スチームトラクターの製作

 日本では蒸気エンジン駆動で陸上を動くものとしてなじみがあるのは蒸気機関車だけですが欧米ではトラクターや耕運機などの動力源として蒸気エンジンが広く使われていました。
 ですから、実際に石炭を焚いて走らせることができる、いわゆるライブスチームの模型も数多く作られています。
 しかし、模型とは言っても、それらの多くは縮尺が数分の一というスケールで作られており、おいそれと手が出せるものではありません。
 
ところが2001年の英誌「Medel Engineer」に、小さなスチームトラクターの製作記が8回にわたって連載されました。
(これはスケールモデルではなく、BENという名前は著者の息子さんのベンジャミンの愛称からとったのだそうです)
 
 著者は前書きでこう述べています。
 何年か以前に、我が工作室の次のプロジェクトを何にしようかとあれこれ探しているときに気づいたことがあった。
 それは、トラクター(著者はトラクションエンジンと言ってます)にはガーデンゲージつまり庭園鉄道模型クラスのスケールの模型製作が刊行されていないということである。
 そこで思いついたのがこの小さなトラクターの製作である。
 この模型のデザインの眼目は、極力シンプルなものを目指しはするが、スチームエンジンは首振りではなくスライドバルブにすることとし、外観もそれらしいスタイルとすること。
 そして、一回の水と燃料の補充で、少なくとも30分はそれなりのスピードで走れることである。
 このリトルベンは、模型工作の初心者向けにデザインされてはいるが、ベテランのモデラーにとっても手軽な楽しみを提供できるものである。

  これなら私にも作れそうだとは思ったものの、おいそれとは手が出せずに十数年が経ってしまいました。

 まずはボイラーを
  ボイラーは内側のボイラー本体と外側の覆い(シェル)との二重構造になっています。
 本体は内径1と1/2インチの配管用銅管(肉厚不明)を使い、覆いは外径2インチで肉厚20ゲージ(約1ミリ)の真鍮パイプを使うことになっています。

 金属模型工作の材料で最も入手困難なのが、この太い銅管と真鍮管です。
 太さがインチサイズであることはあまり問題ではありません。
 というのは、日本では今でも配管用パイプにはインチサイズが使われているからです。
 困るのは長さなのです。
 配管用ですから、短いものなど無く、定尺が6メートルなどと途方もなく長く、当然切り売りなどしてくれません。
 端材を求めて配管工事店などを回ってみたことがありますが、望む太さのものには巡り合えませんでした。
さて、今回はどうしようかなぁ・・・

 ボイラー本体の銅管は、今までのボイラー作りに使った厚さ1.5ミリの銅板がまだたくさん残っているので、曲げロールを使って自分で丸めて作りました。
 
 この記事のボイラーの作り方はいささか変則的で、銅管の両端は真鍮板でふさぐようになっており、しかも、その片方の板はボイラー本体をボイラー覆いの真鍮管に保持させる役割も兼ねているのです。
 この点については、付記されたエディターズノートにはこう書かれています。

 圧力容器であるボイラーの一部に真鍮を使うことに不安を覚えるモデラーもいるであろうから、ボイラーの両端はフランジ加工をした銅板でふさぎ、中心には1/8インチの太さのステーを通すとがよい。

 私もエディターの提言に従うことにしました。

  さて、次はボイラー覆いはどうしようか。
 これも厚さ1ミリの真鍮板を自分で丸めようかとも思ったのですが、これには後でボイラー加熱用の炎が通る穴を大きく切り取らなくてはならないのです。
 と言って、初めからその穴になる部分を切り取った板を丸めて継ぎ合わてパイプにする加工は楽じゃなさそうです。
 というわけで、切り売りしてくれる店をネットで探し出し、外径50.8ミリつまり2インチの真鍮管を注文しました。 
 (真鍮管よりも送料のほうが高かったのですが、やむをえませんね)

 記事では、この切り抜きは、四隅にあけた大きな穴をチェーンドリリングでつないで抜き取り、ヤスリで仕上げるとなっています。
 ですが、とてもそんな手数をかけるのは面倒なので、フライス盤につけた直径3センチの小さなスリ割りフライスで切り取りました。

 記事では、真鍮管の端面についた切断時のノコ目をヤスリで削ってきれいにしていますが、私は旋盤で削ることを考えました。.
 しかし、どうやって旋盤で保持したものか、太いので固定振れ止めは使えないし、などとしばし悩みました。
 だが、気付いてみればなんてことはない、いつもボイラー胴の端面削りのときにやっていたように、管にピタリとはまる木の円盤を削り出し、その中心の穴を心押し台で支えてやればよいのでした。
 なお、この真鍮管はボイラー覆い以外の部品の素材でもあるので、長めの寸法で買ってあり切断加工も必要なのですが、この薄手のパイプを突っ切ることは出来そうもありません。記事では金鋸で切るように書かれているのですが、それも大変そうなので、尖ったバイトの先で切断線に軽く溝を彫り、その溝をガイドに糸鋸刃を動かして切り離しました。

