飼料の平均温度は175°Fahr.であった。トッテナムヒル（上から下まで1,900フィート）の1マイルあたり264フィートの最大勾配を登ったときの荷重は26トン、エンジン重量を含めて38トンで、牽引係数は0.35であった。長さ16マイルの田舎道で、15トンを平均時速3.5マイルで牽引し、1マイルあたりの有用積荷1トンあたり石炭2.85ポンド、水1.94ガロンを使用しました。

67. 1871年10月、筆者はニュージャージー州サウス・オレンジのよく整備された道路で、ロード・エンジンとスチーム・ロード・ローラーの公開実験を行った。2台のロードスチーマー（図39）またはトラクション・エンジン、およびスチーム・ロードローラーが試用された。その結果、次のような結果が得られた。エンジンの重量は5トン400ポンド、蒸気シリンダーの直径は7¾インチ、ピストンのストロークは10インチ、駆動輪の回転数は17回転、駆動輪の直径は60インチ、ボイラーの全長は8フィート、ボイラーシェルの直径は30インチ、駆動輪の負荷は4トン100ポンドであった。ボイラーは通常の機関車型であり、エンジンは通常の携帯用エンジンと同様にその上に搭載されていた。機関車の弁装置は、一般に機関車で使用されている3ポート弁とステファンソンリンク、逆転レバーから成っている。歯車装置と駆動輪の連結は、綿機械の製造業者がジャック・イン・ザ・ボックス・ギアまたはディファレンシャル・ギアと呼ぶ装置で行われた。この組み合わせにより、エンジンが角を曲がるときでも、常に両輪の力が等しくなるようにした。

以下は、この試験から導き出された結論の要約であり、フランクリン研究所のジャーナルに掲載されたものである。牽引機関は、一般道路で簡単かつ迅速に操縦できるように構築することができる。5トンを超える重量の機関は、半径18フィートの円、あるいは機関の長さよりわずかに広い道路でさえ、困難なく連続的に回転させることができる。また、1マイル＝225フィートの勾配を1時間に2マイルの速度で63,000ポンド以上牽引する機関車も製造可能である。さらに、良好なマカダマイズ道路で重い荷物を積んだ貨車の牽引係数は4/100で、このエンジンの牽引力は、20頭の馬の牽引力に等しく、エンジンの重量を除いた平地での牽引可能重量は163,452ポンド、必要な燃料量は1日500ポンドと推定された。トラクション・エンジンが馬力に勝る利点は、次のとおりである。労働時間を制限する必要がないこと、最初のコストは蒸気の方が有利であること、一般道路での重労働では、蒸気による費用は馬力の平均コストの25％未満であり、25頭分の仕事をこなす牽引エンジンは、6頭または8頭と同じ程度の費用で働くことができること。

68. 蒸気機関を一般道路に有効に利用する計画で、知的で勇敢かつ粘り強いハンコックとその協力者が敗北してから30年後の今、新しい形で、この問題に再び取り組み、少なくとも部分的に解決したことを示す強い兆候を見出すことができる。以前は、蒸気による郵便局の旅客輸送が成功すれば、重い荷物の運搬や農業全般にこの原動機が応用されるだろうと考えられていた。しかし、長い間の試行錯誤の末に、その実験が失敗に終わったと思われたとき、蒸気は一般道路での重作業には適用できないだろうと思われたのである。しかし、今見てきたように、当時の発明者たちは、この問題を間違った地点から攻撃した可能性が高い。一般道路において、通常の有利な状況下では、蒸気による重い荷物の輸送は経済的に成功し、より高い速度で乗客や軽い貨物を運ぶために、蒸気を使用することが紹介されていると思われるのである。

高速道路で動物の動力を蒸気に置き換えることを最終的に成功させるための最も重要な前提条件の1つは、我々の道路がよく作られていることである。

鉄道の路線に容易な勾配と滑らかな軌道を確保するために、最大の注意と判断が払われ、膨大な資本の支出が正当化されると考えられているように、一般道路を蒸気自動車に採用する際にも、同様の注意と支出が望ましいと容易に考えることができるだろう。

馬力に頼っているときでさえ、道路の改良には、真の経済性が要求されるよりもはるかに少ない注意が払われてきたことは、否定できない事実である。蒸気動力では、路盤の慎重な整地と優れた建設によって得られるものが、さらに重要になる。動物の機構は、重い荷物を引く力において、機械よりも影響を受けにくい。馬の場合、悪路は、主として動物の動きよりも荷物の動きに抵抗することによって輸送を妨げる。一方、牽引エンジンの場合、柔らかい地面では、モーターはそれに続く列車と同様に、あるいはそれ以上に深刻な遅れをとることが多い。

