ยูเนียนแปซิฟิก บิกบอย
ประวัติ > การออกแบบ

ในปี ค.ศ. 1936 ยูเนียนแปซิฟิกได้นำรถจักรไอน้ำชนิดชาลเลนเจอร์ (4-6-6-4) มาใช้งานบนเส้นทางหลักของบริษัทที่ข้ามเทือกเขาวอแซตช์ระหว่างกรีนริเวอร์และออกเดิน ตลอดเส้นทางส่วนใหญ่ ความชันสูงสุดทั้งขาไปและกลับอยู่ที่ร้อยละ 0.82 แต่เมื่อปีนขึ้นไปทางทิศตะวันออกจากออกเดินเข้าสู่เทือกเขาวอแซตช์ ความชันจะเพิ่มขึ้นสูงสุดถึงร้อยละ 1.14 การลากขบวนรถไฟบรรทุกสินค้าที่มีน้ำหนัก 3,600 ชอร์ตตัน (3,300 ตัน; 3,200 ลองตัน) จำเป็นต้องใช้รถจักรสองคันและรถจักรช่วยลาก ซึ่งทำให้บริการล่าช้า ดังนั้น ยูเนียนแปซิฟิกจึงตัดสินใจออกแบบรถจักรใหม่ที่สามารถรองรับการวิ่งได้ด้วยตัวเอง ที่เร็วขึ้นและทรงพลังกว่ารถจักรแบบผสม 2-8-8-0 ที่ UP พยายามทำหลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง โดยสามารถลากขบวนรถไฟยาวด้วยความเร็วคงที่ 60 ไมล์ต่อชั่วโมง (100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) เมื่อผ่านช่วงที่มีความชันของภูเขาไปแล้ว
ทีมออกแบบของยูเนียนแปซิฟิกนำโดยอ็อทโท ยาเบลมันน์ หัวหน้าฝ่ายวิจัยและมาตรฐานทางกลของแผนกวิศวกรรมของยูเนียนแปซิฟิก ได้ร่วมมือกับบริษัทอเมริกันโลโคโมทีฟ (ALCO) เพื่อทำการศึกษาและพัฒนารถจักรชาลเลนเจอร์ของบริษัทอีกครั้ง ทีมวิศวกรพบว่าสามารถบรรลุเป้าหมายได้โดยการขยายขนาดเรือนไฟของรถจักรชาลเลนเจอร์ให้ใหญ่ขึ้นเป็นประมาณ 235 × 96 นิ้ว (5.97 × 2.44 เมตร) (ประมาณ 150 ตารางฟุต หรือ 14 ตารางเมตร) เพิ่มแรงดันไอน้ำในหม้อน้ำเป็น 300 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (เมกะปาสกาล) เพิ่มจำนวนล้อขับอีก 4 ล้อ และลดขนาดล้อขับจาก 69 เหลือ 68 นิ้ว (1,753 เหลือ 1,727 มิลลิเมตร) รถจักรใหม่ได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถันเพื่อไม่ให้เกินน้ำหนักบรรทุกต่อเพลาที่ 67,800 ปอนด์ (30,800 กิโลกรัม) และสามารถสร้างแรงฉุดเริ่มต้นได้สูงสุด โดยมีสัมประสิทธิ์การยึดเกาะเท่ากับ 4.0 และยังถูกออกแบบให้วิ่งได้อย่างราบรื่นและปลอดภัยที่ความเร็ว 80 ไมล์ต่อชั่วโมง (130 กิโลเมตรต่อชั่วโมง)
เพื่อบรรลุเป้าหมายทางวิศวกรรมใหม่เหล่านี้ รถจักรชาเลนเจอร์ได้ถูก "ออกแบบใหม่ทั้งหมดโดยเริ่มจากหลักการพื้นฐาน" ดังที่ทอม มอร์ริสัน นักประวัติศาสตร์รถจักรไอน้ำกล่าว การออกแบบโดยรวมได้ลดความซับซ้อนในบางส่วนของรถจักรรุ่นก่อนหน้า และเพิ่มความซับซ้อนในส่วนอื่น ๆ แทน ระบบทบกำลัง, เครื่องเพิ่มแรงดัน, และเครื่องทำน้ำร้อนป้อนหม้อไอน้ำถูกยกเลิกออกไป เช่นเดียวกับชุดลิ้นเบเกอร์และการตัดการจ่ายไอน้ำก่อนเวลา แต่มอร์ริสันเขียนว่า "การกระจายตัวของลิ้นและมาตรวัดที่แผงด้านหลังของรถจักร แสดงให้เห็นว่าการขับรถจักรบิกบอยนั้นซับซ้อนและต้องการทักษะมากกว่าการขับรถจักรรุ่นก่อน ๆ มาก"