 
 
 さて、車輪はどうしようか
    著者は、アルミを削って作った車輪の原型をもとに、アルミの自家鋳造をしています。
 そして、読者のために図面と車輪素材のセットとを有料頒布していました。
 しかし、この製作記が載ってから17年も経っている今となっては、もはや頒布はしていないでしょう。
 じゃぁどうしようか。
 いかに相手が溶かしやすいアルミであっても、自家鋳造の経験など無い身では、とても自作なんてできないし、と言って削り出しで作るのでは気が遠くなりそうだし・・・・

 そこで思いついたのは、模型スチームエンジンのフライホイールの利用です。
  イギリスのリーブスのカタログを眺めて、直径 2 1/4インチの前輪用に 2 5/16インチのウォーリアーのもの、直径 3 1/2インチの後輪用として 3 1/8インチのモナークのものを注文しました。
 代金は、それぞれ二つずつの合計が50.2ポンド、送料が23ポンドの合計73.2ポンドで、注文時の為替レートで1万870円でした。
 画像はそれを削り上げた状態で、小さいほうのフライホイールはノースポークだったのですが、大きいほうの5本スポークに合わせて五つ穴をあけました。
 画像中央の、スポークが赤く塗られているものは、以前に作ったスチュアートモデルの10Vという単気筒スチームエンジンのフライホイールなのですが、エンジンを船に搭載するときに直径の小さなマリンタイプに取り換え、お役御免になっていました。
 それを、今回のスチームトラクターのエンジンのフライホイールとして、復活させることにしました。



 ボイラーは作り替えました

 
 作ってあったボイラーを改めて手にしてみると、こんなに重くてごついのでは、ボイラー自体を加熱するだけでも、かなりの燃料を使ってしまうのではないか、などという気がしてきました。
 そこで、肉厚1ミリの銅管を購入して作り替えました。
 
 このボイラーはこの形で完成ではなく、これから上記の真鍮製のボイラー覆いに接合するという、2段階の銀ロウ付けをしなければなりません。ボイラー右端のつばはそのためのものです。
 二回目のロウ付けの加熱で、初めのロウ付け部分が溶けてずれたりしないようにと、最初のロウ付けには高温ロウを使ってみました。
 
 その高温ロウとは、ホームセンターで売られていた作業温度が780℃の「強力銀ロウ」と言うものです。
 私が愛用している銀ロウはイギリス製の「イージーフロ1」ですが、その作業温度は六百数十℃なので、それに比べて強力銀ロウは高温ロウというわけです。

 なおJIS規格では、強力銀ロウはBAg-4、イージーフロはBAg-1Aに当たるのではないかと思います。

 さて、この高温ロウでのロウ付けでは、「溶け別れ」という現象が起こるので手こずりました。 
 銀ロウは純銀ではなく、銀、銅、亜鉛などからなる合金なので、その融点は一定値ではなく、その一部が溶け出す固相線と全部が溶ける液相線とに分かれています。
 イージーフロの固相線は620℃、液相線は640℃と、その差は20℃なのに対して高温ロウ(BAg-4)では固相線が670℃、液相線は780℃と、差が110℃もあります。この差の大きさがやっかいなのです。
 一気に液相線の780℃にまで加熱できれば問題はないのですが、その手前でグズグズしていると、融点が低くて溶けやすい成分が先に溶け出ししてしまい、融点が高い成分が溶け残ることが「溶け別れ」なのです。

 作り替えたボイラーの左上のブシュの周りの銀ロウがきれいに流れていないのは、この溶け別れのせいなのです。

 でも、不細工な銀ロウ付けではあったものの、水漏れは無く、水圧テストも無事通過しました。
 
 前途遼遠
  ボイラー覆いとボイラーとの銀ロウ付けをしたところで、全体を仮組みし、シリンダーブロックを載せてみました。
 
 スライドバルブエンジンは首振りエンジンのように簡単な仕組みではないので、これからが大変です。
 これまでにスライドバルブエンジンを2台作ったことがあり、仕組みはわかってはいるからと、気軽にこのスチームトラクター作りを始めたのですが、ここに来て簡単ではないことに気付き戸惑っています。
 
 普通のエンジンでは、シリンダーブロックと回転軸を支えるブロックとは、ガッチリとした支柱でつながれているので、互いの位置関係を合わせる加工は難しくはありません。
 ところがこのトラクターでは、ご覧のように、シリンダーブロックは円筒形のボイラー覆いの上に載せて固定されるので、位置決めがいささか面倒です。
 しかも、インチ寸法を、手持ちの材料に合わせて、適当なミリ寸法にしてあるツケが回ってきている感じがして、先が思いやられます。