しかし、高速道路が賢く設計され、徹底的によく整備されているところ、あるいは、わが国の西部や南部の非常に広い範囲にあるように、自然が技術者や道路建設者から費用のかかる整地作業を解放してくれるところでは、ロードロコモーティブが急速に導入されると期待できるだろう。

牽引車や、その後継と思われる蒸気馬車が、最も早く、そして最も完璧な成功を収めるのは、このような地域であると予想される。動物の動力よりも経済的に優れていること、表在性疾患による障害の心配がないこと、どんな状況でも信頼できること、その他この機械が持っている多くの利点は、一般の人々の偏見や不慣れさ、敵対する自治体の法律やその他の既存の障害から生じる困難にもかかわらず、すでにその導入を確実なものにしているのである。

われわれは、この機械が使用可能であれば比較的安価であること、われわれの道路はこれによって改善されること、そしてこの機械が馬主や労働者の利益と対立するという古来の考え方は迷信に過ぎないことを知りつつあるのである。

このような開始がなされたので、このモーターの自然な生息地であるミシシッピー渓谷とわが国の西部平原が、最終的にその製造と雇用の主要な拠点となったとき、この一部門の産業の将来がいかに偉大でないかを想像するのは困難である^[8]。

69. このような状況下において、「汽車」は、「汽車」であり、「汽車」は、「汽車」である。機関車は、その導入の日から徐々に、そして着実にサイズとパワーを増してきた。1829年に初めて蒸気機関車の価値を決定的に証明したロケットは、重さ4¼トンであった。1835年、父とともにこれを製作したロバート・スティーブンソンは、ロバート・L・スティーブンスに宛てて、自分のエンジンはますます重くなっており、スケッチを添えたエンジンは重さ9トン、「平地で時速16マイルで100トン」引くことができると述べている。現在では、重さ70トン、時速20マイルで2,000トン以上を牽引できる強力な機関車が製造されている。現代の機関車は、鍛鉄製の頑丈な軽量フレームにボイラーを搭載し、そのボイラーで車輪と連結している。米国で建設された最大の機関は、フィラデルフィア＆レディング鉄道で使用されているものと言われており、重量は約10万ポンドで、12個の動輪で運ばれている。機関車には2つの蒸気シリンダーがあり、ボイラーの前端すぐ下のフレーム内に横並びに、またはフレームの外側に左右に設置されています。エンジンは非凝縮式で、可能な限りシンプルな構造になっています。機械全体は丈夫だが柔軟な鋼鉄のバネで支えられている。 蒸気圧は通常100ポンド以上である。牽引力は、最も良好な条件下では一般に重量の約5分の1であり、濡れたレールでは10分の1まで低下する。燃料は、新しい国では薪、瀝青炭地域ではコークス、アメリカ東部では無煙炭を使用する。機関車の配置や比率は地方によって多少異なる。図41はイギリスの急行列車で、Oはボイラー、Nは火袋、Xは火格子、Gは煙箱、Pは煙突である。S はバネ，H はレバー式の安全弁，T は汽笛，L はスロットルまたは調整弁，E は蒸気シリンダ，W は動輪である．このフレームはシステム全体のベースであり、他のすべての部品はこれにしっかりと固定されている。ボイラーは一端が固定され、加熱されたときに膨張するように準備されている。この重量は、数組の運転手を持つ標準的な貨物用エンジンで約6,000ポンド、旅客用エンジンで1軸あたり10,000ポンドになる。アメリカ型（図 42、43）の特徴は、エンジンの前部を支える台車、機械の重量を複数の車軸に均等に分散させるイコライザ（梁）のシステム、および細部の違いである。運転手と消防士を保護する運転室はアメリカの装置で、海外でも徐々に使われるようになってきている。このように、アメリカの機関車（図43）は、柔軟性に富み、荒れた道路でも容易に走行できることが特徴である。このため、このような機関車には、"汽車 "という名称が与えられている。機関車には通常、燃料と水を運ぶテンダーが装備されている。ペンシルバニア鉄道の標準的な旅客機は、ボールドウィン機関車（図42）によく似ており、直径5½フィートの4つの動輪（G、H）、直径17インチ、ストローク2フィートの蒸気シリンダー（C、D）、格子面（N）15½平方フィート、加熱面1058平方フィートを備えています。重量は63,100ポンドで、そのうち39,000ポンドは運転手、24,100ポンドはトラック（L K）に搭載されています。火袋は鋼鉄製で、外寸6フィート2インチ、幅3フィート半、高さ5フィート4インチ。管O Oは鉄製で、数は142、直径は2 1/4インチ、長さは11フィート7インチである。蒸気ドームRは外径30インチ、煙突Pは14インチ、高さ1.5インチ。