รถจักรไอน้ำชั้น 4-8-8-4 ซึ่งเดิมมีข่าวลือว่าจะได้รับชื่อว่า "วอแซตช์" ตามชื่อเทือกเขาวอแซตช์นั้นได้รับฉายาใหม่ว่า "บิกบอย" หลังจากพนักงานของ ALCO ผู้ไม่ปรากฏนาม ได้เขียนคำว่า "บิกบอย" ด้วยชอล์กลงบนประตูช่องควันของรถจักรหมายเลข 4000 ซึ่งขณะนั้นกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างในฐานะรถจักรรุ่นแรกของชั้นนี้
บิกบอยถูกออกแบบมาให้มีข้อต่อคล้ายกับรถจักรมัลเลต แต่ไม่มีการทบกำลังแบบมัลเลต รถจักรเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยคำนึงถึงความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยเป็นหลัก และโดยทั่วไปแล้วจะทำงานด้วยความเร็วต่ำกว่า 60 ไมล์ต่อชั่วโมง (100 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ในการขนส่งสินค้า กำลังฉุดสูงสุดที่จุดเชื่อมต่อกับขบวนรถเกิดขึ้นที่ความเร็วประมาณ 41 ไมล์ต่อชั่วโมง (66 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) แรงฉุดสูงสุดที่วัดได้ในระหว่างการทดสอบในปี ค.ศ. 1943 คือ 138,200 ปอนด์ฟุต (615 กิโลนิวตัน)
บิกบอยมีเรือนเครื่องจักรที่ยาวที่สุดเมื่อเทียบกับรถจักรไอน้ำแบบลูกสูบอื่น ๆ ทั้งหมด โดยมีความยาวมากกว่ารถโดยสารขนาด 40 ฟุตสองคันรวมกัน นอกจากนี้ ยังเป็นรถจักรไอน้ำแบบลูกสูบที่หนักที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา โดยน้ำหนักรวมของเครื่องจักรที่ 772,250 ปอนด์ (350,290 กิโลกรัม) และตู้ถ่านหินที่ 436,500 ปอนด์ (198,000 กิโลกรัม) นั้นหนักกว่าเครื่องบินโบอิง 747 มีการคาดการณ์ว่าชุดแรกของรถจักรเชสพีกแอนด์โอไฮโอ 2-6-6-6 เอช-8 “อัลเลเกนี” ที่ผลิตโดยลีมาโลโคโมทีฟเวิกส์ในปี ค.ศ. 1941 อาจมีน้ำหนักมากถึง 778,200 ปอนด์ (353,000 กิโลกรัม) ซึ่งมากกว่าบิกบอย แต่การชั่งน้ำหนักซ้ำของ H-8 รุ่นแรกภายใต้การตรวจสอบอย่างใกล้ชิดโดยผู้ผลิตและบริษัทรถไฟพบว่าน้ำหนักจริงน้อยกว่า 772,250 ปอนด์ (350,290 กิโลกรัม) ประมาณครึ่งตัน
มีการคาดการณ์ว่ามีการทดลองบางอย่างกับบิกบอยในช่วงที่ยังให้บริการเชิงพาณิชย์อยู่ การทดลองหนึ่งในนั้นคือการแปลงหมายเลข 4005 ให้ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันในปี ค.ศ. 1946 ต่างจากการปรับปรุงชาลเลนเจอร์ที่เคยทำมา การปรับปรุงบิกบอยล้มเหลวเนื่องจากความร้อนไม่สม่ำเสมอภายในเรือนไฟเดี่ยวขนาดใหญ่ รถจักรได้รับการแปลงกลับมาใช้ถ่านหินอีกครั้งในปี ค.ศ. 1948 (หลายทศวรรษต่อมา หมายเลข 4014 ได้รับการแปลงให้ใช้เชื้อเพลิงน้ำมันสำเร็จในระหว่างการบูรณะ) อีกการทดลองหนึ่งพบว่าหมายเลข 4007 ได้รับการแปลงโดยติดตั้งปล่องไฟเพียงต้นเดียวในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1948 ผลการทดลองไม่เป็นที่น่าพอใจ ทำให้ต้องแปลงกลับไปใช้ปล่องไฟสองต้นดังเดิม การทดลองระยะสั้นครั้งสุดท้ายคือ การติดตั้งแผ่นบังควันให้กับหมายเลข 4019 ซึ่งคล้ายกับที่พบในรถจักรชุด FEF และชาลเลนเจอร์บางคันของบริษัท ต่อมาได้มีการถอดแผ่นบังควันเหล่านี้ออกเพราะหัวฉีดและเครื่องเป่าควันในช่องควันของบิกบอยสามารถเป่าควันขึ้นไปสูงพอจะไม่บดบังสายตาของวิศวกร