1/2 インチである。給水は、直径2.5インチ、ストローク2フィートのポンプhと、8番のギファード・インジェクターで行われる。バルブTは16 1/2 インチ、幅8 1/2インチで、移動距離は5インチです。蒸気口は15 15/16 インチ幅で、1 1/4インチ、排気口は15 15/16 によって2 1/2インチです。バルブのラップは、外側 3/4インチ、内側1/64インチです。エキセントリックのスローは4 1/8インチである。標準的な貨物用エンジンは、54 5/8インチの直径の6つの駆動輪を持つ。蒸気シリンダーは直径18インチ、ストローク22インチ、火格子面積14.8平方フィート、加熱面積1,096フィートです。重量は68,500ポンドで、そのうち48,000ポンドが運転手、20,500ポンドがトラックに搭載されています。ボイラーは旅客用エンジンとほぼ同じ大きさであるが、チューブは2.5インチである。 直径1/4 インチ、長さ12フィート9 9/16インチ、119本。煙突の直径は18インチである。ポンプは直径2¼インチ、ストローク22インチ。バルブは3/4インチの内周を有する。1/16インチ。前者は5両編成の列車で1マイル＝90フィートの平均勾配を登ります。後者は11両編成の列車に取り付けられます。前者は5両編成の列車で1マイル＝90フィートの平均勾配を登ります。後者は11両編成の列車に取り付けられます。1マイル＝50フィートの勾配では、前者は7両、後者は17両の車両が必要である。勾配が非常に急な鉄道に見られる1マイル＝320フィートの勾配のような非常に重い作業用のタンクエンジンは、5組の連結された駆動輪を持ち、トラックは装備されていない。このような機関は、通常、直径約20インチ、ピストン・ストローク2フィートの蒸気シリンダを備えている。火格子の面積は15、16平方フィートで、加熱面の面積は1,400から1,500平方フィートである。このクラスのエンジンは重量50トンで、ペンシルバニア鉄道の最も重い勾配を1時間に5マイルの速度で110トンを運搬したことがある。蒸気圧は1平方インチにつき125から150ポンドで供給される。

70. 重さ150トンの列車を時速60マイルの速さで急行用エンジン（図43）が牽引し、エンジンは約800馬力を発揮する^[9]。

このような場合，機関車の寿命は，現存する最良の道路における最良の近代的機関車の最高速度とみなすことができる。

機関車の寿命は、手入れが行き届いていれば、正確に述べることはできないが、30年に近いと考えることができるだろう。修理代は毎年、最初の費用の10〜15パーセントである。走行中、各機関は100マイルごとに約4パイントの油と2トンの石炭を必要とする。

71. 鉄道の発達と機関車の使用は、その導入後、アメリカでもヨーロッパでも急速に拡大した。

米国で最初の鉄道は、1826年にマサチューセッツ州クインシー付近に建設された。

1850年には約700マイル、1860年には3万マイルを超え、現在では全米で約7万6千マイルが完成し、1873年には増加率が最大で年間7千マイルを超え、更新用のレールの消費量だけでも年間50万トン近くに達している。

脚注

1. "Nathan Read and his Steam-Engine".New York: Hurd & Houghton, 1870.
2. "The High-Pressure Engine investigated," Dr. Ernest Alban, London, 1847.
3. 1812年、ニューヨーク、パール通り1160番地、T・J・スウォーズ社印刷
4. 1795年バーロウとフルトン、1796年米国セーラムのネイサン・リード、1827年か1828年頃英国のブースとフランスのセーガン
5. "History of the First Locomotive in America", W. H. Brown.D. Appleton & Co., New York, 1872.
6. 道路用機関車と牽引車」『フランクリン研究所紀要』1871年
7. Appletons' American Cyclopædia の記事 "Steam-Carriage"
8. 筆者による論文、Journal of the Franklin Institute, 1871を参照
9. 実際の1200馬力とほぼ同等